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 #include <linux/irq_work.h>
  29
  30 #include <linux/atomic.h>
  31 #include <asm/smp.h>
  32 #include <asm/cacheflush.h>
  33 #include <asm/cpu.h>
  34 #include <asm/cputype.h>
  35 #include <asm/exception.h>
  36 #include <asm/idmap.h>
  37 #include <asm/topology.h>
  38 #include <asm/mmu_context.h>
  39 #include <asm/pgtable.h>
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41 #include <asm/processor.h>
  42 #include <asm/sections.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/ptrace.h>
  45 #include <asm/smp_plat.h>
  46 #include <asm/virt.h>
  47 #include <asm/mach/arch.h>
  48 #include <asm/mpu.h>
  49
  50 /*
  51  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  52  * so we need some other way of telling a new secondary core
  53  * where to place its SVC stack
  54  */
  55 struct secondary_data secondary_data;
  56
  57 /*
  58  * control for which core is the next to come out of the secondary
  59  * boot "holding pen"
  60  */
  61 volatile int pen_release = -1;
  62
  63 enum ipi_msg_type {
  64         IPI_WAKEUP,
  65         IPI_TIMER,
  66         IPI_RESCHEDULE,
  67         IPI_CALL_FUNC,
  68         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  69         IPI_CPU_STOP,
  70         IPI_IRQ_WORK,
  71         IPI_COMPLETION,
  72 };
  73
  74 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  75
  76 static struct smp_operations smp_ops;
  77
  78 void __init smp_set_ops(struct smp_operations *ops)
  79 {
  80         if (ops)
  81                 smp_ops = *ops;
  82 };
  83
  84 static unsigned long get_arch_pgd(pgd_t *pgd)
  85 {
  86         phys_addr_t pgdir = virt_to_idmap(pgd);
  87         BUG_ON(pgdir & ARCH_PGD_MASK);
  88         return pgdir >> ARCH_PGD_SHIFT;
  89 }
  90
  91 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  92 {
  93         int ret;
  94
  95         /*
  96          * We need to tell the secondary core where to find
  97          * its stack and the page tables.
  98          */
  99         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 100 #ifdef CONFIG_ARM_MPU
 101         secondary_data.mpu_rgn_szr = mpu_rgn_info.rgns[MPU_RAM_REGION].drsr;
 102 #endif
 103
 104 #ifdef CONFIG_MMU
 105         secondary_data.pgdir = get_arch_pgd(idmap_pgd);
 106         secondary_data.swapper_pg_dir = get_arch_pgd(swapper_pg_dir);
 107 #endif
 108         __cpuc_flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
 109         outer_clean_range(__pa(&secondary_data), __pa(&secondary_data + 1));
 110
 111         /*
 112          * Now bring the CPU into our world.
 113          */
 114         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 115         if (ret == 0) {
 116                 /*
 117                  * CPU was successfully started, wait for it
 118                  * to come online or time out.
 119                  */
 120                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 121                                                  msecs_to_jiffies(1000));
 122
 123                 if (!cpu_online(cpu)) {
 124                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 125                         ret = -EIO;
 126                 }
 127         } else {
 128                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 129         }
 130
 131
 132         memset(&secondary_data, 0, sizeof(secondary_data));
 133         return ret;
 134 }
 135
 136 /* platform specific SMP operations */
 137 void __init smp_init_cpus(void)
 138 {
 139         if (smp_ops.smp_init_cpus)
 140                 smp_ops.smp_init_cpus();
 141 }
 142
 143 int boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
 144 {
 145         if (smp_ops.smp_boot_secondary)
 146                 return smp_ops.smp_boot_secondary(cpu, idle);
 147         return -ENOSYS;
 148 }
 149
 150 int platform_can_cpu_hotplug(void)
 151 {
 152 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 153         if (smp_ops.cpu_kill)
 154                 return 1;
 155 #endif
 156
 157         return 0;
 158 }
 159
 160 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 161 static int platform_cpu_kill(unsigned int cpu)
 162 {
 163         if (smp_ops.cpu_kill)
 164                 return smp_ops.cpu_kill(cpu);
 165         return 1;
 166 }
 167
 168 static int platform_cpu_disable(unsigned int cpu)
 169 {
 170         if (smp_ops.cpu_disable)
 171                 return smp_ops.cpu_disable(cpu);
 172
 173         /*
 174          * By default, allow disabling all CPUs except the first one,
 175          * since this is special on a lot of platforms, e.g. because
 176          * of clock tick interrupts.
