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/cpu.h>
  21 #include <linux/smp.h>
  22 #include <linux/seq_file.h>
  23 #include <linux/irq.h>
  24
  25 #include <asm/atomic.h>
  26 #include <asm/cacheflush.h>
  27 #include <asm/cpu.h>
  28 #include <asm/mmu_context.h>
  29 #include <asm/pgtable.h>
  30 #include <asm/pgalloc.h>
  31 #include <asm/processor.h>
  32 #include <asm/tlbflush.h>
  33 #include <asm/ptrace.h>
  34
  35 /*
  36  * bitmask of present and online CPUs.
  37  * The present bitmask indicates that the CPU is physically present.
  38  * The online bitmask indicates that the CPU is up and running.
  39  */
  40 cpumask_t cpu_possible_map;
  41 EXPORT_SYMBOL(cpu_possible_map);
  42 cpumask_t cpu_online_map;
  43 EXPORT_SYMBOL(cpu_online_map);
  44
  45 /*
  46  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  47  * so we need some other way of telling a new secondary core
  48  * where to place its SVC stack
  49  */
  50 struct secondary_data secondary_data;
  51
  52 /*
  53  * structures for inter-processor calls
  54  * - A collection of single bit ipi messages.
  55  */
  56 struct ipi_data {
  57         spinlock_t lock;
  58         unsigned long ipi_count;
  59         unsigned long bits;
  60 };
  61
  62 static DEFINE_PER_CPU(struct ipi_data, ipi_data) = {
  63         .lock   = SPIN_LOCK_UNLOCKED,
  64 };
  65
  66 enum ipi_msg_type {
  67         IPI_TIMER,
  68         IPI_RESCHEDULE,
  69         IPI_CALL_FUNC,
  70         IPI_CPU_STOP,
  71 };
  72
  73 struct smp_call_struct {
  74         void (*func)(void *info);
  75         void *info;
  76         int wait;
  77         cpumask_t pending;
  78         cpumask_t unfinished;
  79 };
  80
  81 static struct smp_call_struct * volatile smp_call_function_data;
  82 static DEFINE_SPINLOCK(smp_call_function_lock);
  83
  84 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu)
  85 {
  86         struct cpuinfo_arm *ci = &per_cpu(cpu_data, cpu);
  87         struct task_struct *idle = ci->idle;
  88         pgd_t *pgd;
  89         pmd_t *pmd;
  90         int ret;
  91
  92         /*
  93          * Spawn a new process manually, if not already done.
  94          * Grab a pointer to its task struct so we can mess with it
  95          */
  96         if (!idle) {
  97                 idle = fork_idle(cpu);
  98                 if (IS_ERR(idle)) {
  99                         printk(KERN_ERR "CPU%u: fork() failed\n", cpu);
 100                         return PTR_ERR(idle);
 101                 }
 102                 ci->idle = idle;
 103         }
 104
 105         /*
 106          * Allocate initial page tables to allow the new CPU to
 107          * enable the MMU safely.  This essentially means a set
 108          * of our "standard" page tables, with the addition of
 109          * a 1:1 mapping for the physical address of the kernel.
 110          */
 111         pgd = pgd_alloc(&init_mm);
 112         pmd = pmd_offset(pgd, PHYS_OFFSET);
 113         *pmd = __pmd((PHYS_OFFSET & PGDIR_MASK) |
 114                      PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE);
 115
 116         /*
 117          * We need to tell the secondary core where to find
 118          * its stack and the page tables.
 119          */
 120         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 121         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(pgd);
 122         wmb();
 123
 124         /*
 125          * Now bring the CPU into our world.
 126          */
 127         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 128         if (ret == 0) {
 129                 unsigned long timeout;
 130
 131                 /*
 132                  * CPU was successfully started, wait for it
 133                  * to come online or time out.
 134                  */
 135                 timeout = jiffies + HZ;
 136                 while (time_before(jiffies, timeout)) {
 137                         if (cpu_online(cpu))
 138                                 break;
 139
 140                         udelay(10);
 141                         barrier();
 142                 }
 143
 144                 if (!cpu_online(cpu))
 145                         ret = -EIO;
 146         }
 147
 148         secondary_data.stack = NULL;
 149         secondary_data.pgdir = 0;
 150
 151         *pmd_offset(pgd, PHYS_OFFSET) = __pmd(0);
 152         pgd_free(pgd);
 153
 154         if (ret) {
 155                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: processor failed to boot\n", cpu);
 156
 157                 /*
 158                  * FIXME: We need to clean up the new idle thread. --rmk
 159                  */
 160         }
 161
 162         return ret;
 163 }
 164
 165 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 166 /*
 167  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 168  */
 169 int __cpuexit __cpu_disable(void)
 170 {
 171         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 172         struct task_struct *p;
 173         int ret;
 174
 175         ret = mach_cpu_disable(cpu);
 176         if (ret)
 177                 return ret;
 178
 179         /*
 180          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 181          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 182          */
 183         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 184
 185         /*
 186          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 187          */
 188         migrate_irqs();
 189
 190         /*
 191          * Stop the local timer for this CPU.
