arch/arm/kernel/smp.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/kernel/smp.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2002 ARM Limited, All Rights Reserved.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  */
  10 #include <linux/module.h>
  11 #include <linux/delay.h>
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/spinlock.h>
  14 #include <linux/sched.h>
  15 #include <linux/interrupt.h>
  16 #include <linux/cache.h>
  17 #include <linux/profile.h>
  18 #include <linux/errno.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/err.h>
  21 #include <linux/cpu.h>
  22 #include <linux/seq_file.h>
  23 #include <linux/irq.h>
  24 #include <linux/percpu.h>
  25 #include <linux/clockchips.h>
  26 #include <linux/completion.h>
  27 #include <linux/cpufreq.h>
  28
  29 #include <linux/atomic.h>
  30 #include <asm/smp.h>
  31 #include <asm/cacheflush.h>
  32 #include <asm/cpu.h>
  33 #include <asm/cputype.h>
  34 #include <asm/exception.h>
  35 #include <asm/idmap.h>
  36 #include <asm/topology.h>
  37 #include <asm/mmu_context.h>
  38 #include <asm/pgtable.h>
  39 #include <asm/pgalloc.h>
  40 #include <asm/processor.h>
  41 #include <asm/sections.h>
  42 #include <asm/tlbflush.h>
  43 #include <asm/ptrace.h>
  44 #include <asm/smp_plat.h>
  45 #include <asm/virt.h>
  46 #include <asm/mach/arch.h>
  47 #include <asm/mpu.h>
  48
  49 /*
  50  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  51  * so we need some other way of telling a new secondary core
  52  * where to place its SVC stack
  53  */
  54 struct secondary_data secondary_data;
  55
  56 /*
  57  * control for which core is the next to come out of the secondary
  58  * boot "holding pen"
  59  */
  60 volatile int pen_release = -1;
  61
  62 enum ipi_msg_type {
  63         IPI_WAKEUP,
  64         IPI_TIMER,
  65         IPI_RESCHEDULE,
  66         IPI_CALL_FUNC,
  67         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  68         IPI_CPU_STOP,
  69 };
  70
  71 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  72
  73 static struct smp_operations smp_ops;
  74
  75 void __init smp_set_ops(struct smp_operations *ops)
  76 {
  77         if (ops)
  78                 smp_ops = *ops;
  79 };
  80
  81 static unsigned long get_arch_pgd(pgd_t *pgd)
  82 {
  83         phys_addr_t pgdir = virt_to_phys(pgd);
  84         BUG_ON(pgdir & ARCH_PGD_MASK);
  85         return pgdir >> ARCH_PGD_SHIFT;
  86 }
  87
  88 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  89 {
  90         int ret;
  91
  92         /*
  93          * We need to tell the secondary core where to find
  94          * its stack and the page tables.
  95          */
  96         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
  97 #ifdef CONFIG_ARM_MPU
  98         secondary_data.mpu_rgn_szr = mpu_rgn_info.rgns[MPU_RAM_REGION].drsr;
  99 #endif
 100
 101 #ifdef CONFIG_MMU
 102         secondary_data.pgdir = get_arch_pgd(idmap_pgd);
 103         secondary_data.swapper_pg_dir = get_arch_pgd(swapper_pg_dir);
 104 #endif
 105         __cpuc_flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
 106         outer_clean_range(__pa(&secondary_data), __pa(&secondary_data + 1));
 107
 108         /*
 109          * Now bring the CPU into our world.
 110          */
 111         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 112         if (ret == 0) {
 113                 /*
 114                  * CPU was successfully started, wait for it
 115                  * to come online or time out.
