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         IPI_TIMER,
  65 };
  66
  67 /*
  68  * Boot a secondary CPU, and assign it the specified idle task.
  69  * This also gives us the initial stack to use for this CPU.
  70  */
  71 static int boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  72 {
  73         if (cpu_ops[cpu]->cpu_boot)
  74                 return cpu_ops[cpu]->cpu_boot(cpu);
  75
  76         return -EOPNOTSUPP;
  77 }
  78
  79 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  80
  81 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  82 {
  83         int ret;
  84
  85         /*
  86          * We need to tell the secondary core where to find its stack and the
  87          * page tables.
  88          */
  89         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
  90         __flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
  91
  92         /*
  93          * Now bring the CPU into our world.
  94          */
  95         ret = boot_secondary(cpu, idle);
  96         if (ret == 0) {
  97                 /*
  98                  * CPU was successfully started, wait for it to come online or
  99                  * time out.
 100                  */
 101                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 102                                             msecs_to_jiffies(1000));
 103
 104                 if (!cpu_online(cpu)) {
 105                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 106                         ret = -EIO;
 107                 }
 108         } else {
 109                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 110         }
 111
 112         secondary_data.stack = NULL;
 113
 114         return ret;
 115 }
 116
 117 /*
 118  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 119  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 120  */
 121 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
 122 {
 123         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 124         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 125
 126         /*
 127          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 128          * reference and switch to it.
 129          */
 130         atomic_inc(&mm->mm_count);
 131         current->active_mm = mm;
 132         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 133
 134         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 135         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 136
 137         /*
 138          * TTBR0 is only used for the identity mapping at this stage. Make it
 139          * point to zero page to avoid speculatively fetching new entries.
 140          */
 141         cpu_set_reserved_ttbr0();
 142         flush_tlb_all();
 143
 144         preempt_disable();
 145         trace_hardirqs_off();
 146
 147         if (cpu_ops[cpu]->cpu_postboot)
 148                 cpu_ops[cpu]->cpu_postboot();
 149
 150         /*
 151          * Enable GIC and timers.
 152          */
 153         notify_cpu_starting(cpu);
 154
 155         /*
 156          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 157          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 158          * before we continue.
 159          */
 160         set_cpu_online(cpu, true);
 161         complete(&cpu_running);
 162
 163         local_irq_enable();
 164         local_async_enable();
 165
 166         /*
 167          * OK, it's off to the idle thread for us
 168          */
 169         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 170 }
 171
 172 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 173 static int op_cpu_disable(unsigned int cpu)
 174 {
 175         /*
 176          * If we don't have a cpu_die method, abort before we reach the point
 177          * of no return. CPU0 may not have an cpu_ops, so test for it.
 178          */
 179         if (!cpu_ops[cpu] || !cpu_ops[cpu]->cpu_die)
 180                 return -EOPNOTSUPP;
 181
 182         /*
 183          * We may need to abort a hot unplug for some other mechanism-specific
 184          * reason.
 185          */
 186         if (cpu_ops[cpu]->cpu_disable)
 187                 return cpu_ops[cpu]->cpu_disable(cpu);
 188
 189         return 0;
 190 }
 191
 192 /*
 193  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 194  */
 195 int __cpu_disable(void)
 196 {
 197         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 198         int ret;
 199
 200         ret = op_cpu_disable(cpu);
 201         if (ret)
 202                 return ret;
 203
 204         /*
 205          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 206          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 207          */
 208         set_cpu_online(cpu, false);
 209
 210         /*
 211          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 212          */
 213         migrate_irqs();
 214
 215         /*
 216          * Remove this CPU from the vm mask set of all processes.
 217          */
 218         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 219
 220         return 0;
 221 }
 222
 223 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 224
 225 /*
 226  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 227  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 228  */
 229 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 230 {
 231         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 232                 pr_crit("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 233                 return;
 234         }
 235         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 236 }
 237
 238 /*
 239  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 240  *
 241  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 242  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 243  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 244  * out of idle fixes this.
 245  */
 246 void cpu_die(void)
 247 {
 248         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 249
 250         idle_task_exit();
 251
 252         local_irq_disable();
 253
 254         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 255         complete(&cpu_died);
 256
 257         /*
 258          * Actually shutdown the CPU. This must never fail. The specific hotplug
 259          * mechanism must perform all required cache maintenance to ensure that
 260          * no dirty lines are lost in the process of shutting down the CPU.
