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/config.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/cpu.h>
  21 #include <linux/smp.h>
  22 #include <linux/seq_file.h>
  23
  24 #include <asm/atomic.h>
  25 #include <asm/cacheflush.h>
  26 #include <asm/cpu.h>
  27 #include <asm/mmu_context.h>
  28 #include <asm/pgtable.h>
  29 #include <asm/pgalloc.h>
  30 #include <asm/processor.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/ptrace.h>
  33
  34 /*
  35  * bitmask of present and online CPUs.
  36  * The present bitmask indicates that the CPU is physically present.
  37  * The online bitmask indicates that the CPU is up and running.
  38  */
  39 cpumask_t cpu_possible_map;
  40 cpumask_t cpu_online_map;
  41
  42 /*
  43  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  44  * so we need some other way of telling a new secondary core
  45  * where to place its SVC stack
  46  */
  47 struct secondary_data secondary_data;
  48
  49 /*
  50  * structures for inter-processor calls
  51  * - A collection of single bit ipi messages.
  52  */
  53 struct ipi_data {
  54         spinlock_t lock;
  55         unsigned long ipi_count;
  56         unsigned long bits;
  57 };
  58
  59 static DEFINE_PER_CPU(struct ipi_data, ipi_data) = {
  60         .lock   = SPIN_LOCK_UNLOCKED,
  61 };
  62
  63 enum ipi_msg_type {
  64         IPI_TIMER,
  65         IPI_RESCHEDULE,
  66         IPI_CALL_FUNC,
  67         IPI_CPU_STOP,
  68 };
  69
  70 struct smp_call_struct {
  71         void (*func)(void *info);
  72         void *info;
  73         int wait;
  74         cpumask_t pending;
  75         cpumask_t unfinished;
  76 };
  77
  78 static struct smp_call_struct * volatile smp_call_function_data;
  79 static DEFINE_SPINLOCK(smp_call_function_lock);
  80
  81 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu)
  82 {
  83         struct cpuinfo_arm *ci = &per_cpu(cpu_data, cpu);
  84         struct task_struct *idle = ci->idle;
  85         pgd_t *pgd;
  86         pmd_t *pmd;
  87         int ret;
  88
  89         /*
  90          * Spawn a new process manually, if not already done.
  91          * Grab a pointer to its task struct so we can mess with it
  92          */
  93         if (!idle) {
  94                 idle = fork_idle(cpu);
  95                 if (IS_ERR(idle)) {
  96                         printk(KERN_ERR "CPU%u: fork() failed\n", cpu);
  97                         return PTR_ERR(idle);
  98                 }
  99                 ci->idle = idle;
 100         }
 101
 102         /*
 103          * Allocate initial page tables to allow the new CPU to
 104          * enable the MMU safely.  This essentially means a set
 105          * of our "standard" page tables, with the addition of
 106          * a 1:1 mapping for the physical address of the kernel.
 107          */
 108         pgd = pgd_alloc(&init_mm);
 109         pmd = pmd_offset(pgd, PHYS_OFFSET);
 110         *pmd = __pmd((PHYS_OFFSET & PGDIR_MASK) |
 111                      PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE);
 112
 113         /*
 114          * We need to tell the secondary core where to find
 115          * its stack and the page tables.
 116          */
 117         secondary_data.stack = (void *)idle->thread_info + THREAD_START_SP;
 118         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(pgd);
 119         wmb();
 120
 121         /*
 122          * Now bring the CPU into our world.
 123          */
 124         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 125         if (ret == 0) {
 126                 unsigned long timeout;
 127
 128                 /*
 129                  * CPU was successfully started, wait for it
 130                  * to come online or time out.
 131                  */
 132                 timeout = jiffies + HZ;
 133                 while (time_before(jiffies, timeout)) {
 134                         if (cpu_online(cpu))
 135                                 break;
 136
 137                         udelay(10);
 138                         barrier();
 139                 }
 140
 141                 if (!cpu_online(cpu))
 142                         ret = -EIO;
 143         }
 144
 145         secondary_data.stack = NULL;
 146         secondary_data.pgdir = 0;
 147
 148         *pmd_offset(pgd, PHYS_OFFSET) = __pmd(0);
 149         pgd_free(pgd);
 150
 151         if (ret) {
 152                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: processor failed to boot\n", cpu);
 153
 154                 /*
 155                  * FIXME: We need to clean up the new idle thread. --rmk
 156                  */
 157         }
 158
 159         return ret;
 160 }
 161
 162 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 163 /*
 164  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 165  */
 166 int __cpuexit __cpu_disable(void)
 167 {
 168         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 169         struct task_struct *p;
 170         int ret;
 171
 172         ret = mach_cpu_disable(cpu);
 173         if (ret)
 174                 return ret;
 175
 176         /*
 177          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 178          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 179          */
 180         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 181
 182         /*
 183          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 184          */
 185         migrate_irqs();
 186
 187         /*
 188          * Stop the local timer for this CPU.