 116                  */
 117                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 118                                                  msecs_to_jiffies(1000));
 119
 120                 if (!cpu_online(cpu)) {
 121                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 122                         ret = -EIO;
 123                 }
 124         } else {
 125                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 126         }
 127
 128
 129         memset(&secondary_data, 0, sizeof(secondary_data));
 130         return ret;
 131 }
 132
 133 /* platform specific SMP operations */
 134 void __init smp_init_cpus(void)
 135 {
 136         if (smp_ops.smp_init_cpus)
 137                 smp_ops.smp_init_cpus();
 138 }
 139
 140 int boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
 141 {
 142         if (smp_ops.smp_boot_secondary)
 143                 return smp_ops.smp_boot_secondary(cpu, idle);
 144         return -ENOSYS;
 145 }
 146
 147 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 148 static int platform_cpu_kill(unsigned int cpu)
 149 {
 150         if (smp_ops.cpu_kill)
 151                 return smp_ops.cpu_kill(cpu);
 152         return 1;
 153 }
 154
 155 static int platform_cpu_disable(unsigned int cpu)
 156 {
 157         if (smp_ops.cpu_disable)
 158                 return smp_ops.cpu_disable(cpu);
 159
 160         /*
 161          * By default, allow disabling all CPUs except the first one,
 162          * since this is special on a lot of platforms, e.g. because
 163          * of clock tick interrupts.
 164          */
 165         return cpu == 0 ? -EPERM : 0;
 166 }
 167 /*
 168  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 169  */
 170 int __cpu_disable(void)
 171 {
 172         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 173         int ret;
 174
 175         ret = platform_cpu_disable(cpu);
 176         if (ret)
 177                 return ret;
 178
 179         /*
 180          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 181          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 182          */
 183         set_cpu_online(cpu, false);
 184
 185         /*
 186          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 187          */
 188         migrate_irqs();
 189
 190         /*
 191          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 192          * from the vm mask set of all processes.
 193          *
 194          * Caches are flushed to the Level of Unification Inner Shareable
 195          * to write-back dirty lines to unified caches shared by all CPUs.
 196          */
 197         flush_cache_louis();
 198         local_flush_tlb_all();
 199
 200         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 201
 202         return 0;
 203 }
 204
 205 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 206
 207 /*
 208  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 209  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 210  */
 211 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 212 {
 213         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 214                 pr_err("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 215                 return;
 216         }
 217         printk(KERN_NOTICE "CPU%u: shutdown\n", cpu);
 218
 219         /*
 220          * platform_cpu_kill() is generally expected to do the powering off
 221          * and/or cutting of clocks to the dying CPU.  Optionally, this may
 222          * be done by the CPU which is dying in preference to supporting
 223          * this call, but that means there is _no_ synchronisation between
 224          * the requesting CPU and the dying CPU actually losing power.
 225          */
 226         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 227                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 228 }
 229
 230 /*
 231  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 232  *
 233  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 234  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 235  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 236  * out of idle fixes this.
 237  */
 238 void __ref cpu_die(void)
 239 {
 240         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 241
 242         idle_task_exit();
 243
 244         local_irq_disable();
 245
 246         /*
 247          * Flush the data out of the L1 cache for this CPU.  This must be
 248          * before the completion to ensure that data is safely written out
 249          * before platform_cpu_kill() gets called - which may disable
 250          * *this* CPU and power down its cache.
 251          */
 252         flush_cache_louis();
 253
 254         /*
 255          * Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of.  Once
 256          * this returns, power and/or clocks can be removed at any point
 257          * from this CPU and its cache by platform_cpu_kill().
 258          */
 259         complete(&cpu_died);
 260
 261         /*
 262          * Ensure that the cache lines associated with that completion are
 263          * written out.  This covers the case where _this_ CPU is doing the
 264          * powering down, to ensure that the completion is visible to the
 265          * CPU waiting for this one.
 266          */
 267         flush_cache_louis();
 268
 269         /*
 270          * The actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 271          * CPU) specific.  This may remove power, or it may simply spin.
 272          *
 273          * Platforms are generally expected *NOT* to return from this call,
 274          * although there are some which do because they have no way to
 275          * power down the CPU.  These platforms are the _only_ reason we
 276          * have a return path which uses the fragment of assembly below.
 277          *
 278          * The return path should not be used for platforms which can
 279          * power off the CPU.
 280          */
 281         if (smp_ops.cpu_die)
 282                 smp_ops.cpu_die(cpu);
 283
 284         /*
 285          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 286          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 287          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 288          */
 289         __asm__("mov    sp, %0\n"
 290         "       mov     fp, #0\n"
 291         "       b       secondary_start_kernel"
 292                 :
 293                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 294 }
 295 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 296
 297 /*
 298  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 299  * per-processor storage.
