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_dbg_enable();
 177         local_irq_enable();
 178         local_fiq_enable();
 179
 180         /*
 181          * OK, it's off to the idle thread for us
 182          */
 183         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 184 }
 185
 186 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 187 static int op_cpu_disable(unsigned int cpu)
 188 {
 189         /*
 190          * If we don't have a cpu_die method, abort before we reach the point
 191          * of no return. CPU0 may not have an cpu_ops, so test for it.
 192          */
 193         if (!cpu_ops[cpu] || !cpu_ops[cpu]->cpu_die)
 194                 return -EOPNOTSUPP;
 195
 196         /*
 197          * We may need to abort a hot unplug for some other mechanism-specific
 198          * reason.
 199          */
 200         if (cpu_ops[cpu]->cpu_disable)
 201                 return cpu_ops[cpu]->cpu_disable(cpu);
 202
 203         return 0;
 204 }
 205
 206 /*
 207  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 208  */
 209 int __cpu_disable(void)
 210 {
 211         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 212         int ret;
 213
 214         ret = op_cpu_disable(cpu);
 215         if (ret)
 216                 return ret;
 217
 218         /*
 219          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 220          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 221          */
 222         set_cpu_online(cpu, false);
 223
 224         /*
 225          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 226          */
 227         migrate_irqs();
 228
 229         /*
 230          * Remove this CPU from the vm mask set of all processes.
 231          */
 232         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 233
 234         return 0;
 235 }
 236
 237 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 238
 239 /*
 240  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 241  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 242  */
 243 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 244 {
 245         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 246                 pr_crit("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 247                 return;
 248         }
 249         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 250 }
 251
 252 /*
 253  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 254  *
 255  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 256  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 257  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 258  * out of idle fixes this.
 259  */
 260 void cpu_die(void)
 261 {
 262         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 263
 264         idle_task_exit();
 265
 266         local_irq_disable();
 267
 268         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 269         complete(&cpu_died);
 270
 271         /*
 272          * Actually shutdown the CPU. This must never fail. The specific hotplug
 273          * mechanism must perform all required cache maintenance to ensure that
 274          * no dirty lines are lost in the process of shutting down the CPU.
 275          */
 276         cpu_ops[cpu]->cpu_die(cpu);
 277
 278         BUG();
 279 }
 280 #endif
 281
 282 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 283 {
 284         unsigned long bogosum = loops_per_jiffy * num_online_cpus();
 285
 286         pr_info("SMP: Total of %d processors activated (%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 287                 num_online_cpus(), bogosum / (500000/HZ),
 288                 (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 289 }
 290
 291 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 292 {
 293         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 294 }
 295
 296 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 297
 298 /*
 299  * Enumerate the possible CPU set from the device tree and build the
 300  * cpu logical map array containing MPIDR values related to logical
 301  * cpus. Assumes that cpu_logical_map(0) has already been initialized.
 302  */
 303 void __init smp_init_cpus(void)
 304 {
 305         struct device_node *dn = NULL;
 306         unsigned int i, cpu = 1;
 307         bool bootcpu_valid = false;
 308
 309         while ((dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu"))) {
 310                 const u32 *cell;
 311                 u64 hwid;
 312
 313                 /*
 314                  * A cpu node with missing "reg" property is
 315                  * considered invalid to build a cpu_logical_map
 316                  * entry.
 317                  */
 318                 cell = of_get_property(dn, "reg", NULL);
 319                 if (!cell) {
 320                         pr_err("%s: missing reg property\n", dn->full_name);
 321                         goto next;
 322                 }
 323                 hwid = of_read_number(cell, of_n_addr_cells(dn));
 324
 325                 /*
 326                  * Non affinity bits must be set to 0 in the DT
 327                  */
 328                 if (hwid & ~MPIDR_HWID_BITMASK) {
 329                         pr_err("%s: invalid reg property\n", dn->full_name);
 330                         goto next;
 331                 }
 332
 333                 /*
 334                  * Duplicate MPIDRs are a recipe for disaster. Scan
 335                  * all initialized entries and check for
 336                  * duplicates. If any is found just ignore the cpu.
 337                  * cpu_logical_map was initialized to INVALID_HWID to
 338                  * avoid matching valid MPIDR values.
 339                  */
 340                 for (i = 1; (i < cpu) && (i < NR_CPUS); i++) {
 341                         if (cpu_logical_map(i) == hwid) {
 342                                 pr_err("%s: duplicate cpu reg properties in the DT\n",
 343                                         dn->full_name);
 344                                 goto next;
 345                         }
 346                 }
 347
 348                 /*
 349                  * The numbering scheme requires that the boot CPU
 350                  * must be assigned logical id 0. Record it so that
 351                  * the logical map built from DT is validated and can
 352                  * be used.
 353                  */
 354                 if (hwid == cpu_logical_map(0)) {
 355                         if (bootcpu_valid) {
 356                                 pr_err("%s: duplicate boot cpu reg property in DT\n",
 357                                         dn->full_name);
 358                                 goto next;
 359                         }
 360
 361                         bootcpu_valid = true;
 362
 363                         /*
 364                          * cpu_logical_map has already been
 365                          * initialized and the boot cpu doesn't need
 366                          * the enable-method so continue without
 367                          * incrementing cpu.
