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 /*
  53  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  54  * so we need some other way of telling a new secondary core
  55  * where to place its SVC stack
  56  */
  57 struct secondary_data secondary_data;
  58
  59 enum ipi_msg_type {
  60         IPI_RESCHEDULE,
  61         IPI_CALL_FUNC,
  62         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  63         IPI_CPU_STOP,
  64 };
  65
  66 /*
  67  * Boot a secondary CPU, and assign it the specified idle task.
  68  * This also gives us the initial stack to use for this CPU.
  69  */
  70 static int boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  71 {
  72         if (cpu_ops[cpu]->cpu_boot)
  73                 return cpu_ops[cpu]->cpu_boot(cpu);
  74
  75         return -EOPNOTSUPP;
  76 }
  77
  78 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  79
  80 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  81 {
  82         int ret;
  83
  84         /*
  85          * We need to tell the secondary core where to find its stack and the
  86          * page tables.
  87          */
  88         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
  89         __flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
  90
  91         /*
  92          * Now bring the CPU into our world.
  93          */
  94         ret = boot_secondary(cpu, idle);
  95         if (ret == 0) {
  96                 /*
  97                  * CPU was successfully started, wait for it to come online or
  98                  * time out.
  99                  */
 100                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 101                                             msecs_to_jiffies(1000));
 102
 103                 if (!cpu_online(cpu)) {
 104                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 105                         ret = -EIO;
 106                 }
 107         } else {
 108                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 109         }
 110
 111         secondary_data.stack = NULL;
 112
 113         return ret;
 114 }
 115
 116 /*
 117  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 118  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 119  */
 120 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
 121 {
 122         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 123         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 124
 125         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 126
 127         /*
 128          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 129          * reference and switch to it.
 130          */
 131         atomic_inc(&mm->mm_count);
 132         current->active_mm = mm;
 133         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 134
 135         /*
 136          * TTBR0 is only used for the identity mapping at this stage. Make it
 137          * point to zero page to avoid speculatively fetching new entries.
 138          */
 139         cpu_set_reserved_ttbr0();
 140         flush_tlb_all();
 141
 142         preempt_disable();
 143         trace_hardirqs_off();
 144
 145         if (cpu_ops[cpu]->cpu_postboot)
 146                 cpu_ops[cpu]->cpu_postboot();
 147
 148         /*
 149          * Enable GIC and timers.
 150          */
 151         notify_cpu_starting(cpu);
 152
 153         /*
 154          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 155          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 156          * before we continue.
 157          */
 158         set_cpu_online(cpu, true);
 159         complete(&cpu_running);
 160
 161         local_irq_enable();
 162         local_fiq_enable();
 163         local_async_enable();
 164
 165         /*
 166          * OK, it's off to the idle thread for us
 167          */
 168         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 169 }
 170
 171 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 172 static int op_cpu_disable(unsigned int cpu)
 173 {
 174         /*
 175          * If we don't have a cpu_die method, abort before we reach the point
 176          * of no return. CPU0 may not have an cpu_ops, so test for it.
 177          */
 178         if (!cpu_ops[cpu] || !cpu_ops[cpu]->cpu_die)
 179                 return -EOPNOTSUPP;
 180
 181         /*
 182          * We may need to abort a hot unplug for some other mechanism-specific
 183          * reason.
 184          */
 185         if (cpu_ops[cpu]->cpu_disable)
 186                 return cpu_ops[cpu]->cpu_disable(cpu);
 187
 188         return 0;
 189 }
 190
 191 /*
 192  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 193  */
 194 int __cpu_disable(void)
 195 {
 196         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 197         int ret;
 198
 199         ret = op_cpu_disable(cpu);
 200         if (ret)
 201                 return ret;
 202
 203         /*
 204          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 205          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 206          */
 207         set_cpu_online(cpu, false);
 208
 209         /*
 210          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 211          */
 212         migrate_irqs();
 213
 214         /*
 215          * Remove this CPU from the vm mask set of all processes.
 216          */
 217         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 218
 219         return 0;
 220 }
 221
 222 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 223
 224 /*
 225  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 226  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 227  */
 228 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 229 {
 230         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 231                 pr_crit("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 232                 return;
 233         }
 234         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 235 }
 236
 237 /*
 238  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 239  *
 240  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 241  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 242  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 243  * out of idle fixes this.