 189          */
 190         local_timer_stop(cpu);
 191
 192         /*
 193          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 194          * from the vm mask set of all processes.
 195          */
 196         flush_cache_all();
 197         local_flush_tlb_all();
 198
 199         read_lock(&tasklist_lock);
 200         for_each_process(p) {
 201                 if (p->mm)
 202                         cpu_clear(cpu, p->mm->cpu_vm_mask);
 203         }
 204         read_unlock(&tasklist_lock);
 205
 206         return 0;
 207 }
 208
 209 /*
 210  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 211  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 212  */
 213 void __cpuexit __cpu_die(unsigned int cpu)
 214 {
 215         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 216                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 217 }
 218
 219 /*
 220  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 221  *
 222  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 223  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 224  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 225  * out of idle fixes this.
 226  */
 227 void __cpuexit cpu_die(void)
 228 {
 229         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 230
 231         local_irq_disable();
 232         idle_task_exit();
 233
 234         /*
 235          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 236          * CPU) specific
 237          */
 238         platform_cpu_die(cpu);
 239
 240         /*
 241          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 242          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 243          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 244          */
 245         __asm__("mov    sp, %0\n"
 246         "       b       secondary_start_kernel"
 247                 :
 248                 : "r" ((void *)current->thread_info + THREAD_SIZE - 8));
 249 }
 250 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 251
 252 /*
 253  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 254  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 255  */
 256 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 257 {
 258         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 259         unsigned int cpu;
 260
 261         cpu = smp_processor_id();
 262
 263         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 264
 265         /*
 266          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 267          * reference and switch to it.
 268          */
 269         atomic_inc(&mm->mm_users);
 270         atomic_inc(&mm->mm_count);
 271         current->active_mm = mm;
 272         cpu_set(cpu, mm->cpu_vm_mask);
 273         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 274         enter_lazy_tlb(mm, current);
 275         local_flush_tlb_all();
 276
 277         cpu_init();
 278         preempt_disable();
 279
 280         /*
 281          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 282          */
 283         platform_secondary_init(cpu);
 284
 285         /*
 286          * Enable local interrupts.
 287          */
 288         local_irq_enable();
 289         local_fiq_enable();
 290
 291         calibrate_delay();
 292
 293         smp_store_cpu_info(cpu);
 294
 295         /*
 296          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue
 297          */
 298         cpu_set(cpu, cpu_online_map);
 299
 300         /*
 301          * Setup local timer for this CPU.
 302          */
 303         local_timer_setup(cpu);
 304
 305         /*
 306          * OK, it's off to the idle thread for us
 307          */
 308         cpu_idle();
 309 }
 310
 311 /*
 312  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 313  * per-processor storage.
 314  */
 315 void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 316 {
 317         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 318
 319         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 320 }
 321
 322 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 323 {
 324         int cpu;
 325         unsigned long bogosum = 0;
 326
 327         for_each_online_cpu(cpu)
 328                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 329
 330         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 331                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 332                num_online_cpus(),
 333                bogosum / (500000/HZ),
 334                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 335 }
 336
 337 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 338 {
 339         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 340
 341         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 342
 343         cpu_set(cpu, cpu_possible_map);
 344         cpu_set(cpu, cpu_present_map);
 345         cpu_set(cpu, cpu_online_map);
 346 }
 347
 348 static void send_ipi_message(cpumask_t callmap, enum ipi_msg_type msg)
 349 {
 350         unsigned long flags;
 351         unsigned int cpu;
 352
 353         local_irq_save(flags);
 354
 355         for_each_cpu_mask(cpu, callmap) {
 356                 struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 357
 358                 spin_lock(&ipi->lock);
 359                 ipi->bits |= 1 << msg;
 360                 spin_unlock(&ipi->lock);
 361         }
 362
 363         /*
 364          * Call the platform specific cross-CPU call function.
 365          */
 366         smp_cross_call(callmap);
 367
 368         local_irq_restore(flags);
 369 }
 370
 371 /*
 372  * You must not call this function with disabled interrupts, from a
 373  * hardware interrupt handler, nor from a bottom half handler.
