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_dbg_enable();
 174         local_irq_enable();
 175         local_fiq_enable();
 176
 177         /*
 178          * OK, it's off to the idle thread for us
 179          */
 180         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 181 }
 182
 183 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 184 static int op_cpu_disable(unsigned int cpu)
 185 {
 186         /*
 187          * If we don't have a cpu_die method, abort before we reach the point
 188          * of no return. CPU0 may not have an cpu_ops, so test for it.
 189          */
 190         if (!cpu_ops[cpu] || !cpu_ops[cpu]->cpu_die)
 191                 return -EOPNOTSUPP;
 192
 193         /*
 194          * We may need to abort a hot unplug for some other mechanism-specific
 195          * reason.
 196          */
 197         if (cpu_ops[cpu]->cpu_disable)
 198                 return cpu_ops[cpu]->cpu_disable(cpu);
 199
 200         return 0;
 201 }
 202
 203 /*
 204  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 205  */
 206 int __cpu_disable(void)
 207 {
 208         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 209         int ret;
 210
 211         ret = op_cpu_disable(cpu);
 212         if (ret)
 213                 return ret;
 214
 215         /*
 216          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 217          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 218          */
 219         set_cpu_online(cpu, false);
 220
 221         /*
 222          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 223          */
 224         migrate_irqs();
 225
 226         /*
 227          * Remove this CPU from the vm mask set of all processes.
 228          */
 229         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 230
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 235
 236 /*
 237  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 238  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 239  */
 240 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 241 {
 242         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 243                 pr_crit("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 244                 return;
 245         }
 246         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 247 }
 248
 249 /*
 250  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 251  *
 252  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 253  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 254  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 255  * out of idle fixes this.
 256  */
 257 void cpu_die(void)
 258 {
 259         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 260
 261         idle_task_exit();
 262
 263         local_irq_disable();
 264
 265         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 266         complete(&cpu_died);
 267
 268         /*
 269          * Actually shutdown the CPU. This must never fail. The specific hotplug
 270          * mechanism must perform all required cache maintenance to ensure that
 271          * no dirty lines are lost in the process of shutting down the CPU.
 272          */
 273         cpu_ops[cpu]->cpu_die(cpu);
 274
 275         BUG();
 276 }
 277 #endif
 278
 279 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 280 {
 281         unsigned long bogosum = loops_per_jiffy * num_online_cpus();
 282
 283         pr_info("SMP: Total of %d processors activated (%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 284                 num_online_cpus(), bogosum / (500000/HZ),
 285                 (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 286 }
 287
 288 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 289 {
 290         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 291 }
 292
 293 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 294
 295 /*
 296  * Enumerate the possible CPU set from the device tree and build the
 297  * cpu logical map array containing MPIDR values related to logical
 298  * cpus. Assumes that cpu_logical_map(0) has already been initialized.
 299  */
 300 void __init smp_init_cpus(void)
 301 {
 302         struct device_node *dn = NULL;
 303         unsigned int i, cpu = 1;
 304         bool bootcpu_valid = false;
 305
 306         while ((dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu"))) {
 307                 const u32 *cell;
 308                 u64 hwid;
 309
 310                 /*
 311                  * A cpu node with missing "reg" property is
 312                  * considered invalid to build a cpu_logical_map
 313                  * entry.
 314                  */
 315                 cell = of_get_property(dn, "reg", NULL);
 316                 if (!cell) {
 317                         pr_err("%s: missing reg property\n", dn->full_name);
 318                         goto next;
 319                 }
 320                 hwid = of_read_number(cell, of_n_addr_cells(dn));
 321
 322                 /*
 323                  * Non affinity bits must be set to 0 in the DT
 324                  */
 325                 if (hwid & ~MPIDR_HWID_BITMASK) {
 326                         pr_err("%s: invalid reg property\n", dn->full_name);
 327                         goto next;
 328                 }
 329
 330                 /*
 331                  * Duplicate MPIDRs are a recipe for disaster. Scan
 332                  * all initialized entries and check for
 333                  * duplicates. If any is found just ignore the cpu.
 334                  * cpu_logical_map was initialized to INVALID_HWID to
 335                  * avoid matching valid MPIDR values.
 336                  */
 337                 for (i = 1; (i < cpu) && (i < NR_CPUS); i++) {
 338                         if (cpu_logical_map(i) == hwid) {
 339                                 pr_err("%s: duplicate cpu reg properties in the DT\n",
 340                                         dn->full_name);
 341                                 goto next;
 342                         }
 343                 }
 344
 345                 /*
 346                  * The numbering scheme requires that the boot CPU
 347                  * must be assigned logical id 0. Record it so that
 348                  * the logical map built from DT is validated and can
 349                  * be used.
 350                  */
 351                 if (hwid == cpu_logical_map(0)) {
 352                         if (bootcpu_valid) {
 353                                 pr_err("%s: duplicate boot cpu reg property in DT\n",
 354                                         dn->full_name);
 355                                 goto next;
 356                         }
 357
 358                         bootcpu_valid = true;
 359
 360                         /*
 361                          * cpu_logical_map has already been
 362                          * initialized and the boot cpu doesn't need
 363                          * the enable-method so continue without
 364                          * incrementing cpu.
