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 = task_stack_page(idle) + 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" (task_stack_page(current) + 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 = smp_processor_id();
 260
 261         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 262
 263         /*
 264          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 265          * reference and switch to it.
 266          */
 267         atomic_inc(&mm->mm_users);
 268         atomic_inc(&mm->mm_count);
 269         current->active_mm = mm;
 270         cpu_set(cpu, mm->cpu_vm_mask);
 271         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 272         enter_lazy_tlb(mm, current);
 273         local_flush_tlb_all();
 274
 275         cpu_init();
 276         preempt_disable();
 277
 278         /*
 279          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 280          */
 281         platform_secondary_init(cpu);
 282
 283         /*
 284          * Enable local interrupts.
 285          */
 286         local_irq_enable();
 287         local_fiq_enable();
 288
 289         calibrate_delay();
 290
 291         smp_store_cpu_info(cpu);
 292
 293         /*
 294          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue
 295          */
 296         cpu_set(cpu, cpu_online_map);
 297
 298         /*
 299          * Setup local timer for this CPU.
 300          */
 301         local_timer_setup(cpu);
 302
 303         /*
 304          * OK, it's off to the idle thread for us
 305          */
 306         cpu_idle();
 307 }
 308
 309 /*
 310  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 311  * per-processor storage.
 312  */
 313 void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 314 {
 315         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 316
 317         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 318 }
 319
 320 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 321 {
 322         int cpu;
 323         unsigned long bogosum = 0;
 324
 325         for_each_online_cpu(cpu)
 326                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 327
 328         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 329                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 330                num_online_cpus(),
 331                bogosum / (500000/HZ),
 332                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 333 }
 334
 335 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 336 {
 337         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 338
 339         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 340 }
 341
 342 static void send_ipi_message(cpumask_t callmap, enum ipi_msg_type msg)
 343 {
 344         unsigned long flags;
 345         unsigned int cpu;
 346
 347         local_irq_save(flags);
 348
 349         for_each_cpu_mask(cpu, callmap) {
 350                 struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 351
 352                 spin_lock(&ipi->lock);
 353                 ipi->bits |= 1 << msg;
 354                 spin_unlock(&ipi->lock);
 355         }
 356
 357         /*
 358          * Call the platform specific cross-CPU call function.
 359          */
 360         smp_cross_call(callmap);
 361
 362         local_irq_restore(flags);
 363 }
 364
 365 /*
 366  * You must not call this function with disabled interrupts, from a
 367  * hardware interrupt handler, nor from a bottom half handler.
 368  */
 369 static int smp_call_function_on_cpu(void (*func)(void *info), void *info,
 370                                     int retry, int wait, cpumask_t callmap)
 371 {
 372         struct smp_call_struct data;
 373         unsigned long timeout;
 374         int ret = 0;
 375
 376         data.func = func;
 377         data.info = info;
 378         data.wait = wait;
 379
 380         cpu_clear(smp_processor_id(), callmap);
 381         if (cpus_empty(callmap))
 382                 goto out;
 383
 384         data.pending = callmap;
 385         if (wait)
 386                 data.unfinished = callmap;
 387
 388         /*
 389          * try to get the mutex on smp_call_function_data
 390          */
 391         spin_lock(&smp_call_function_lock);
 392         smp_call_function_data = &data;
 393
 394         send_ipi_message(callmap, IPI_CALL_FUNC);
 395
 396         timeout = jiffies + HZ;
 397         while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 398                 barrier();
 399
 400         /*
 401          * did we time out?
