arch/arm64/kernel/smp.c

   1 /*
   2  * SMP initialisation and IPI support
   3  * Based on arch/arm/kernel/smp.c
   4  *
   5  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  */
  19
  20 #include <linux/delay.h>
  21 #include <linux/init.h>
  22 #include <linux/spinlock.h>
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/interrupt.h>
  25 #include <linux/cache.h>
  26 #include <linux/profile.h>
  27 #include <linux/errno.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29 #include <linux/err.h>
  30 #include <linux/cpu.h>
  31 #include <linux/smp.h>
  32 #include <linux/seq_file.h>
  33 #include <linux/irq.h>
  34 #include <linux/percpu.h>
  35 #include <linux/clockchips.h>
  36 #include <linux/completion.h>
  37 #include <linux/of.h>
  38
  39 #include <asm/atomic.h>
  40 #include <asm/cacheflush.h>
  41 #include <asm/cputype.h>
  42 #include <asm/cpu_ops.h>
  43 #include <asm/mmu_context.h>
  44 #include <asm/pgtable.h>
  45 #include <asm/pgalloc.h>
  46 #include <asm/processor.h>
  47 #include <asm/smp_plat.h>
  48 #include <asm/sections.h>
  49 #include <asm/tlbflush.h>
  50 #include <asm/ptrace.h>
  51
  52 #define CREATE_TRACE_POINTS
  53 #include <trace/events/arm-ipi.h>
  54
  55 /*
  56  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  57  * so we need some other way of telling a new secondary core
  58  * where to place its SVC stack
  59  */
  60 struct secondary_data secondary_data;
  61
  62 enum ipi_msg_type {
  63         IPI_RESCHEDULE,
  64         IPI_CALL_FUNC,
  65         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  66         IPI_CPU_STOP,
  67         IPI_TIMER,
  68 };
  69
  70 /*
  71  * Boot a secondary CPU, and assign it the specified idle task.
  72  * This also gives us the initial stack to use for this CPU.
  73  */
  74 static int __cpuinit boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  75 {
  76         if (cpu_ops[cpu]->cpu_boot)
  77                 return cpu_ops[cpu]->cpu_boot(cpu);
  78
  79         return -EOPNOTSUPP;
  80 }
  81
  82 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  83
  84 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  85 {
  86         int ret;
  87
  88         /*
  89          * We need to tell the secondary core where to find its stack and the
  90          * page tables.
  91          */
  92         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
  93         __flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
  94
  95         /*
  96          * Now bring the CPU into our world.
  97          */
  98         ret = boot_secondary(cpu, idle);
  99         if (ret == 0) {
 100                 /*
 101                  * CPU was successfully started, wait for it to come online or
 102                  * time out.
 103                  */
 104                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 105                                             msecs_to_jiffies(1000));
 106
 107                 if (!cpu_online(cpu)) {
 108                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 109                         ret = -EIO;
 110                 }
 111         } else {
 112                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 113         }
 114
 115         secondary_data.stack = NULL;
 116
 117         return ret;
 118 }
 119
 120 static void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 121 {
 122         store_cpu_topology(cpuid);
 123 }
 124
 125 /*
 126  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 127  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 128  */
 129 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 130 {
 131         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 132         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 133
 134         /*
 135          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 136          * reference and switch to it.
 137          */
 138         atomic_inc(&mm->mm_count);
 139         current->active_mm = mm;
 140         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 141
 142         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 143         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 144
 145         /*
 146          * TTBR0 is only used for the identity mapping at this stage. Make it
 147          * point to zero page to avoid speculatively fetching new entries.
 148          */
 149         cpu_set_reserved_ttbr0();
 150         flush_tlb_all();
 151
 152         preempt_disable();
 153         trace_hardirqs_off();
 154
 155         if (cpu_ops[cpu]->cpu_postboot)
 156                 cpu_ops[cpu]->cpu_postboot();
 157
 158         /*
 159          * Enable GIC and timers.
 160          */
 161         notify_cpu_starting(cpu);
 162
 163         smp_store_cpu_info(cpu);
 164
 165         /*
 166          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 167          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 168          * before we continue.
 169          */
 170         set_cpu_online(cpu, true);
 171         complete(&cpu_running);
 172
 173         local_irq_enable();
 174         local_fiq_enable();
 175
 176         local_irq_enable();
 177         local_fiq_enable();
 178
 179         /*
 180          * OK, it's off to the idle thread for us
 181          */
 182         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 183 }
 184
 185 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 186 static int op_cpu_disable(unsigned int cpu)
 187 {
 188         /*
 189          * If we don't have a cpu_die method, abort before we reach the point
 190          * of no return. CPU0 may not have an cpu_ops, so test for it.
 191          */
 192         if (!cpu_ops[cpu] || !cpu_ops[cpu]->cpu_die)
 193                 return -EOPNOTSUPP;
 194
 195         /*
 196          * We may need to abort a hot unplug for some other mechanism-specific
 197          * reason.