 192          */
 193         local_timer_stop(cpu);
 194
 195         /*
 196          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 197          * from the vm mask set of all processes.
 198          */
 199         flush_cache_all();
 200         local_flush_tlb_all();
 201
 202         read_lock(&tasklist_lock);
 203         for_each_process(p) {
 204                 if (p->mm)
 205                         cpu_clear(cpu, p->mm->cpu_vm_mask);
 206         }
 207         read_unlock(&tasklist_lock);
 208
 209         return 0;
 210 }
 211
 212 /*
 213  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 214  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 215  */
 216 void __cpuexit __cpu_die(unsigned int cpu)
 217 {
 218         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 219                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 220 }
 221
 222 /*
 223  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 224  *
 225  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 226  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 227  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 228  * out of idle fixes this.
 229  */
 230 void __cpuexit cpu_die(void)
 231 {
 232         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 233
 234         local_irq_disable();
 235         idle_task_exit();
 236
 237         /*
 238          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 239          * CPU) specific
 240          */
 241         platform_cpu_die(cpu);
 242
 243         /*
 244          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 245          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 246          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 247          */
 248         __asm__("mov    sp, %0\n"
 249         "       b       secondary_start_kernel"
 250                 :
 251                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 252 }
 253 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 254
 255 /*
 256  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 257  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 258  */
 259 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 260 {
 261         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 262         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 263
 264         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 265
 266         /*
 267          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 268          * reference and switch to it.
 269          */
 270         atomic_inc(&mm->mm_users);
 271         atomic_inc(&mm->mm_count);
 272         current->active_mm = mm;
 273         cpu_set(cpu, mm->cpu_vm_mask);
 274         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 275         enter_lazy_tlb(mm, current);
 276         local_flush_tlb_all();
 277
 278         cpu_init();
 279         preempt_disable();
 280
 281         /*
 282          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 283          */
 284         platform_secondary_init(cpu);
 285
 286         /*
 287          * Enable local interrupts.
 288          */
 289         local_irq_enable();
 290         local_fiq_enable();
 291
 292         calibrate_delay();
 293
 294         smp_store_cpu_info(cpu);
 295
 296         /*
 297          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue
 298          */
 299         cpu_set(cpu, cpu_online_map);
 300
 301         /*
 302          * Setup local timer for this CPU.
 303          */
 304         local_timer_setup(cpu);
 305
 306         /*
 307          * OK, it's off to the idle thread for us
 308          */
 309         cpu_idle();
 310 }
 311
 312 /*
 313  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 314  * per-processor storage.
 315  */
 316 void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 317 {
 318         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 319
 320         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 321 }
 322
 323 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 324 {
 325         int cpu;
 326         unsigned long bogosum = 0;
 327
 328         for_each_online_cpu(cpu)
 329                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 330
 331         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 332                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 333                num_online_cpus(),
 334                bogosum / (500000/HZ),
 335                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 336 }
 337
 338 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 339 {
 340         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 341
 342         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 343 }
 344
 345 static void send_ipi_message(cpumask_t callmap, enum ipi_msg_type msg)
 346 {
 347         unsigned long flags;
 348         unsigned int cpu;
 349
 350         local_irq_save(flags);
 351
 352         for_each_cpu_mask(cpu, callmap) {
 353                 struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 354
 355                 spin_lock(&ipi->lock);
 356                 ipi->bits |= 1 << msg;
 357                 spin_unlock(&ipi->lock);
 358         }
 359
 360         /*
 361          * Call the platform specific cross-CPU call function.
 362          */
 363         smp_cross_call(callmap);
 364
 365         local_irq_restore(flags);
 366 }
 367
 368 /*
 369  * You must not call this function with disabled interrupts, from a
 370  * hardware interrupt handler, nor from a bottom half handler.