 244  */
 245 void cpu_die(void)
 246 {
 247         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 248
 249         idle_task_exit();
 250
 251         local_irq_disable();
 252
 253         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 254         complete(&cpu_died);
 255
 256         /*
 257          * Actually shutdown the CPU. This must never fail. The specific hotplug
 258          * mechanism must perform all required cache maintenance to ensure that
 259          * no dirty lines are lost in the process of shutting down the CPU.
 260          */
 261         cpu_ops[cpu]->cpu_die(cpu);
 262
 263         BUG();
 264 }
 265 #endif
 266
 267 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 268 {
 269         pr_info("SMP: Total of %d processors activated.\n", num_online_cpus());
 270 }
 271
 272 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 273 {
 274 }
 275
 276 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 277
 278 /*
 279  * Enumerate the possible CPU set from the device tree and build the
 280  * cpu logical map array containing MPIDR values related to logical
 281  * cpus. Assumes that cpu_logical_map(0) has already been initialized.
 282  */
 283 void __init smp_init_cpus(void)
 284 {
 285         struct device_node *dn = NULL;
 286         unsigned int i, cpu = 1;
 287         bool bootcpu_valid = false;
 288
 289         while ((dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu"))) {
 290                 const u32 *cell;
 291                 u64 hwid;
 292
 293                 /*
 294                  * A cpu node with missing "reg" property is
 295                  * considered invalid to build a cpu_logical_map
 296                  * entry.
 297                  */
 298                 cell = of_get_property(dn, "reg", NULL);
 299                 if (!cell) {
 300                         pr_err("%s: missing reg property\n", dn->full_name);
 301                         goto next;
 302                 }
 303                 hwid = of_read_number(cell, of_n_addr_cells(dn));
 304
 305                 /*
 306                  * Non affinity bits must be set to 0 in the DT
 307                  */
 308                 if (hwid & ~MPIDR_HWID_BITMASK) {
 309                         pr_err("%s: invalid reg property\n", dn->full_name);
 310                         goto next;
 311                 }
 312
 313                 /*
 314                  * Duplicate MPIDRs are a recipe for disaster. Scan
 315                  * all initialized entries and check for
 316                  * duplicates. If any is found just ignore the cpu.
 317                  * cpu_logical_map was initialized to INVALID_HWID to
 318                  * avoid matching valid MPIDR values.
 319                  */
 320                 for (i = 1; (i < cpu) && (i < NR_CPUS); i++) {
 321                         if (cpu_logical_map(i) == hwid) {
 322                                 pr_err("%s: duplicate cpu reg properties in the DT\n",
 323                                         dn->full_name);
 324                                 goto next;
 325                         }
 326                 }
 327
 328                 /*
 329                  * The numbering scheme requires that the boot CPU
 330                  * must be assigned logical id 0. Record it so that
 331                  * the logical map built from DT is validated and can
 332                  * be used.
 333                  */
 334                 if (hwid == cpu_logical_map(0)) {
 335                         if (bootcpu_valid) {
 336                                 pr_err("%s: duplicate boot cpu reg property in DT\n",
 337                                         dn->full_name);
 338                                 goto next;
 339                         }
 340
 341                         bootcpu_valid = true;
 342
 343                         /*
 344                          * cpu_logical_map has already been
 345                          * initialized and the boot cpu doesn't need
 346                          * the enable-method so continue without
 347                          * incrementing cpu.
 348                          */
 349                         continue;
 350                 }
 351
 352                 if (cpu >= NR_CPUS)
 353                         goto next;
 354
 355                 if (cpu_read_ops(dn, cpu) != 0)
 356                         goto next;
 357
 358                 if (cpu_ops[cpu]->cpu_init(dn, cpu))
 359                         goto next;
 360
 361                 pr_debug("cpu logical map 0x%llx\n", hwid);
 362                 cpu_logical_map(cpu) = hwid;
 363 next:
 364                 cpu++;
 365         }
 366
 367         /* sanity check */
 368         if (cpu > NR_CPUS)
 369                 pr_warning("no. of cores (%d) greater than configured maximum of %d - clipping\n",
 370                            cpu, NR_CPUS);
 371
 372         if (!bootcpu_valid) {
 373                 pr_err("DT missing boot CPU MPIDR, not enabling secondaries\n");
 374                 return;
 375         }
 376
 377         /*
 378          * All the cpus that made it to the cpu_logical_map have been
 379          * validated so set them as possible cpus.