 261          */
 262         cpu_ops[cpu]->cpu_die(cpu);
 263
 264         BUG();
 265 }
 266 #endif
 267
 268 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 269 {
 270         pr_info("SMP: Total of %d processors activated.\n", num_online_cpus());
 271 }
 272
 273 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 274 {
 275         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 276 }
 277
 278 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 279
 280 /*
 281  * Enumerate the possible CPU set from the device tree and build the
 282  * cpu logical map array containing MPIDR values related to logical
 283  * cpus. Assumes that cpu_logical_map(0) has already been initialized.
 284  */
 285 void __init smp_init_cpus(void)
 286 {
 287         struct device_node *dn = NULL;
 288         unsigned int i, cpu = 1;
 289         bool bootcpu_valid = false;
 290
 291         while ((dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu"))) {
 292                 const u32 *cell;
 293                 u64 hwid;
 294
 295                 /*
 296                  * A cpu node with missing "reg" property is
 297                  * considered invalid to build a cpu_logical_map
 298                  * entry.
 299                  */
 300                 cell = of_get_property(dn, "reg", NULL);
 301                 if (!cell) {
 302                         pr_err("%s: missing reg property\n", dn->full_name);
 303                         goto next;
 304                 }
 305                 hwid = of_read_number(cell, of_n_addr_cells(dn));
 306
 307                 /*
 308                  * Non affinity bits must be set to 0 in the DT
 309                  */
 310                 if (hwid & ~MPIDR_HWID_BITMASK) {
 311                         pr_err("%s: invalid reg property\n", dn->full_name);
 312                         goto next;
 313                 }
 314
 315                 /*
 316                  * Duplicate MPIDRs are a recipe for disaster. Scan
 317                  * all initialized entries and check for
 318                  * duplicates. If any is found just ignore the cpu.
 319                  * cpu_logical_map was initialized to INVALID_HWID to
 320                  * avoid matching valid MPIDR values.
 321                  */
 322                 for (i = 1; (i < cpu) && (i < NR_CPUS); i++) {
 323                         if (cpu_logical_map(i) == hwid) {
 324                                 pr_err("%s: duplicate cpu reg properties in the DT\n",
 325                                         dn->full_name);
 326                                 goto next;
 327                         }
 328                 }
 329
 330                 /*
 331                  * The numbering scheme requires that the boot CPU
 332                  * must be assigned logical id 0. Record it so that
 333                  * the logical map built from DT is validated and can
 334                  * be used.
 335                  */
 336                 if (hwid == cpu_logical_map(0)) {
 337                         if (bootcpu_valid) {
 338                                 pr_err("%s: duplicate boot cpu reg property in DT\n",
 339                                         dn->full_name);
 340                                 goto next;
 341                         }
 342
 343                         bootcpu_valid = true;
 344
 345                         /*
 346                          * cpu_logical_map has already been
 347                          * initialized and the boot cpu doesn't need
 348                          * the enable-method so continue without
 349                          * incrementing cpu.
 350                          */
 351                         continue;
 352                 }
 353
 354                 if (cpu >= NR_CPUS)
 355                         goto next;
 356
 357                 if (cpu_read_ops(dn, cpu) != 0)
 358                         goto next;
 359
 360                 if (cpu_ops[cpu]->cpu_init(dn, cpu))
 361                         goto next;
 362
 363                 pr_debug("cpu logical map 0x%llx\n", hwid);
 364                 cpu_logical_map(cpu) = hwid;
 365 next:
 366                 cpu++;
 367         }
 368
 369         /* sanity check */
 370         if (cpu > NR_CPUS)
 371                 pr_warning("no. of cores (%d) greater than configured maximum of %d - clipping\n",
 372                            cpu, NR_CPUS);
 373
 374         if (!bootcpu_valid) {
 375                 pr_err("DT missing boot CPU MPIDR, not enabling secondaries\n");
 376                 return;
 377         }
 378
 379         /*
 380          * All the cpus that made it to the cpu_logical_map have been
 381          * validated so set them as possible cpus.