 198          */
 199         if (cpu_ops[cpu]->cpu_disable)
 200                 return cpu_ops[cpu]->cpu_disable(cpu);
 201
 202         return 0;
 203 }
 204
 205 /*
 206  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 207  */
 208 int __cpu_disable(void)
 209 {
 210         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 211         int ret;
 212
 213         ret = op_cpu_disable(cpu);
 214         if (ret)
 215                 return ret;
 216
 217         /*
 218          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 219          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 220          */
 221         set_cpu_online(cpu, false);
 222
 223         /*
 224          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 225          */
 226         migrate_irqs();
 227
 228         /*
 229          * Remove this CPU from the vm mask set of all processes.
 230          */
 231         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 232
 233         return 0;
 234 }
 235
 236 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 237
 238 /*
 239  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 240  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 241  */
 242 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 243 {
 244         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 245                 pr_crit("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 246                 return;
 247         }
 248         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 249 }
 250
 251 /*
 252  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 253  *
 254  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 255  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 256  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 257  * out of idle fixes this.
 258  */
 259 void cpu_die(void)
 260 {
 261         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 262
 263         idle_task_exit();
 264
 265         local_irq_disable();
 266
 267         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 268         complete(&cpu_died);
 269
 270         /*
 271          * Actually shutdown the CPU. This must never fail. The specific hotplug
 272          * mechanism must perform all required cache maintenance to ensure that
 273          * no dirty lines are lost in the process of shutting down the CPU.
 274          */
 275         cpu_ops[cpu]->cpu_die(cpu);
 276
 277         BUG();
 278 }
 279 #endif
 280
 281 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 282 {
 283         unsigned long bogosum = loops_per_jiffy * num_online_cpus();
 284
 285         pr_info("SMP: Total of %d processors activated (%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 286                 num_online_cpus(), bogosum / (500000/HZ),
 287                 (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 288 }
 289
 290 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 291 {
 292         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 293 }
 294
 295 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 296
 297 /*
 298  * Enumerate the possible CPU set from the device tree and build the
 299  * cpu logical map array containing MPIDR values related to logical
 300  * cpus. Assumes that cpu_logical_map(0) has already been initialized.
 301  */
 302 void __init smp_init_cpus(void)
 303 {
 304         struct device_node *dn = NULL;
 305         unsigned int i, cpu = 1;
 306         bool bootcpu_valid = false;
 307
 308         while ((dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu"))) {
 309                 const u32 *cell;
 310                 u64 hwid;
 311
 312                 /*
 313                  * A cpu node with missing "reg" property is
 314                  * considered invalid to build a cpu_logical_map
 315                  * entry.
 316                  */
 317                 cell = of_get_property(dn, "reg", NULL);
 318                 if (!cell) {
 319                         pr_err("%s: missing reg property\n", dn->full_name);
 320                         goto next;
 321                 }
 322                 hwid = of_read_number(cell, of_n_addr_cells(dn));
 323
 324                 /*
 325                  * Non affinity bits must be set to 0 in the DT
 326                  */
 327                 if (hwid & ~MPIDR_HWID_BITMASK) {
 328                         pr_err("%s: invalid reg property\n", dn->full_name);
 329                         goto next;
 330                 }
 331
 332                 /*
 333                  * Duplicate MPIDRs are a recipe for disaster. Scan
 334                  * all initialized entries and check for
 335                  * duplicates. If any is found just ignore the cpu.
 336                  * cpu_logical_map was initialized to INVALID_HWID to
 337                  * avoid matching valid MPIDR values.
 338                  */
 339                 for (i = 1; (i < cpu) && (i < NR_CPUS); i++) {
 340                         if (cpu_logical_map(i) == hwid) {
 341                                 pr_err("%s: duplicate cpu reg properties in the DT\n",
 342                                         dn->full_name);
 343                                 goto next;
 344                         }
 345                 }
 346
 347                 /*
 348                  * The numbering scheme requires that the boot CPU
 349                  * must be assigned logical id 0. Record it so that
 350                  * the logical map built from DT is validated and can
 351                  * be used.
 352                  */
 353                 if (hwid == cpu_logical_map(0)) {
 354                         if (bootcpu_valid) {
 355                                 pr_err("%s: duplicate boot cpu reg property in DT\n",
 356                                         dn->full_name);
 357                                 goto next;
 358                         }
 359
 360                         bootcpu_valid = true;
 361
 362                         /*
 363                          * cpu_logical_map has already been
 364                          * initialized and the boot cpu doesn't need
 365                          * the enable-method so continue without
 366                          * incrementing cpu.