 300  */
 301 static void smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 302 {
 303         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 304
 305         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 306         cpu_info->cpuid = read_cpuid_id();
 307
 308         store_cpu_topology(cpuid);
 309 }
 310
 311 /*
 312  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 313  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 314  */
 315 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
 316 {
 317         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 318         unsigned int cpu;
 319
 320         /*
 321          * The identity mapping is uncached (strongly ordered), so
 322          * switch away from it before attempting any exclusive accesses.
 323          */
 324         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 325         local_flush_bp_all();
 326         enter_lazy_tlb(mm, current);
 327         local_flush_tlb_all();
 328
 329         /*
 330          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 331          * reference and switch to it.
 332          */
 333         cpu = smp_processor_id();
 334         atomic_inc(&mm->mm_count);
 335         current->active_mm = mm;
 336         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 337
 338         cpu_init();
 339
 340         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 341
 342         preempt_disable();
 343         trace_hardirqs_off();
 344
 345         /*
 346          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 347          */
 348         if (smp_ops.smp_secondary_init)
 349                 smp_ops.smp_secondary_init(cpu);
 350
 351         notify_cpu_starting(cpu);
 352
 353         calibrate_delay();
 354
 355         smp_store_cpu_info(cpu);
 356
 357         /*
 358          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 359          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 360          * before we continue - which happens after __cpu_up returns.
 361          */
 362         set_cpu_online(cpu, true);
 363         complete(&cpu_running);
 364
 365         local_irq_enable();
 366         local_fiq_enable();
 367
 368         /*
 369          * OK, it's off to the idle thread for us
 370          */
 371         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 372 }
 373
 374 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 375 {
 376         int cpu;
 377         unsigned long bogosum = 0;
 378
 379         for_each_online_cpu(cpu)
 380                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 381
 382         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 383                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 384                num_online_cpus(),
 385                bogosum / (500000/HZ),
 386                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 387
 388         hyp_mode_check();
 389 }
 390
 391 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 392 {
 393         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 394 }
 395
 396 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 397 {
 398         unsigned int ncores = num_possible_cpus();
 399
 400         init_cpu_topology();
 401
 402         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 403
 404         /*
 405          * are we trying to boot more cores than exist?
 406          */
 407         if (max_cpus > ncores)
 408                 max_cpus = ncores;
 409         if (ncores > 1 && max_cpus) {
 410                 /*
 411                  * Initialise the present map, which describes the set of CPUs
 412                  * actually populated at the present time. A platform should
 413                  * re-initialize the map in the platforms smp_prepare_cpus()
 414                  * if present != possible (e.g. physical hotplug).
 415                  */
 416                 init_cpu_present(cpu_possible_mask);
 417
 418                 /*
 419                  * Initialise the SCU if there are more than one CPU
 420                  * and let them know where to start.