 374  */
 375 static int smp_call_function_on_cpu(void (*func)(void *info), void *info,
 376                                     int retry, int wait, cpumask_t callmap)
 377 {
 378         struct smp_call_struct data;
 379         unsigned long timeout;
 380         int ret = 0;
 381
 382         data.func = func;
 383         data.info = info;
 384         data.wait = wait;
 385
 386         cpu_clear(smp_processor_id(), callmap);
 387         if (cpus_empty(callmap))
 388                 goto out;
 389
 390         data.pending = callmap;
 391         if (wait)
 392                 data.unfinished = callmap;
 393
 394         /*
 395          * try to get the mutex on smp_call_function_data
 396          */
 397         spin_lock(&smp_call_function_lock);
 398         smp_call_function_data = &data;
 399
 400         send_ipi_message(callmap, IPI_CALL_FUNC);
 401
 402         timeout = jiffies + HZ;
 403         while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 404                 barrier();
 405
 406         /*
 407          * did we time out?
 408          */
 409         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 410                 /*
 411                  * this may be causing our panic - report it
 412                  */
 413                 printk(KERN_CRIT
 414                        "CPU%u: smp_call_function timeout for %p(%p)\n"
 415                        "      callmap %lx pending %lx, %swait\n",
 416                        smp_processor_id(), func, info, *cpus_addr(callmap),
 417                        *cpus_addr(data.pending), wait ? "" : "no ");
 418
 419                 /*
 420                  * TRACE
 421                  */
 422                 timeout = jiffies + (5 * HZ);
 423                 while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 424                         barrier();
 425
 426                 if (cpus_empty(data.pending))
 427                         printk(KERN_CRIT "     RESOLVED\n");
 428                 else
 429                         printk(KERN_CRIT "     STILL STUCK\n");
 430         }
 431
 432         /*
 433          * whatever happened, we're done with the data, so release it
 434          */
 435         smp_call_function_data = NULL;
 436         spin_unlock(&smp_call_function_lock);
 437
 438         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 439                 ret = -ETIMEDOUT;
 440                 goto out;
 441         }
 442
 443         if (wait)
 444                 while (!cpus_empty(data.unfinished))
 445                         barrier();
 446  out:
 447
 448         return 0;
 449 }
 450
 451 int smp_call_function(void (*func)(void *info), void *info, int retry,
 452                       int wait)
 453 {
 454         return smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait,
 455                                         cpu_online_map);
 456 }
 457
 458 void show_ipi_list(struct seq_file *p)
 459 {
 460         unsigned int cpu;
 461
 462         seq_puts(p, "IPI:");
 463
 464         for_each_present_cpu(cpu)
 465                 seq_printf(p, " %10lu", per_cpu(ipi_data, cpu).ipi_count);
 466
 467         seq_putc(p, '\n');
 468 }
 469
 470 void show_local_irqs(struct seq_file *p)
 471 {
 472         unsigned int cpu;
 473
 474         seq_printf(p, "LOC: ");
 475
 476         for_each_present_cpu(cpu)
 477                 seq_printf(p, "%10u ", irq_stat[cpu].local_timer_irqs);
 478
 479         seq_putc(p, '\n');
 480 }
 481
 482 static void ipi_timer(struct pt_regs *regs)
 483 {
 484         int user = user_mode(regs);
 485
 486         irq_enter();
 487         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
 488         update_process_times(user);
 489         irq_exit();
 490 }
 491
 492 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
 493 asmlinkage void do_local_timer(struct pt_regs *regs)
 494 {
 495         int cpu = smp_processor_id();
 496
 497         if (local_timer_ack()) {
 498                 irq_stat[cpu].local_timer_irqs++;
 499                 ipi_timer(regs);
 500         }
 501 }
 502 #endif
 503
 504 /*
 505  * ipi_call_function - handle IPI from smp_call_function()
 506  *
 507  * Note that we copy data out of the cross-call structure and then
 508  * let the caller know that we're here and have done with their data
 509  */
 510 static void ipi_call_function(unsigned int cpu)
 511 {
 512         struct smp_call_struct *data = smp_call_function_data;
 513         void (*func)(void *info) = data->func;
 514         void *info = data->info;
 515         int wait = data->wait;
 516
 517         cpu_clear(cpu, data->pending);
 518
 519         func(info);
 520
 521         if (wait)
 522                 cpu_clear(cpu, data->unfinished);
 523 }
 524
 525 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
 526
 527 /*
 528  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 529  */
 530 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 531 {
 532         spin_lock(&stop_lock);
 533         printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 534         dump_stack();
 535         spin_unlock(&stop_lock);
 536
 537         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 538
 539         local_fiq_disable();
 540         local_irq_disable();
 541
 542         while (1)
 543                 cpu_relax();
 544 }
 545
 546 /*
 547  * Main handler for inter-processor interrupts
 548  *
 549  * For ARM, the ipimask now only identifies a single
 550  * category of IPI (Bit 1 IPIs have been replaced by a
 551  * different mechanism):
 552  *
 553  *  Bit 0 - Inter-processor function call
 554  */
 555 asmlinkage void do_IPI(struct pt_regs *regs)
 556 {
 557         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 558         struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 559
 560         ipi->ipi_count++;
 561
 562         for (;;) {
 563                 unsigned long msgs;