 368                          */
 369                         continue;
 370                 }
 371
 372                 if (cpu >= NR_CPUS)
 373                         goto next;
 374
 375                 if (cpu_read_ops(dn, cpu) != 0)
 376                         goto next;
 377
 378                 if (cpu_ops[cpu]->cpu_init(dn, cpu))
 379                         goto next;
 380
 381                 pr_debug("cpu logical map 0x%llx\n", hwid);
 382                 cpu_logical_map(cpu) = hwid;
 383 next:
 384                 cpu++;
 385         }
 386
 387         /* sanity check */
 388         if (cpu > NR_CPUS)
 389                 pr_warning("no. of cores (%d) greater than configured maximum of %d - clipping\n",
 390                            cpu, NR_CPUS);
 391
 392         if (!bootcpu_valid) {
 393                 pr_err("DT missing boot CPU MPIDR, not enabling secondaries\n");
 394                 return;
 395         }
 396
 397         /*
 398          * All the cpus that made it to the cpu_logical_map have been
 399          * validated so set them as possible cpus.
 400          */
 401         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 402                 if (cpu_logical_map(i) != INVALID_HWID)
 403                         set_cpu_possible(i, true);
 404 }
 405
 406 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 407 {
 408         int err;
 409         unsigned int cpu, ncores = num_possible_cpus();
 410
 411         init_cpu_topology();
 412
 413         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 414
 415         /*
 416          * are we trying to boot more cores than exist?
 417          */
 418         if (max_cpus > ncores)
 419                 max_cpus = ncores;
 420
 421         /* Don't bother if we're effectively UP */
 422         if (max_cpus <= 1)
 423                 return;
 424
 425         /*
 426          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 427          * actually populated at the present time) and release the
 428          * secondaries from the bootloader.
 429          *
 430          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 431          */
 432         max_cpus--;
 433         for_each_possible_cpu(cpu) {
 434                 if (max_cpus == 0)
 435                         break;
 436
 437                 if (cpu == smp_processor_id())
 438                         continue;
 439
 440                 if (!cpu_ops[cpu])
 441                         continue;
 442
 443                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 444                 if (err)
 445                         continue;
 446
 447                 set_cpu_present(cpu, true);
 448                 max_cpus--;
 449         }
 450 }
 451
 452
 453 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 454 {
 455         smp_cross_call = fn;
 456 }
 457
 458 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 459 {
 460         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 461 }
 462
 463 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 464 {
 465         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 466 }
 467
 468 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 469 #define S(x,s)  [x - IPI_RESCHEDULE] = s
 470         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 471         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 472         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 473         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 474         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 475 };
 476
 477 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 478 {
 479         unsigned int cpu, i;
 480
 481         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 482                 seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i + IPI_RESCHEDULE,
 483                            prec >= 4 ? " " : "");
 484                 for_each_online_cpu(cpu)
 485                         seq_printf(p, "%10u ",
 486                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 487                 seq_printf(p, "      %s\n", ipi_types[i]);
 488         }
 489 }
 490
 491 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 492 {
 493         u64 sum = 0;
 494         int i;
 495
 496         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 497                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 498
 499         return sum;
 500 }
 501
 502 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 503
 504 /*
 505  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 506  */
 507 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 508 {
 509         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 510             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 511                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 512                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 513                 dump_stack();
 514                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 515         }
 516
 517         set_cpu_online(cpu, false);
 518
 519         local_fiq_disable();
 520         local_irq_disable();
 521
 522         while (1)
 523                 cpu_relax();
 524 }
 525
 526 /*
 527  * Main handler for inter-processor interrupts
 528  */
 529 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 530 {
 531         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 532         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 533
 534         if (ipinr >= IPI_RESCHEDULE && ipinr < IPI_RESCHEDULE + NR_IPI)
 535                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_RESCHEDULE]);
 536
 537         switch (ipinr) {
 538         case IPI_RESCHEDULE:
 539                 scheduler_ipi();
 540                 break;
 541
 542         case IPI_CALL_FUNC:
 543                 irq_enter();
 544                 generic_smp_call_function_interrupt();
 545                 irq_exit();
 546                 break;
 547
 548         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 549                 irq_enter();
 550                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 551                 irq_exit();
 552                 break;
 553
 554         case IPI_CPU_STOP:
 555                 irq_enter();
 556                 ipi_cpu_stop(cpu);
 557                 irq_exit();
 558                 break;
 559
 560 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 561         case IPI_TIMER:
 562                 irq_enter();
 563                 tick_receive_broadcast();
 564                 irq_exit();
 565                 break;
 566 #endif
 567
 568         default:
 569                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n", cpu, ipinr);
 570                 break;
 571         }
 572         set_irq_regs(old_regs);
 573 }
 574
 575 void smp_send_reschedule(int cpu)
 576 {
 577         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 578 }
 579
 580 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 581 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 582 {
 583         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 584 }
 585 #endif
 586
 587 void smp_send_stop(void)
 588 {
 589         unsigned long timeout;
 590
 591         if (num_online_cpus() > 1) {
 592                 cpumask_t mask;
 593
 594                 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 595                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 596
 597                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 598         }
 599
 600         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 601         timeout = USEC_PER_SEC;
 602         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 603                 udelay(1);
 604
 605         if (num_online_cpus() > 1)
 606                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 607 }
 608
 609 /*
 610  * not supported here
 611  */
 612 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 613 {
 614         return -EINVAL;
 615 }