 402          */
 403         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 404                 /*
 405                  * this may be causing our panic - report it
 406                  */
 407                 printk(KERN_CRIT
 408                        "CPU%u: smp_call_function timeout for %p(%p)\n"
 409                        "      callmap %lx pending %lx, %swait\n",
 410                        smp_processor_id(), func, info, *cpus_addr(callmap),
 411                        *cpus_addr(data.pending), wait ? "" : "no ");
 412
 413                 /*
 414                  * TRACE
 415                  */
 416                 timeout = jiffies + (5 * HZ);
 417                 while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 418                         barrier();
 419
 420                 if (cpus_empty(data.pending))
 421                         printk(KERN_CRIT "     RESOLVED\n");
 422                 else
 423                         printk(KERN_CRIT "     STILL STUCK\n");
 424         }
 425
 426         /*
 427          * whatever happened, we're done with the data, so release it
 428          */
 429         smp_call_function_data = NULL;
 430         spin_unlock(&smp_call_function_lock);
 431
 432         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 433                 ret = -ETIMEDOUT;
 434                 goto out;
 435         }
 436
 437         if (wait)
 438                 while (!cpus_empty(data.unfinished))
 439                         barrier();
 440  out:
 441
 442         return 0;
 443 }
 444
 445 int smp_call_function(void (*func)(void *info), void *info, int retry,
 446                       int wait)
 447 {
 448         return smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait,
 449                                         cpu_online_map);
 450 }
 451
 452 void show_ipi_list(struct seq_file *p)
 453 {
 454         unsigned int cpu;
 455
 456         seq_puts(p, "IPI:");
 457
 458         for_each_present_cpu(cpu)
 459                 seq_printf(p, " %10lu", per_cpu(ipi_data, cpu).ipi_count);
 460
 461         seq_putc(p, '\n');
 462 }
 463
 464 void show_local_irqs(struct seq_file *p)
 465 {
 466         unsigned int cpu;
 467
 468         seq_printf(p, "LOC: ");
 469
 470         for_each_present_cpu(cpu)
 471                 seq_printf(p, "%10u ", irq_stat[cpu].local_timer_irqs);
 472
 473         seq_putc(p, '\n');
 474 }
 475
 476 static void ipi_timer(struct pt_regs *regs)
 477 {
 478         int user = user_mode(regs);
 479
 480         irq_enter();
 481         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
 482         update_process_times(user);
 483         irq_exit();
 484 }
 485
 486 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
 487 asmlinkage void do_local_timer(struct pt_regs *regs)
 488 {
 489         int cpu = smp_processor_id();
 490
 491         if (local_timer_ack()) {
 492                 irq_stat[cpu].local_timer_irqs++;
 493                 ipi_timer(regs);
 494         }
 495 }
 496 #endif
 497
 498 /*
 499  * ipi_call_function - handle IPI from smp_call_function()
 500  *
 501  * Note that we copy data out of the cross-call structure and then
 502  * let the caller know that we're here and have done with their data
 503  */
 504 static void ipi_call_function(unsigned int cpu)
 505 {
 506         struct smp_call_struct *data = smp_call_function_data;
 507         void (*func)(void *info) = data->func;
 508         void *info = data->info;
 509         int wait = data->wait;
 510
 511         cpu_clear(cpu, data->pending);
 512
 513         func(info);
 514
 515         if (wait)
 516                 cpu_clear(cpu, data->unfinished);
 517 }
 518
 519 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
 520
 521 /*
 522  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 523  */
 524 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 525 {
 526         spin_lock(&stop_lock);
 527         printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 528         dump_stack();
 529         spin_unlock(&stop_lock);
 530
 531         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 532
 533         local_fiq_disable();
 534         local_irq_disable();
 535
 536         while (1)
 537                 cpu_relax();
 538 }
 539
 540 /*
 541  * Main handler for inter-processor interrupts
 542  *
 543  * For ARM, the ipimask now only identifies a single
 544  * category of IPI (Bit 1 IPIs have been replaced by a
 545  * different mechanism):
 546  *
 547  *  Bit 0 - Inter-processor function call
 548  */
 549 asmlinkage void do_IPI(struct pt_regs *regs)
 550 {
 551         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 552         struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 553
 554         ipi->ipi_count++;
 555
 556         for (;;) {
 557                 unsigned long msgs;
 558
 559                 spin_lock(&ipi->lock);
 560                 msgs = ipi->bits;
 561                 ipi->bits = 0;
 562                 spin_unlock(&ipi->lock);
 563
 564                 if (!msgs)
 565                         break;
 566
 567                 do {
 568                         unsigned nextmsg;
 569
 570                         nextmsg = msgs & -msgs;
 571                         msgs &= ~nextmsg;
 572                         nextmsg = ffz(~nextmsg);
 573
 574                         switch (nextmsg) {