 371  */
 372 static int smp_call_function_on_cpu(void (*func)(void *info), void *info,
 373                                     int retry, int wait, cpumask_t callmap)
 374 {
 375         struct smp_call_struct data;
 376         unsigned long timeout;
 377         int ret = 0;
 378
 379         data.func = func;
 380         data.info = info;
 381         data.wait = wait;
 382
 383         cpu_clear(smp_processor_id(), callmap);
 384         if (cpus_empty(callmap))
 385                 goto out;
 386
 387         data.pending = callmap;
 388         if (wait)
 389                 data.unfinished = callmap;
 390
 391         /*
 392          * try to get the mutex on smp_call_function_data
 393          */
 394         spin_lock(&smp_call_function_lock);
 395         smp_call_function_data = &data;
 396
 397         send_ipi_message(callmap, IPI_CALL_FUNC);
 398
 399         timeout = jiffies + HZ;
 400         while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 401                 barrier();
 402
 403         /*
 404          * did we time out?
 405          */
 406         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 407                 /*
 408                  * this may be causing our panic - report it
 409                  */
 410                 printk(KERN_CRIT
 411                        "CPU%u: smp_call_function timeout for %p(%p)\n"
 412                        "      callmap %lx pending %lx, %swait\n",
 413                        smp_processor_id(), func, info, *cpus_addr(callmap),
 414                        *cpus_addr(data.pending), wait ? "" : "no ");
 415
 416                 /*
 417                  * TRACE
 418                  */
 419                 timeout = jiffies + (5 * HZ);
 420                 while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 421                         barrier();
 422
 423                 if (cpus_empty(data.pending))
 424                         printk(KERN_CRIT "     RESOLVED\n");
 425                 else
 426                         printk(KERN_CRIT "     STILL STUCK\n");
 427         }
 428
 429         /*
 430          * whatever happened, we're done with the data, so release it
 431          */
 432         smp_call_function_data = NULL;
 433         spin_unlock(&smp_call_function_lock);
 434
 435         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 436                 ret = -ETIMEDOUT;
 437                 goto out;
 438         }
 439
 440         if (wait)
 441                 while (!cpus_empty(data.unfinished))
 442                         barrier();
 443  out:
 444
 445         return 0;
 446 }
 447
 448 int smp_call_function(void (*func)(void *info), void *info, int retry,
 449                       int wait)
 450 {
 451         return smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait,
 452                                         cpu_online_map);
 453 }
 454
 455 void show_ipi_list(struct seq_file *p)
 456 {
 457         unsigned int cpu;
 458
 459         seq_puts(p, "IPI:");
 460
 461         for_each_present_cpu(cpu)
 462                 seq_printf(p, " %10lu", per_cpu(ipi_data, cpu).ipi_count);
 463
 464         seq_putc(p, '\n');
 465 }
 466
 467 void show_local_irqs(struct seq_file *p)
 468 {
 469         unsigned int cpu;
 470
 471         seq_printf(p, "LOC: ");
 472
 473         for_each_present_cpu(cpu)
 474                 seq_printf(p, "%10u ", irq_stat[cpu].local_timer_irqs);
 475
 476         seq_putc(p, '\n');
 477 }
 478
 479 static void ipi_timer(void)
 480 {
 481         irq_enter();
 482         profile_tick(CPU_PROFILING);
 483         update_process_times(user_mode(get_irq_regs()));
 484         irq_exit();
 485 }
 486
 487 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
 488 asmlinkage void do_local_timer(struct pt_regs *regs)
 489 {
 490         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 491         int cpu = smp_processor_id();
 492
 493         if (local_timer_ack()) {
 494                 irq_stat[cpu].local_timer_irqs++;
 495                 ipi_timer();
 496         }
 497
 498         set_irq_regs(old_regs);
 499 }
 500 #endif
 501
 502 /*
 503  * ipi_call_function - handle IPI from smp_call_function()
 504  *
 505  * Note that we copy data out of the cross-call structure and then
 506  * let the caller know that we're here and have done with their data
 507  */
 508 static void ipi_call_function(unsigned int cpu)
 509 {
 510         struct smp_call_struct *data = smp_call_function_data;
 511         void (*func)(void *info) = data->func;
 512         void *info = data->info;
 513         int wait = data->wait;
 514
 515         cpu_clear(cpu, data->pending);
 516
 517         func(info);
 518
 519         if (wait)
 520                 cpu_clear(cpu, data->unfinished);
 521 }
 522
 523 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
 524
 525 /*
 526  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 527  */
 528 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 529 {
 530         spin_lock(&stop_lock);
 531         printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 532         dump_stack();
 533         spin_unlock(&stop_lock);
 534
 535         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 536
 537         local_fiq_disable();
 538         local_irq_disable();
 539
 540         while (1)
 541                 cpu_relax();
 542 }
 543
 544 /*
 545  * Main handler for inter-processor interrupts
 546  *
 547  * For ARM, the ipimask now only identifies a single
 548  * category of IPI (Bit 1 IPIs have been replaced by a
 549  * different mechanism):
 550  *
 551  *  Bit 0 - Inter-processor function call
 552  */
 553 asmlinkage void do_IPI(struct pt_regs *regs)
 554 {
 555         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 556         struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 557         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 558
 559         ipi->ipi_count++;
 560
 561         for (;;) {