 367                          */
 368                         continue;
 369                 }
 370
 371                 if (cpu >= NR_CPUS)
 372                         goto next;
 373
 374                 if (cpu_read_ops(dn, cpu) != 0)
 375                         goto next;
 376
 377                 if (cpu_ops[cpu]->cpu_init(dn, cpu))
 378                         goto next;
 379
 380                 pr_debug("cpu logical map 0x%llx\n", hwid);
 381                 cpu_logical_map(cpu) = hwid;
 382 next:
 383                 cpu++;
 384         }
 385
 386         /* sanity check */
 387         if (cpu > NR_CPUS)
 388                 pr_warning("no. of cores (%d) greater than configured maximum of %d - clipping\n",
 389                            cpu, NR_CPUS);
 390
 391         if (!bootcpu_valid) {
 392                 pr_err("DT missing boot CPU MPIDR, not enabling secondaries\n");
 393                 return;
 394         }
 395
 396         /*
 397          * All the cpus that made it to the cpu_logical_map have been
 398          * validated so set them as possible cpus.
 399          */
 400         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 401                 if (cpu_logical_map(i) != INVALID_HWID)
 402                         set_cpu_possible(i, true);
 403 }
 404
 405 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 406 {
 407         int err;
 408         unsigned int cpu, ncores = num_possible_cpus();
 409
 410         init_cpu_topology();
 411
 412         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 413
 414         /*
 415          * are we trying to boot more cores than exist?
 416          */
 417         if (max_cpus > ncores)
 418                 max_cpus = ncores;
 419
 420         /* Don't bother if we're effectively UP */
 421         if (max_cpus <= 1)
 422                 return;
 423
 424         /*
 425          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 426          * actually populated at the present time) and release the
 427          * secondaries from the bootloader.
 428          *
 429          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 430          */
 431         max_cpus--;
 432         for_each_possible_cpu(cpu) {
 433                 if (max_cpus == 0)
 434                         break;
 435
 436                 if (cpu == smp_processor_id())
 437                         continue;
 438
 439                 if (!cpu_ops[cpu])
 440                         continue;
 441
 442                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 443                 if (err)
 444                         continue;
 445
 446                 set_cpu_present(cpu, true);
 447                 max_cpus--;
 448         }
 449 }
 450
 451
 452 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 453 {
 454         smp_cross_call = fn;
 455 }
 456
 457 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 458 {
 459         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 460 }
 461
 462 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 463 {
 464         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 465 }
 466
 467 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 468 #define S(x,s)  [x - IPI_RESCHEDULE] = s
 469         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 470         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 471         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 472         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 473         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 474 };
 475
 476 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 477 {
 478         unsigned int cpu, i;
 479
 480         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 481                 seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i + IPI_RESCHEDULE,
 482                            prec >= 4 ? " " : "");
 483                 for_each_online_cpu(cpu)
 484                         seq_printf(p, "%10u ",
 485                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 486                 seq_printf(p, "      %s\n", ipi_types[i]);
 487         }
 488 }
 489
 490 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 491 {
 492         u64 sum = 0;
 493         int i;
 494
 495         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 496                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 497
 498         return sum;
 499 }
 500
 501 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 502
 503 /*
 504  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 505  */
 506 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 507 {
 508         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 509             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 510                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 511                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 512                 dump_stack();
 513                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 514         }
 515
 516         set_cpu_online(cpu, false);
 517
 518         local_fiq_disable();
 519         local_irq_disable();
 520
 521         while (1)
 522                 cpu_relax();
 523 }
 524
 525 /*
 526  * Main handler for inter-processor interrupts
 527  */
 528 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 529 {
 530         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 531         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 532
 533         if (ipinr >= IPI_RESCHEDULE && ipinr < IPI_RESCHEDULE + NR_IPI)
 534                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_RESCHEDULE]);
 535
 536         switch (ipinr) {
 537         case IPI_RESCHEDULE:
 538                 scheduler_ipi();
 539                 break;
 540
 541         case IPI_CALL_FUNC:
 542                 irq_enter();
 543                 generic_smp_call_function_interrupt();
 544                 irq_exit();
 545                 break;
 546
 547         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 548                 irq_enter();
 549                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 550                 irq_exit();
 551                 break;
 552
 553         case IPI_CPU_STOP:
 554                 irq_enter();
 555                 ipi_cpu_stop(cpu);
 556                 irq_exit();
 557                 break;
 558
 559 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 560         case IPI_TIMER:
 561                 irq_enter();
 562                 tick_receive_broadcast();
 563                 irq_exit();
 564                 break;
 565 #endif
 566
 567         default:
 568                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n", cpu, ipinr);
 569                 break;
 570         }
 571         set_irq_regs(old_regs);
 572 }
 573
 574 void smp_send_reschedule(int cpu)
 575 {
 576         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 577 }
 578
 579 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 580 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 581 {
 582         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 583 }
 584 #endif
 585
 586 void smp_send_stop(void)
 587 {
 588         unsigned long timeout;
 589
 590         if (num_online_cpus() > 1) {
 591                 cpumask_t mask;
 592
 593                 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 594                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 595
 596                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 597         }
 598
 599         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 600         timeout = USEC_PER_SEC;
 601         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 602                 udelay(1);
 603
 604         if (num_online_cpus() > 1)
 605                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 606 }
 607
 608 /*
 609  * not supported here
 610  */
 611 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 612 {
 613         return -EINVAL;
 614 }