 382          */
 383         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 384                 if (cpu_logical_map(i) != INVALID_HWID)
 385                         set_cpu_possible(i, true);
 386 }
 387
 388 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 389 {
 390         int err;
 391         unsigned int cpu, ncores = num_possible_cpus();
 392
 393         /*
 394          * are we trying to boot more cores than exist?
 395          */
 396         if (max_cpus > ncores)
 397                 max_cpus = ncores;
 398
 399         /* Don't bother if we're effectively UP */
 400         if (max_cpus <= 1)
 401                 return;
 402
 403         /*
 404          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 405          * actually populated at the present time) and release the
 406          * secondaries from the bootloader.
 407          *
 408          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 409          */
 410         max_cpus--;
 411         for_each_possible_cpu(cpu) {
 412                 if (max_cpus == 0)
 413                         break;
 414
 415                 if (cpu == smp_processor_id())
 416                         continue;
 417
 418                 if (!cpu_ops[cpu])
 419                         continue;
 420
 421                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 422                 if (err)
 423                         continue;
 424
 425                 set_cpu_present(cpu, true);
 426                 max_cpus--;
 427         }
 428 }
 429
 430
 431 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 432 {
 433         smp_cross_call = fn;
 434 }
 435
 436 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 437 {
 438         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 439 }
 440
 441 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 442 {
 443         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 444 }
 445
 446 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 447 #define S(x,s)  [x - IPI_RESCHEDULE] = s
 448         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 449         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 450         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 451         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 452         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 453 };
 454
 455 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 456 {
 457         unsigned int cpu, i;
 458
 459         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 460                 seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i + IPI_RESCHEDULE,
 461                            prec >= 4 ? " " : "");
 462                 for_each_online_cpu(cpu)
 463                         seq_printf(p, "%10u ",
 464                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 465                 seq_printf(p, "      %s\n", ipi_types[i]);
 466         }
 467 }
 468
 469 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 470 {
 471         u64 sum = 0;
 472         int i;
 473
 474         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 475                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 476
 477         return sum;
 478 }
 479
 480 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 481
 482 /*
 483  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 484  */
 485 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 486 {
 487         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 488             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 489                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 490                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 491                 dump_stack();
 492                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 493         }
 494
 495         set_cpu_online(cpu, false);
 496
 497         local_irq_disable();
 498
 499         while (1)
 500                 cpu_relax();
 501 }
 502
 503 /*
 504  * Main handler for inter-processor interrupts
 505  */
 506 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 507 {
 508         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 509         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 510
 511         if (ipinr >= IPI_RESCHEDULE && ipinr < IPI_RESCHEDULE + NR_IPI)
 512                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_RESCHEDULE]);
 513
 514         switch (ipinr) {
 515         case IPI_RESCHEDULE:
 516                 scheduler_ipi();
 517                 break;
 518
 519         case IPI_CALL_FUNC:
 520                 irq_enter();
 521                 generic_smp_call_function_interrupt();
 522                 irq_exit();
 523                 break;
 524
 525         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 526                 irq_enter();
 527                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 528                 irq_exit();
 529                 break;
 530
 531         case IPI_CPU_STOP:
 532                 irq_enter();
 533                 ipi_cpu_stop(cpu);
 534                 irq_exit();
 535                 break;
 536
 537 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 538         case IPI_TIMER:
 539                 irq_enter();
 540                 tick_receive_broadcast();
 541                 irq_exit();
 542                 break;
 543 #endif
 544
 545         default:
 546                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n", cpu, ipinr);
 547                 break;
 548         }
 549         set_irq_regs(old_regs);
 550 }
 551
 552 void smp_send_reschedule(int cpu)
 553 {
 554         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 555 }
 556
 557 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 558 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 559 {
 560         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 561 }
 562 #endif
 563
 564 void smp_send_stop(void)
 565 {
 566         unsigned long timeout;
 567
 568         if (num_online_cpus() > 1) {
 569                 cpumask_t mask;
 570
 571                 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 572                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 573
 574                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 575         }
 576
 577         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 578         timeout = USEC_PER_SEC;
 579         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 580                 udelay(1);
 581
 582         if (num_online_cpus() > 1)
 583                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 584 }
 585
 586 /*
 587  * not supported here
 588  */
 589 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 590 {
 591         return -EINVAL;
 592 }