 562                 unsigned long msgs;
 563
 564                 spin_lock(&ipi->lock);
 565                 msgs = ipi->bits;
 566                 ipi->bits = 0;
 567                 spin_unlock(&ipi->lock);
 568
 569                 if (!msgs)
 570                         break;
 571
 572                 do {
 573                         unsigned nextmsg;
 574
 575                         nextmsg = msgs & -msgs;
 576                         msgs &= ~nextmsg;
 577                         nextmsg = ffz(~nextmsg);
 578
 579                         switch (nextmsg) {
 580                         case IPI_TIMER:
 581                                 ipi_timer();
 582                                 break;
 583
 584                         case IPI_RESCHEDULE:
 585                                 /*
 586                                  * nothing more to do - eveything is
 587                                  * done on the interrupt return path
 588                                  */
 589                                 break;
 590
 591                         case IPI_CALL_FUNC:
 592                                 ipi_call_function(cpu);
 593                                 break;
 594
 595                         case IPI_CPU_STOP:
 596                                 ipi_cpu_stop(cpu);
 597                                 break;
 598
 599                         default:
 600                                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 601                                        cpu, nextmsg);
 602                                 break;
 603                         }
 604                 } while (msgs);
 605         }
 606
 607         set_irq_regs(old_regs);
 608 }
 609
 610 void smp_send_reschedule(int cpu)
 611 {
 612         send_ipi_message(cpumask_of_cpu(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 613 }
 614
 615 void smp_send_timer(void)
 616 {
 617         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 618         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 619         send_ipi_message(mask, IPI_TIMER);
 620 }
 621
 622 void smp_send_stop(void)
 623 {
 624         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 625         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 626         send_ipi_message(mask, IPI_CPU_STOP);
 627 }
 628
 629 /*
 630  * not supported here
 631  */
 632 int __init setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 633 {
 634         return -EINVAL;
 635 }
 636
 637 static int
 638 on_each_cpu_mask(void (*func)(void *), void *info, int retry, int wait,
 639                  cpumask_t mask)
 640 {
 641         int ret = 0;
 642
 643         preempt_disable();
 644
 645         ret = smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait, mask);
 646         if (cpu_isset(smp_processor_id(), mask))
 647                 func(info);
 648
 649         preempt_enable();
 650
 651         return ret;
 652 }
 653
 654 /**********************************************************************/
 655
 656 /*
 657  * TLB operations
 658  */
 659 struct tlb_args {
 660         struct vm_area_struct *ta_vma;
 661         unsigned long ta_start;
 662         unsigned long ta_end;
 663 };
 664
 665 static inline void ipi_flush_tlb_all(void *ignored)
 666 {
 667         local_flush_tlb_all();
 668 }
 669
 670 static inline void ipi_flush_tlb_mm(void *arg)
 671 {
 672         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *)arg;
 673
 674         local_flush_tlb_mm(mm);
 675 }
 676
 677 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
 678 {
 679         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 680
 681         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
 682 }
 683
 684 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_page(void *arg)
 685 {
 686         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 687
 688         local_flush_tlb_kernel_page(ta->ta_start);
 689 }
 690
 691 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
 692 {
 693         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 694
 695         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
 696 }
 697
 698 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
 699 {
 700         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 701
 702         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
 703 }
 704
 705 void flush_tlb_all(void)
 706 {
 707         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_all, NULL, 1, 1);
 708 }
 709
 710 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 711 {
 712         cpumask_t mask = mm->cpu_vm_mask;
 713
 714         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_mm, mm, 1, 1, mask);
 715 }
 716
 717 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
 718 {
 719         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 720         struct tlb_args ta;
 721
 722         ta.ta_vma = vma;
 723         ta.ta_start = uaddr;
 724
 725         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_page, &ta, 1, 1, mask);
 726 }
 727
 728 void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
 729 {
 730         struct tlb_args ta;
 731
 732         ta.ta_start = kaddr;
 733
 734         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_page, &ta, 1, 1);
 735 }
 736
 737 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma,
 738                      unsigned long start, unsigned long end)
 739 {
 740         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 741         struct tlb_args ta;
 742
 743         ta.ta_vma = vma;
 744         ta.ta_start = start;
 745         ta.ta_end = end;
 746
 747         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_range, &ta, 1, 1, mask);
 748 }
 749
 750 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
 751 {
 752         struct tlb_args ta;
 753
 754         ta.ta_start = start;
 755         ta.ta_end = end;
 756
 757         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1, 1);
 758 }