 380          */
 381         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 382                 if (cpu_logical_map(i) != INVALID_HWID)
 383                         set_cpu_possible(i, true);
 384 }
 385
 386 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 387 {
 388         int err;
 389         unsigned int cpu, ncores = num_possible_cpus();
 390
 391         /*
 392          * are we trying to boot more cores than exist?
 393          */
 394         if (max_cpus > ncores)
 395                 max_cpus = ncores;
 396
 397         /* Don't bother if we're effectively UP */
 398         if (max_cpus <= 1)
 399                 return;
 400
 401         /*
 402          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 403          * actually populated at the present time) and release the
 404          * secondaries from the bootloader.
 405          *
 406          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 407          */
 408         max_cpus--;
 409         for_each_possible_cpu(cpu) {
 410                 if (max_cpus == 0)
 411                         break;
 412
 413                 if (cpu == smp_processor_id())
 414                         continue;
 415
 416                 if (!cpu_ops[cpu])
 417                         continue;
 418
 419                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 420                 if (err)
 421                         continue;
 422
 423                 set_cpu_present(cpu, true);
 424                 max_cpus--;
 425         }
 426 }
 427
 428
 429 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 430 {
 431         smp_cross_call = fn;
 432 }
 433
 434 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 435 {
 436         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 437 }
 438
 439 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 440 {
 441         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 442 }
 443
 444 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 445 #define S(x,s)  [x - IPI_RESCHEDULE] = s
 446         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 447         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 448         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 449         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 450 };
 451
 452 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 453 {
 454         unsigned int cpu, i;
 455
 456         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 457                 seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i + IPI_RESCHEDULE,
 458                            prec >= 4 ? " " : "");
 459                 for_each_online_cpu(cpu)
 460                         seq_printf(p, "%10u ",
 461                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 462                 seq_printf(p, "      %s\n", ipi_types[i]);
 463         }
 464 }
 465
 466 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 467 {
 468         u64 sum = 0;
 469         int i;
 470
 471         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 472                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 473
 474         return sum;
 475 }
 476
 477 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 478
 479 /*
 480  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 481  */
 482 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 483 {
 484         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 485             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 486                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 487                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 488                 dump_stack();
 489                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 490         }
 491
 492         set_cpu_online(cpu, false);
 493
 494         local_fiq_disable();
 495         local_irq_disable();
 496
 497         while (1)
 498                 cpu_relax();
 499 }
 500
 501 /*
 502  * Main handler for inter-processor interrupts
 503  */
 504 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 505 {
 506         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 507         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 508
 509         if (ipinr >= IPI_RESCHEDULE && ipinr < IPI_RESCHEDULE + NR_IPI)
 510                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_RESCHEDULE]);
 511
 512         switch (ipinr) {
 513         case IPI_RESCHEDULE:
 514                 scheduler_ipi();
 515                 break;
 516
 517         case IPI_CALL_FUNC:
 518                 irq_enter();
 519                 generic_smp_call_function_interrupt();
 520                 irq_exit();
 521                 break;
 522
 523         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 524                 irq_enter();
 525                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 526                 irq_exit();
 527                 break;
 528
 529         case IPI_CPU_STOP:
 530                 irq_enter();
 531                 ipi_cpu_stop(cpu);
 532                 irq_exit();
 533                 break;
 534
 535         default:
 536                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n", cpu, ipinr);
 537                 break;
 538         }
 539         set_irq_regs(old_regs);
 540 }
 541
 542 void smp_send_reschedule(int cpu)
 543 {
 544         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 545 }
 546
 547 void smp_send_stop(void)
 548 {
 549         unsigned long timeout;
 550
 551         if (num_online_cpus() > 1) {
 552                 cpumask_t mask;
 553
 554                 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 555                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 556
 557                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 558         }
 559
 560         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 561         timeout = USEC_PER_SEC;
 562         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 563                 udelay(1);
 564
 565         if (num_online_cpus() > 1)
 566                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 567 }
 568
 569 /*
 570  * not supported here
 571  */
 572 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 573 {
 574         return -EINVAL;
 575 }