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         smp_store_cpu_info(cpu);
 159
 160         /*
 161          * Enable GIC and timers.
 162          */
 163         notify_cpu_starting(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         /*
 177          * OK, it's off to the idle thread for us
 178          */
 179         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 180 }
 181
 182 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 183 static int op_cpu_disable(unsigned int cpu)
 184 {
 185         /*
 186          * If we don't have a cpu_die method, abort before we reach the point
 187          * of no return. CPU0 may not have an cpu_ops, so test for it.
 188          */
 189         if (!cpu_ops[cpu] || !cpu_ops[cpu]->cpu_die)
 190                 return -EOPNOTSUPP;
 191
 192         /*
 193          * We may need to abort a hot unplug for some other mechanism-specific
 194          * reason.
 195          */
 196         if (cpu_ops[cpu]->cpu_disable)
 197                 return cpu_ops[cpu]->cpu_disable(cpu);
 198
 199         return 0;
 200 }
 201
 202 /*
 203  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 204  */
 205 int __cpu_disable(void)
 206 {
 207         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 208         int ret;
 209
 210         ret = op_cpu_disable(cpu);
 211         if (ret)
 212                 return ret;
 213
 214         /*
 215          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 216          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 217          */
 218         set_cpu_online(cpu, false);
 219
 220         /*
 221          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 222          */
 223         migrate_irqs();
 224
 225         /*
 226          * Remove this CPU from the vm mask set of all processes.
 227          */
 228         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 229
 230         return 0;
 231 }
 232
 233 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 234
 235 /*
 236  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 237  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 238  */
 239 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 240 {
 241         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 242                 pr_crit("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 243                 return;
 244         }
 245         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 246 }
 247
 248 /*
 249  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 250  *
 251  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 252  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 253  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 254  * out of idle fixes this.
 255  */
 256 void cpu_die(void)
 257 {
 258         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 259
 260         idle_task_exit();
 261
 262         local_irq_disable();
 263
 264         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 265         complete(&cpu_died);
 266
 267         /*
 268          * Actually shutdown the CPU. This must never fail. The specific hotplug
 269          * mechanism must perform all required cache maintenance to ensure that
 270          * no dirty lines are lost in the process of shutting down the CPU.
 271          */
 272         cpu_ops[cpu]->cpu_die(cpu);
 273
 274         BUG();
 275 }
 276 #endif
 277
 278 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 279 {
 280         unsigned long bogosum = loops_per_jiffy * num_online_cpus();
 281
 282         pr_info("SMP: Total of %d processors activated (%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 283                 num_online_cpus(), bogosum / (500000/HZ),
 284                 (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 285 }
 286
 287 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 288 {
 289         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 290 }
 291
 292 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 293
 294 /*
 295  * Enumerate the possible CPU set from the device tree and build the
 296  * cpu logical map array containing MPIDR values related to logical
 297  * cpus. Assumes that cpu_logical_map(0) has already been initialized.
 298  */
 299 void __init smp_init_cpus(void)
 300 {
 301         struct device_node *dn = NULL;
 302         unsigned int i, cpu = 1;
 303         bool bootcpu_valid = false;
 304
 305         while ((dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu"))) {
 306                 const u32 *cell;
 307                 u64 hwid;
 308
 309                 /*
 310                  * A cpu node with missing "reg" property is
 311                  * considered invalid to build a cpu_logical_map
 312                  * entry.
 313                  */
 314                 cell = of_get_property(dn, "reg", NULL);
 315                 if (!cell) {
 316                         pr_err("%s: missing reg property\n", dn->full_name);
 317                         goto next;
 318                 }
 319                 hwid = of_read_number(cell, of_n_addr_cells(dn));
 320
 321                 /*
 322                  * Non affinity bits must be set to 0 in the DT
 323                  */
 324                 if (hwid & ~MPIDR_HWID_BITMASK) {
 325                         pr_err("%s: invalid reg property\n", dn->full_name);
 326                         goto next;
 327                 }
 328
 329                 /*
 330                  * Duplicate MPIDRs are a recipe for disaster. Scan
 331                  * all initialized entries and check for
 332                  * duplicates. If any is found just ignore the cpu.
 333                  * cpu_logical_map was initialized to INVALID_HWID to
 334                  * avoid matching valid MPIDR values.
 335                  */
 336                 for (i = 1; (i < cpu) && (i < NR_CPUS); i++) {
 337                         if (cpu_logical_map(i) == hwid) {
 338                                 pr_err("%s: duplicate cpu reg properties in the DT\n",
 339                                         dn->full_name);
 340                                 goto next;
 341                         }
 342                 }
 343
 344                 /*
 345                  * The numbering scheme requires that the boot CPU
 346                  * must be assigned logical id 0. Record it so that
 347                  * the logical map built from DT is validated and can
 348                  * be used.
 349                  */
 350                 if (hwid == cpu_logical_map(0)) {
 351                         if (bootcpu_valid) {
 352                                 pr_err("%s: duplicate boot cpu reg property in DT\n",
 353                                         dn->full_name);
 354                                 goto next;
 355                         }
 356
 357                         bootcpu_valid = true;
 358
 359                         /*
 360                          * cpu_logical_map has already been
 361                          * initialized and the boot cpu doesn't need
 362                          * the enable-method so continue without
 363                          * incrementing cpu.