 177          */
 178         return cpu == 0 ? -EPERM : 0;
 179 }
 180 /*
 181  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 182  */
 183 int __cpu_disable(void)
 184 {
 185         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 186         int ret;
 187
 188         ret = platform_cpu_disable(cpu);
 189         if (ret)
 190                 return ret;
 191
 192         /*
 193          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 194          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 195          */
 196         set_cpu_online(cpu, false);
 197
 198         /*
 199          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 200          */
 201         migrate_irqs();
 202
 203         /*
 204          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 205          * from the vm mask set of all processes.
 206          *
 207          * Caches are flushed to the Level of Unification Inner Shareable
 208          * to write-back dirty lines to unified caches shared by all CPUs.
 209          */
 210         flush_cache_louis();
 211         local_flush_tlb_all();
 212
 213         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 214
 215         return 0;
 216 }
 217
 218 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 219
 220 /*
 221  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 222  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 223  */
 224 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 225 {
 226         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 227                 pr_err("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 228                 return;
 229         }
 230         printk(KERN_NOTICE "CPU%u: shutdown\n", cpu);
 231
 232         /*
 233          * platform_cpu_kill() is generally expected to do the powering off
 234          * and/or cutting of clocks to the dying CPU.  Optionally, this may
 235          * be done by the CPU which is dying in preference to supporting
 236          * this call, but that means there is _no_ synchronisation between
 237          * the requesting CPU and the dying CPU actually losing power.
 238          */
 239         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 240                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 241 }
 242
 243 /*
 244  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 245  *
 246  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 247  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 248  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 249  * out of idle fixes this.
 250  */
 251 void __ref cpu_die(void)
 252 {
 253         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 254
 255         idle_task_exit();
 256
 257         local_irq_disable();
 258
 259         /*
 260          * Flush the data out of the L1 cache for this CPU.  This must be
 261          * before the completion to ensure that data is safely written out
 262          * before platform_cpu_kill() gets called - which may disable
 263          * *this* CPU and power down its cache.
 264          */
 265         flush_cache_louis();
 266
 267         /*
 268          * Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of.  Once
 269          * this returns, power and/or clocks can be removed at any point
 270          * from this CPU and its cache by platform_cpu_kill().
 271          */
 272         complete(&cpu_died);
 273
 274         /*
 275          * Ensure that the cache lines associated with that completion are
 276          * written out.  This covers the case where _this_ CPU is doing the
 277          * powering down, to ensure that the completion is visible to the
 278          * CPU waiting for this one.
 279          */
 280         flush_cache_louis();
 281
 282         /*
 283          * The actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 284          * CPU) specific.  This may remove power, or it may simply spin.
 285          *
 286          * Platforms are generally expected *NOT* to return from this call,
 287          * although there are some which do because they have no way to
 288          * power down the CPU.  These platforms are the _only_ reason we
 289          * have a return path which uses the fragment of assembly below.
 290          *
 291          * The return path should not be used for platforms which can
 292          * power off the CPU.
 293          */
 294         if (smp_ops.cpu_die)
 295                 smp_ops.cpu_die(cpu);
 296
 297         /*
 298          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 299          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 300          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 301          */
 302         __asm__("mov    sp, %0\n"
 303         "       mov     fp, #0\n"
 304         "       b       secondary_start_kernel"
 305                 :
 306                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 307 }
 308 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 309
 310 /*
 311  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 312  * per-processor storage.
 313  */
 314 static void smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 315 {
 316         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 317
 318         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 319         cpu_info->cpuid = read_cpuid_id();
 320
 321         store_cpu_topology(cpuid);
 322 }
 323
 324 /*
 325  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 326  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 327  */
 328 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
 329 {
 330         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 331         unsigned int cpu;
 332
 333         /*
 334          * The identity mapping is uncached (strongly ordered), so
 335          * switch away from it before attempting any exclusive accesses.
 336          */
 337         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 338         local_flush_bp_all();
 339         enter_lazy_tlb(mm, current);
 340         local_flush_tlb_all();
 341
 342         /*
 343          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 344          * reference and switch to it.