 575                         case IPI_TIMER:
 576                                 ipi_timer(regs);
 577                                 break;
 578
 579                         case IPI_RESCHEDULE:
 580                                 /*
 581                                  * nothing more to do - eveything is
 582                                  * done on the interrupt return path
 583                                  */
 584                                 break;
 585
 586                         case IPI_CALL_FUNC:
 587                                 ipi_call_function(cpu);
 588                                 break;
 589
 590                         case IPI_CPU_STOP:
 591                                 ipi_cpu_stop(cpu);
 592                                 break;
 593
 594                         default:
 595                                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 596                                        cpu, nextmsg);
 597                                 break;
 598                         }
 599                 } while (msgs);
 600         }
 601 }
 602
 603 void smp_send_reschedule(int cpu)
 604 {
 605         send_ipi_message(cpumask_of_cpu(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 606 }
 607
 608 void smp_send_timer(void)
 609 {
 610         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 611         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 612         send_ipi_message(mask, IPI_TIMER);
 613 }
 614
 615 void smp_send_stop(void)
 616 {
 617         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 618         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 619         send_ipi_message(mask, IPI_CPU_STOP);
 620 }
 621
 622 /*
 623  * not supported here
 624  */
 625 int __init setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 626 {
 627         return -EINVAL;
 628 }
 629
 630 static int
 631 on_each_cpu_mask(void (*func)(void *), void *info, int retry, int wait,
 632                  cpumask_t mask)
 633 {
 634         int ret = 0;
 635
 636         preempt_disable();
 637
 638         ret = smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait, mask);
 639         if (cpu_isset(smp_processor_id(), mask))
 640                 func(info);
 641
 642         preempt_enable();
 643
 644         return ret;
 645 }
 646
 647 /**********************************************************************/
 648
 649 /*
 650  * TLB operations
 651  */
 652 struct tlb_args {
 653         struct vm_area_struct *ta_vma;
 654         unsigned long ta_start;
 655         unsigned long ta_end;
 656 };
 657
 658 static inline void ipi_flush_tlb_all(void *ignored)
 659 {
 660         local_flush_tlb_all();
 661 }
 662
 663 static inline void ipi_flush_tlb_mm(void *arg)
 664 {
 665         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *)arg;
 666
 667         local_flush_tlb_mm(mm);
 668 }
 669
 670 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
 671 {
 672         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 673
 674         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
 675 }
 676
 677 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_page(void *arg)
 678 {
 679         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 680
 681         local_flush_tlb_kernel_page(ta->ta_start);
 682 }
 683
 684 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
 685 {
 686         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 687
 688         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
 689 }
 690
 691 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
 692 {
 693         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 694
 695         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
 696 }
 697
 698 void flush_tlb_all(void)
 699 {
 700         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_all, NULL, 1, 1);
 701 }
 702
 703 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 704 {
 705         cpumask_t mask = mm->cpu_vm_mask;
 706
 707         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_mm, mm, 1, 1, mask);
 708 }
 709
 710 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
 711 {
 712         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 713         struct tlb_args ta;
 714
 715         ta.ta_vma = vma;
 716         ta.ta_start = uaddr;
 717
 718         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_page, &ta, 1, 1, mask);
 719 }
 720
 721 void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
 722 {
 723         struct tlb_args ta;
 724
 725         ta.ta_start = kaddr;
 726
 727         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_page, &ta, 1, 1);
 728 }
 729
 730 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma,
 731                      unsigned long start, unsigned long end)
 732 {
 733         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 734         struct tlb_args ta;
 735
 736         ta.ta_vma = vma;
 737         ta.ta_start = start;
 738         ta.ta_end = end;
 739
 740         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_range, &ta, 1, 1, mask);
 741 }
 742
 743 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
 744 {
 745         struct tlb_args ta;
 746
 747         ta.ta_start = start;
 748         ta.ta_end = end;
 749
 750         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1, 1);
 751 }