 365                          */
 366                         continue;
 367                 }
 368
 369                 if (cpu >= NR_CPUS)
 370                         goto next;
 371
 372                 if (cpu_read_ops(dn, cpu) != 0)
 373                         goto next;
 374
 375                 if (cpu_ops[cpu]->cpu_init(dn, cpu))
 376                         goto next;
 377
 378                 pr_debug("cpu logical map 0x%llx\n", hwid);
 379                 cpu_logical_map(cpu) = hwid;
 380 next:
 381                 cpu++;
 382         }
 383
 384         /* sanity check */
 385         if (cpu > NR_CPUS)
 386                 pr_warning("no. of cores (%d) greater than configured maximum of %d - clipping\n",
 387                            cpu, NR_CPUS);
 388
 389         if (!bootcpu_valid) {
 390                 pr_err("DT missing boot CPU MPIDR, not enabling secondaries\n");
 391                 return;
 392         }
 393
 394         /*
 395          * All the cpus that made it to the cpu_logical_map have been
 396          * validated so set them as possible cpus.
 397          */
 398         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 399                 if (cpu_logical_map(i) != INVALID_HWID)
 400                         set_cpu_possible(i, true);
 401 }
 402
 403 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 404 {
 405         int err;
 406         unsigned int cpu, ncores = num_possible_cpus();
 407
 408         init_cpu_topology();
 409
 410         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 411
 412         /*
 413          * are we trying to boot more cores than exist?
 414          */
 415         if (max_cpus > ncores)
 416                 max_cpus = ncores;
 417
 418         /* Don't bother if we're effectively UP */
 419         if (max_cpus <= 1)
 420                 return;
 421
 422         /*
 423          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 424          * actually populated at the present time) and release the
 425          * secondaries from the bootloader.
 426          *
 427          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 428          */
 429         max_cpus--;
 430         for_each_possible_cpu(cpu) {
 431                 if (max_cpus == 0)
 432                         break;
 433
 434                 if (cpu == smp_processor_id())
 435                         continue;
 436
 437                 if (!cpu_ops[cpu])
 438                         continue;
 439
 440                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 441                 if (err)
 442                         continue;
 443
 444                 set_cpu_present(cpu, true);
 445                 max_cpus--;
 446         }
 447 }
 448
 449
 450 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 451 {
 452         smp_cross_call = fn;
 453 }
 454
 455 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 456 {
 457         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 458 }
 459
 460 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 461 {
 462         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 463 }
 464
 465 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 466 #define S(x,s)  [x - IPI_RESCHEDULE] = s
 467         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 468         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 469         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 470         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 471         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 472 };
 473
 474 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 475 {
 476         unsigned int cpu, i;
 477
 478         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 479                 seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i + IPI_RESCHEDULE,
 480                            prec >= 4 ? " " : "");
 481                 for_each_online_cpu(cpu)
 482                         seq_printf(p, "%10u ",
 483                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 484                 seq_printf(p, "      %s\n", ipi_types[i]);
 485         }
 486 }
 487
 488 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 489 {
 490         u64 sum = 0;
 491         int i;
 492
 493         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 494                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 495
 496         return sum;
 497 }
 498
 499 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 500
 501 /*
 502  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 503  */
 504 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 505 {
 506         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 507             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 508                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 509                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 510                 dump_stack();
 511                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 512         }
 513
 514         set_cpu_online(cpu, false);
 515
 516         local_fiq_disable();
 517         local_irq_disable();
 518
 519         while (1)
 520                 cpu_relax();
 521 }
 522
 523 /*
 524  * Main handler for inter-processor interrupts
 525  */
 526 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 527 {
 528         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 529         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 530
 531         if (ipinr >= IPI_RESCHEDULE && ipinr < IPI_RESCHEDULE + NR_IPI)
 532                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_RESCHEDULE]);
 533
 534         switch (ipinr) {
 535         case IPI_RESCHEDULE:
 536                 scheduler_ipi();
 537                 break;
 538
 539         case IPI_CALL_FUNC:
 540                 irq_enter();
 541                 generic_smp_call_function_interrupt();
 542                 irq_exit();
 543                 break;
 544
 545         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 546                 irq_enter();
 547                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 548                 irq_exit();
 549                 break;
 550
 551         case IPI_CPU_STOP:
 552                 irq_enter();
 553                 ipi_cpu_stop(cpu);
 554                 irq_exit();
 555                 break;
 556
 557 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 558         case IPI_TIMER:
 559                 irq_enter();
 560                 tick_receive_broadcast();
 561                 irq_exit();
 562                 break;
 563 #endif
 564
 565         default:
 566                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n", cpu, ipinr);
 567                 break;
 568         }
 569         set_irq_regs(old_regs);
 570 }
 571
 572 void smp_send_reschedule(int cpu)
 573 {
 574         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 575 }
 576
 577 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 578 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 579 {
 580         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 581 }
 582 #endif
 583
 584 void smp_send_stop(void)
 585 {
 586         unsigned long timeout;
 587
 588         if (num_online_cpus() > 1) {
 589                 cpumask_t mask;
 590
 591                 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 592                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 593
 594                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 595         }
 596
 597         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 598         timeout = USEC_PER_SEC;
 599         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 600                 udelay(1);
 601
 602         if (num_online_cpus() > 1)
 603                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 604 }
 605
 606 /*
 607  * not supported here
 608  */
 609 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 610 {
 611         return -EINVAL;
 612 }