 345          */
 346         cpu = smp_processor_id();
 347         atomic_inc(&mm->mm_count);
 348         current->active_mm = mm;
 349         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 350
 351         cpu_init();
 352
 353         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 354
 355         preempt_disable();
 356         trace_hardirqs_off();
 357
 358         /*
 359          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 360          */
 361         if (smp_ops.smp_secondary_init)
 362                 smp_ops.smp_secondary_init(cpu);
 363
 364         notify_cpu_starting(cpu);
 365
 366         calibrate_delay();
 367
 368         smp_store_cpu_info(cpu);
 369
 370         /*
 371          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 372          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 373          * before we continue - which happens after __cpu_up returns.
 374          */
 375         set_cpu_online(cpu, true);
 376         complete(&cpu_running);
 377
 378         local_irq_enable();
 379         local_fiq_enable();
 380
 381         /*
 382          * OK, it's off to the idle thread for us
 383          */
 384         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 385 }
 386
 387 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 388 {
 389         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated.\n",
 390                num_online_cpus());
 391
 392         hyp_mode_check();
 393 }
 394
 395 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 396 {
 397         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 398 }
 399
 400 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 401 {
 402         unsigned int ncores = num_possible_cpus();
 403
 404         init_cpu_topology();
 405
 406         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 407
 408         /*
 409          * are we trying to boot more cores than exist?
 410          */
 411         if (max_cpus > ncores)
 412                 max_cpus = ncores;
 413         if (ncores > 1 && max_cpus) {
 414                 /*
 415                  * Initialise the present map, which describes the set of CPUs
 416                  * actually populated at the present time. A platform should
 417                  * re-initialize the map in the platforms smp_prepare_cpus()
 418                  * if present != possible (e.g. physical hotplug).
 419                  */
 420                 init_cpu_present(cpu_possible_mask);
 421
 422                 /*
 423                  * Initialise the SCU if there are more than one CPU
 424                  * and let them know where to start.
 425                  */
 426                 if (smp_ops.smp_prepare_cpus)
 427                         smp_ops.smp_prepare_cpus(max_cpus);
 428         }
 429 }
 430
 431 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 432
 433 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 434 {
 435         if (!smp_cross_call)
 436                 smp_cross_call = fn;
 437 }
 438
 439 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 440 {
 441         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 442 }
 443
 444 void arch_send_wakeup_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 445 {
 446         smp_cross_call(mask, IPI_WAKEUP);
 447 }
 448
 449 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 450 {
 451         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 452 }
 453
 454 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 455 void arch_irq_work_raise(void)
 456 {
 457         if (is_smp())
 458                 smp_cross_call(cpumask_of(smp_processor_id()), IPI_IRQ_WORK);
 459 }
 460 #endif
 461
 462 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 463 #define S(x,s)  [x] = s
 464         S(IPI_WAKEUP, "CPU wakeup interrupts"),
 465         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 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_IRQ_WORK, "IRQ work interrupts"),
 471         S(IPI_COMPLETION, "completion 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: ", prec - 1, "IPI", i);
 480
 481                 for_each_online_cpu(cpu)
 482                         seq_printf(p, "%10u ",
 483                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 484
 485                 seq_printf(p, " %s\n", ipi_types[i]);
 486         }
 487 }
 488
 489 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 490 {
 491         u64 sum = 0;
 492         int i;
 493
 494         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 495                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 496
 497         return sum;
 498 }
 499
 500 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 501 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 502 {
 503         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 504 }
 505 #endif
 506
 507 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 508
 509 /*
 510  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 511  */
 512 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 513 {
 514         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 515             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 516                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 517                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 518                 dump_stack();
 519                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 520         }
 521
 522         set_cpu_online(cpu, false);
 523
 524         local_fiq_disable();
 525         local_irq_disable();
 526
 527         while (1)
 528                 cpu_relax();
 529 }
 530
 531 static DEFINE_PER_CPU(struct completion *, cpu_completion);
 532