 564
 565                 spin_lock(&ipi->lock);
 566                 msgs = ipi->bits;
 567                 ipi->bits = 0;
 568                 spin_unlock(&ipi->lock);
 569
 570                 if (!msgs)
 571                         break;
 572
 573                 do {
 574                         unsigned nextmsg;
 575
 576                         nextmsg = msgs & -msgs;
 577                         msgs &= ~nextmsg;
 578                         nextmsg = ffz(~nextmsg);
 579
 580                         switch (nextmsg) {
 581                         case IPI_TIMER:
 582                                 ipi_timer(regs);
 583                                 break;
 584
 585                         case IPI_RESCHEDULE:
 586                                 /*
 587                                  * nothing more to do - eveything is
 588                                  * done on the interrupt return path
 589                                  */
 590                                 break;
 591
 592                         case IPI_CALL_FUNC:
 593                                 ipi_call_function(cpu);
 594                                 break;
 595
 596                         case IPI_CPU_STOP:
 597                                 ipi_cpu_stop(cpu);
 598                                 break;
 599
 600                         default:
 601                                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 602                                        cpu, nextmsg);
 603                                 break;
 604                         }
 605                 } while (msgs);
 606         }
 607 }
 608
 609 void smp_send_reschedule(int cpu)
 610 {
 611         send_ipi_message(cpumask_of_cpu(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 612 }
 613
 614 void smp_send_timer(void)
 615 {
 616         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 617         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 618         send_ipi_message(mask, IPI_TIMER);
 619 }
 620
 621 void smp_send_stop(void)
 622 {
 623         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 624         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 625         send_ipi_message(mask, IPI_CPU_STOP);
 626 }
 627
 628 /*
 629  * not supported here
 630  */
 631 int __init setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 632 {
 633         return -EINVAL;
 634 }
 635
 636 static int
 637 on_each_cpu_mask(void (*func)(void *), void *info, int retry, int wait,
 638                  cpumask_t mask)
 639 {
 640         int ret = 0;
 641
 642         preempt_disable();
 643
 644         ret = smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait, mask);
 645         if (cpu_isset(smp_processor_id(), mask))
 646                 func(info);
 647
 648         preempt_enable();
 649
 650         return ret;
 651 }
 652
 653 /**********************************************************************/
 654
 655 /*
 656  * TLB operations
 657  */
 658 struct tlb_args {
 659         struct vm_area_struct *ta_vma;
 660         unsigned long ta_start;
 661         unsigned long ta_end;
 662 };
 663
 664 static inline void ipi_flush_tlb_all(void *ignored)
 665 {
 666         local_flush_tlb_all();
 667 }
 668
 669 static inline void ipi_flush_tlb_mm(void *arg)
 670 {
 671         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *)arg;
 672
 673         local_flush_tlb_mm(mm);
 674 }
 675
 676 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
 677 {
 678         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 679
 680         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
 681 }
 682
 683 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_page(void *arg)
 684 {
 685         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 686
 687         local_flush_tlb_kernel_page(ta->ta_start);
 688 }
 689
 690 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
 691 {
 692         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 693
 694         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
 695 }
 696
 697 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
 698 {
 699         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 700
 701         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
 702 }
 703
 704 void flush_tlb_all(void)
 705 {
 706         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_all, NULL, 1, 1);
 707 }
 708
 709 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 710 {
 711         cpumask_t mask = mm->cpu_vm_mask;
 712
 713         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_mm, mm, 1, 1, mask);
 714 }
 715
 716 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
 717 {
 718         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 719         struct tlb_args ta;
 720
 721         ta.ta_vma = vma;
 722         ta.ta_start = uaddr;
 723
 724         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_page, &ta, 1, 1, mask);
 725 }
 726
 727 void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
 728 {
 729         struct tlb_args ta;
 730
 731         ta.ta_start = kaddr;
 732
 733         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_page, &ta, 1, 1);
 734 }
 735
 736 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma,
 737                      unsigned long start, unsigned long end)
 738 {
 739         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 740         struct tlb_args ta;
 741
 742         ta.ta_vma = vma;
 743         ta.ta_start = start;
 744         ta.ta_end = end;
 745
 746         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_range, &ta, 1, 1, mask);
 747 }
 748
 749 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
 750 {
 751         struct tlb_args ta;
 752
 753         ta.ta_start = start;
 754         ta.ta_end = end;
 755
 756         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1, 1);
 757 }