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