 533 int register_ipi_completion(struct completion *completion, int cpu)
 534 {
 535         per_cpu(cpu_completion, cpu) = completion;
 536         return IPI_COMPLETION;
 537 }
 538
 539 static void ipi_complete(unsigned int cpu)
 540 {
 541         complete(per_cpu(cpu_completion, cpu));
 542 }
 543
 544 /*
 545  * Main handler for inter-processor interrupts
 546  */
 547 asmlinkage void __exception_irq_entry do_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 548 {
 549         handle_IPI(ipinr, regs);
 550 }
 551
 552 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 553 {
 554         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 555         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 556
 557         if (ipinr < NR_IPI)
 558                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr]);
 559
 560         switch (ipinr) {
 561         case IPI_WAKEUP:
 562                 break;
 563
 564 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 565         case IPI_TIMER:
 566                 irq_enter();
 567                 tick_receive_broadcast();
 568                 irq_exit();
 569                 break;
 570 #endif
 571
 572         case IPI_RESCHEDULE:
 573                 scheduler_ipi();
 574                 break;
 575
 576         case IPI_CALL_FUNC:
 577                 irq_enter();
 578                 generic_smp_call_function_interrupt();
 579                 irq_exit();
 580                 break;
 581
 582         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 583                 irq_enter();
 584                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 585                 irq_exit();
 586                 break;
 587
 588         case IPI_CPU_STOP:
 589                 irq_enter();
 590                 ipi_cpu_stop(cpu);
 591                 irq_exit();
 592                 break;
 593
 594 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 595         case IPI_IRQ_WORK:
 596                 irq_enter();
 597                 irq_work_run();
 598                 irq_exit();
 599                 break;
 600 #endif
 601
 602         case IPI_COMPLETION:
 603                 irq_enter();
 604                 ipi_complete(cpu);
 605                 irq_exit();
 606                 break;
 607
 608         default:
 609                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 610                        cpu, ipinr);
 611                 break;
 612         }
 613         set_irq_regs(old_regs);
 614 }
 615
 616 void smp_send_reschedule(int cpu)
 617 {
 618         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 619 }
 620
 621 void smp_send_stop(void)
 622 {
 623         unsigned long timeout;
 624         struct cpumask mask;
 625
 626         cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 627         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), &mask);
 628         if (!cpumask_empty(&mask))
 629                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 630
 631         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 632         timeout = USEC_PER_SEC;
 633         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 634                 udelay(1);
 635
 636         if (num_online_cpus() > 1)
 637                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 638 }
 639
 640 /*
 641  * not supported here
 642  */
 643 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 644 {
 645         return -EINVAL;
 646 }
 647
 648 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
 649
 650 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref);
 651 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref_freq);
 652 static unsigned long global_l_p_j_ref;
 653 static unsigned long global_l_p_j_ref_freq;
 654
 655 static int cpufreq_callback(struct notifier_block *nb,
 656                                         unsigned long val, void *data)
 657 {
 658         struct cpufreq_freqs *freq = data;
 659         int cpu = freq->cpu;
 660
 661         if (freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS)
 662                 return NOTIFY_OK;
 663
 664         if (!per_cpu(l_p_j_ref, cpu)) {
 665                 per_cpu(l_p_j_ref, cpu) =
 666                         per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 667                 per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu) = freq->old;
 668                 if (!global_l_p_j_ref) {
 669                         global_l_p_j_ref = loops_per_jiffy;
 670                         global_l_p_j_ref_freq = freq->old;
 671                 }
 672         }
 673
 674         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
 675             (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new) ||
 676             (val == CPUFREQ_RESUMECHANGE || val == CPUFREQ_SUSPENDCHANGE)) {
 677                 loops_per_jiffy = cpufreq_scale(global_l_p_j_ref,
 678                                                 global_l_p_j_ref_freq,
 679                                                 freq->new);
 680                 per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy =
 681                         cpufreq_scale(per_cpu(l_p_j_ref, cpu),
 682                                         per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu),
 683                                         freq->new);
 684         }
 685         return NOTIFY_OK;
 686 }
 687
 688 static struct notifier_block cpufreq_notifier = {
 689         .notifier_call  = cpufreq_callback,
 690 };
 691
 692 static int __init register_cpufreq_notifier(void)
 693 {
 694         return cpufreq_register_notifier(&cpufreq_notifier,
 695                                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
 696 }
 697 core_initcall(register_cpufreq_notifier);
 698
 699 #endif