 364                          */
 365                         continue;
 366                 }
 367
 368                 if (cpu >= NR_CPUS)
 369                         goto next;
 370
 371                 if (cpu_read_ops(dn, cpu) != 0)
 372                         goto next;
 373
 374                 if (cpu_ops[cpu]->cpu_init(dn, cpu))
 375                         goto next;
 376
 377                 pr_debug("cpu logical map 0x%llx\n", hwid);
 378                 cpu_logical_map(cpu) = hwid;
 379 next:
 380                 cpu++;
 381         }
 382
 383         /* sanity check */
 384         if (cpu > NR_CPUS)
 385                 pr_warning("no. of cores (%d) greater than configured maximum of %d - clipping\n",
 386                            cpu, NR_CPUS);
 387
 388         if (!bootcpu_valid) {
 389                 pr_err("DT missing boot CPU MPIDR, not enabling secondaries\n");
 390                 return;
 391         }
 392
 393         /*
 394          * All the cpus that made it to the cpu_logical_map have been
 395          * validated so set them as possible cpus.
 396          */
 397         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 398                 if (cpu_logical_map(i) != INVALID_HWID)
 399                         set_cpu_possible(i, true);
 400 }
 401
 402 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 403 {
 404         int err;
 405         unsigned int cpu, ncores = num_possible_cpus();
 406
 407         init_cpu_topology();
 408
 409         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 410
 411         /*
 412          * are we trying to boot more cores than exist?
 413          */
 414         if (max_cpus > ncores)
 415                 max_cpus = ncores;
 416
 417         /* Don't bother if we're effectively UP */
 418         if (max_cpus <= 1)
 419                 return;
 420
 421         /*
 422          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 423          * actually populated at the present time) and release the
 424          * secondaries from the bootloader.
 425          *
 426          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 427          */
 428         max_cpus--;
 429         for_each_possible_cpu(cpu) {
 430                 if (max_cpus == 0)
 431                         break;
 432
 433                 if (cpu == smp_processor_id())
 434                         continue;
 435
 436                 if (!cpu_ops[cpu])
 437                         continue;
 438
 439                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 440                 if (err)
 441                         continue;
 442
 443                 set_cpu_present(cpu, true);
 444                 max_cpus--;
 445         }
 446 }
 447
 448
 449 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 450 {
 451         smp_cross_call = fn;
 452 }
 453
 454 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 455 {
 456         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 457 }
 458
 459 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 460 {
 461         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 462 }
 463
 464 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 465 #define S(x,s)  [x - IPI_RESCHEDULE] = s
 466         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 467         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 468         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 469         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 470         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 471 };
 472
 473 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 474 {
 475         unsigned int cpu, i;
 476
 477         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 478                 seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i + IPI_RESCHEDULE,
 479                            prec >= 4 ? " " : "");
 480                 for_each_present_cpu(cpu)
 481                         seq_printf(p, "%10u ",
 482                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 483                 seq_printf(p, "      %s\n", ipi_types[i]);
 484         }
 485 }
 486
 487 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 488 {
 489         u64 sum = 0;
 490         int i;
 491
 492         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 493                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 494
 495         return sum;
 496 }
 497
 498 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 499
 500 /*
 501  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 502  */
 503 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 504 {
 505         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 506             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 507                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 508                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 509                 dump_stack();
 510                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 511         }
 512
 513         set_cpu_online(cpu, false);
 514
 515         local_fiq_disable();
 516         local_irq_disable();
 517
 518         while (1)
 519                 cpu_relax();
 520 }
 521
 522 /*
 523  * Main handler for inter-processor interrupts
 524  */
 525 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 526 {
 527         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 528         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 529
 530         if (ipinr >= IPI_RESCHEDULE && ipinr < IPI_RESCHEDULE + NR_IPI)
 531                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_RESCHEDULE]);
 532
 533         switch (ipinr) {
 534         case IPI_RESCHEDULE:
 535                 scheduler_ipi();
 536                 break;
 537
 538         case IPI_CALL_FUNC:
 539                 irq_enter();
 540                 generic_smp_call_function_interrupt();
 541                 irq_exit();
 542                 break;
 543
 544         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 545                 irq_enter();
 546                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 547                 irq_exit();
 548                 break;
 549
 550         case IPI_CPU_STOP:
 551                 irq_enter();
 552                 ipi_cpu_stop(cpu);
 553                 irq_exit();
 554                 break;
 555
 556 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 557         case IPI_TIMER:
 558                 irq_enter();
 559                 tick_receive_broadcast();
 560                 irq_exit();
 561                 break;
 562 #endif
 563
 564         default:
 565                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n", cpu, ipinr);
 566                 break;
 567         }
 568         set_irq_regs(old_regs);
 569 }
 570
 571 void smp_send_reschedule(int cpu)
 572 {
 573         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 574 }
 575
 576 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 577 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 578 {
 579         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 580 }
 581 #endif
 582
 583 void smp_send_stop(void)
 584 {
 585         unsigned long timeout;
 586
 587         if (num_online_cpus() > 1) {
 588                 cpumask_t mask;
 589
 590                 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 591                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 592
 593                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 594         }
 595
 596         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 597         timeout = USEC_PER_SEC;
 598         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 599                 udelay(1);
 600
 601         if (num_online_cpus() > 1)
 602                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 603 }
 604
 605 /*
 606  * not supported here
 607  */
 608 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 609 {
 610         return -EINVAL;
 611 }