 421                  */
 422                 if (smp_ops.smp_prepare_cpus)
 423                         smp_ops.smp_prepare_cpus(max_cpus);
 424         }
 425 }
 426
 427 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 428
 429 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 430 {
 431         if (!smp_cross_call)
 432                 smp_cross_call = fn;
 433 }
 434
 435 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 436 {
 437         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 438 }
 439
 440 void arch_send_wakeup_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 441 {
 442         smp_cross_call(mask, IPI_WAKEUP);
 443 }
 444
 445 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 446 {
 447         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 448 }
 449
 450 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 451 #define S(x,s)  [x] = s
 452         S(IPI_WAKEUP, "CPU wakeup interrupts"),
 453         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 454         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 455         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 456         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 457         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 458 };
 459
 460 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 461 {
 462         unsigned int cpu, i;
 463
 464         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 465                 seq_printf(p, "%*s%u: ", prec - 1, "IPI", i);
 466
 467                 for_each_online_cpu(cpu)
 468                         seq_printf(p, "%10u ",
 469                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 470
 471                 seq_printf(p, " %s\n", ipi_types[i]);
 472         }
 473 }
 474
 475 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 476 {
 477         u64 sum = 0;
 478         int i;
 479
 480         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 481                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 482
 483         return sum;
 484 }
 485
 486 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 487 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 488 {
 489         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 490 }
 491 #endif
 492
 493 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 494
 495 /*
 496  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 497  */
 498 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 499 {
 500         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 501             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 502                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 503                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 504                 dump_stack();
 505                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 506         }
 507
 508         set_cpu_online(cpu, false);
 509
 510         local_fiq_disable();
 511         local_irq_disable();
 512
 513         while (1)
 514                 cpu_relax();
 515 }
 516
 517 /*
 518  * Main handler for inter-processor interrupts
 519  */
 520 asmlinkage void __exception_irq_entry do_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 521 {
 522         handle_IPI(ipinr, regs);
 523 }
 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 < NR_IPI)
 531                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr]);
 532
 533         switch (ipinr) {
 534         case IPI_WAKEUP:
 535                 break;
 536
 537 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 538         case IPI_TIMER:
 539                 irq_enter();
 540                 tick_receive_broadcast();
 541                 irq_exit();
 542                 break;
 543 #endif
 544
 545         case IPI_RESCHEDULE:
 546                 scheduler_ipi();
 547                 break;
 548
 549         case IPI_CALL_FUNC:
 550                 irq_enter();
 551                 generic_smp_call_function_interrupt();
 552                 irq_exit();
 553                 break;
 554
 555         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 556                 irq_enter();
 557                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 558                 irq_exit();
 559                 break;
 560
 561         case IPI_CPU_STOP:
 562                 irq_enter();
 563                 ipi_cpu_stop(cpu);
 564                 irq_exit();
 565                 break;
 566
 567         default:
 568                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 569                        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 void smp_send_stop(void)
 581 {
 582         unsigned long timeout;
 583         struct cpumask mask;
 584
 585         cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 586         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), &mask);
 587         if (!cpumask_empty(&mask))
 588                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 589
 590         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 591         timeout = USEC_PER_SEC;
 592         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 593                 udelay(1);
 594
 595         if (num_online_cpus() > 1)
 596                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 597 }
 598
 599 /*
 600  * not supported here
 601  */
 602 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 603 {
 604         return -EINVAL;
 605 }
 606
 607 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
 608
 609 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref);
 610 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref_freq);
 611 static unsigned long global_l_p_j_ref;
 612 static unsigned long global_l_p_j_ref_freq;
 613
 614 static int cpufreq_callback(struct notifier_block *nb,
 615                                         unsigned long val, void *data)
 616 {
 617         struct cpufreq_freqs *freq = data;
 618         int cpu = freq->cpu;
 619
 620         if (freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS)
 621                 return NOTIFY_OK;
 622
 623         if (!per_cpu(l_p_j_ref, cpu)) {
 624                 per_cpu(l_p_j_ref, cpu) =
 625                         per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 626                 per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu) = freq->old;
 627                 if (!global_l_p_j_ref) {
 628                         global_l_p_j_ref = loops_per_jiffy;
 629                         global_l_p_j_ref_freq = freq->old;
 630                 }
 631         }
 632
 633         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
 634             (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new) ||
 635             (val == CPUFREQ_RESUMECHANGE || val == CPUFREQ_SUSPENDCHANGE)) {
 636                 loops_per_jiffy = cpufreq_scale(global_l_p_j_ref,
 637                                                 global_l_p_j_ref_freq,
 638                                                 freq->new);
 639                 per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy =
 640                         cpufreq_scale(per_cpu(l_p_j_ref, cpu),
 641                                         per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu),
 642                                         freq->new);
 643         }
 644         return NOTIFY_OK;
 645 }
 646
 647 static struct notifier_block cpufreq_notifier = {
 648         .notifier_call  = cpufreq_callback,
 649 };
 650
 651 static int __init register_cpufreq_notifier(void)
 652 {
 653         return cpufreq_register_notifier(&cpufreq_notifier,
 654                                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
 655 }
 656 core_initcall(register_cpufreq_notifier);
 657
 658 #endif