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/err.h>
  21 #include <linux/cpu.h>
  22 #include <linux/seq_file.h>
  23 #include <linux/irq.h>
  24 #include <linux/percpu.h>
  25 #include <linux/clockchips.h>
  26 #include <linux/completion.h>
  27 #include <linux/cpufreq.h>
  28
  29 #include <linux/atomic.h>
  30 #include <asm/smp.h>
  31 #include <asm/cacheflush.h>
  32 #include <asm/cpu.h>
  33 #include <asm/cputype.h>
  34 #include <asm/exception.h>
  35 #include <asm/idmap.h>
  36 #include <asm/topology.h>
  37 #include <asm/mmu_context.h>
  38 #include <asm/pgtable.h>
  39 #include <asm/pgalloc.h>
  40 #include <asm/processor.h>
  41 #include <asm/sections.h>
  42 #include <asm/tlbflush.h>
  43 #include <asm/ptrace.h>
  44 #include <asm/smp_plat.h>
  45 #include <asm/virt.h>
  46 #include <asm/mach/arch.h>
  47 #include <asm/mpu.h>
  48
  49 /*
  50  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  51  * so we need some other way of telling a new secondary core
  52  * where to place its SVC stack
  53  */
  54 struct secondary_data secondary_data;
  55
  56 /*
  57  * control for which core is the next to come out of the secondary
  58  * boot "holding pen"
  59  */
  60 volatile int pen_release = -1;
  61
  62 enum ipi_msg_type {
  63         IPI_WAKEUP,
  64         IPI_TIMER,
  65         IPI_RESCHEDULE,
  66         IPI_CALL_FUNC,
  67         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  68         IPI_CPU_STOP,
  69         IPI_COMPLETION,
  70 };
  71
  72 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  73
  74 static struct smp_operations smp_ops;
  75
  76 void __init smp_set_ops(struct smp_operations *ops)
  77 {
  78         if (ops)
  79                 smp_ops = *ops;
  80 };
  81
  82 static unsigned long get_arch_pgd(pgd_t *pgd)
  83 {
  84         phys_addr_t pgdir = virt_to_idmap(pgd);
  85         BUG_ON(pgdir & ARCH_PGD_MASK);
  86         return pgdir >> ARCH_PGD_SHIFT;
  87 }
  88
  89 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  90 {
  91         int ret;
  92
  93         /*
  94          * We need to tell the secondary core where to find
  95          * its stack and the page tables.
  96          */
  97         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
  98 #ifdef CONFIG_ARM_MPU
  99         secondary_data.mpu_rgn_szr = mpu_rgn_info.rgns[MPU_RAM_REGION].drsr;
 100 #endif
 101
 102 #ifdef CONFIG_MMU
 103         secondary_data.pgdir = get_arch_pgd(idmap_pgd);
 104         secondary_data.swapper_pg_dir = get_arch_pgd(swapper_pg_dir);
 105 #endif
 106         __cpuc_flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
 107         outer_clean_range(__pa(&secondary_data), __pa(&secondary_data + 1));
 108
 109         /*
 110          * Now bring the CPU into our world.
 111          */
 112         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 113         if (ret == 0) {
 114                 /*
 115                  * CPU was successfully started, wait for it
 116                  * to come online or time out.
 117                  */
 118                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 119                                                  msecs_to_jiffies(1000));
 120
 121                 if (!cpu_online(cpu)) {
 122                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 123                         ret = -EIO;
 124                 }
 125         } else {
 126                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 127         }
 128
 129
 130         memset(&secondary_data, 0, sizeof(secondary_data));
 131         return ret;
 132 }
 133
 134 /* platform specific SMP operations */
 135 void __init smp_init_cpus(void)
 136 {
 137         if (smp_ops.smp_init_cpus)
 138                 smp_ops.smp_init_cpus();
 139 }
 140
 141 int boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
 142 {
 143         if (smp_ops.smp_boot_secondary)
 144                 return smp_ops.smp_boot_secondary(cpu, idle);
 145         return -ENOSYS;
 146 }
 147
 148 int platform_can_cpu_hotplug(void)
 149 {
 150 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 151         if (smp_ops.cpu_kill)
 152                 return 1;
 153 #endif
 154
 155         return 0;
 156 }
 157
 158 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 159 static int platform_cpu_kill(unsigned int cpu)
 160 {
 161         if (smp_ops.cpu_kill)
 162                 return smp_ops.cpu_kill(cpu);
 163         return 1;
 164 }
 165
 166 static int platform_cpu_disable(unsigned int cpu)
 167 {
 168         if (smp_ops.cpu_disable)
 169                 return smp_ops.cpu_disable(cpu);
 170
 171         /*
 172          * By default, allow disabling all CPUs except the first one,
 173          * since this is special on a lot of platforms, e.g. because
 174          * of clock tick interrupts.
 175          */
 176         return cpu == 0 ? -EPERM : 0;
 177 }
 178 /*
 179  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 180  */
 181 int __cpu_disable(void)
 182 {
 183         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 184         int ret;
 185
 186         ret = platform_cpu_disable(cpu);
 187         if (ret)
 188                 return ret;
 189
 190         /*
 191          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 192          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 193          */
 194         set_cpu_online(cpu, false);
 195
 196         /*
 197          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 198          */
 199         migrate_irqs();
 200
 201         /*
 202          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 203          * from the vm mask set of all processes.
 204          *
 205          * Caches are flushed to the Level of Unification Inner Shareable
 206          * to write-back dirty lines to unified caches shared by all CPUs.
 207          */
 208         flush_cache_louis();
 209         local_flush_tlb_all();
 210
 211         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 212
 213         return 0;
 214 }
 215
 216 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 217
 218 /*
 219  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 220  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 221  */
 222 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 223 {
 224         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 225                 pr_err("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 226                 return;
 227         }
 228         printk(KERN_NOTICE "CPU%u: shutdown\n", cpu);
 229
 230         /*
 231          * platform_cpu_kill() is generally expected to do the powering off
 232          * and/or cutting of clocks to the dying CPU.  Optionally, this may
 233          * be done by the CPU which is dying in preference to supporting
 234          * this call, but that means there is _no_ synchronisation between
 235          * the requesting CPU and the dying CPU actually losing power.
 236          */
 237         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 238                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 239 }
 240
 241 /*
 242  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 243  *
 244  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 245  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 246  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 247  * out of idle fixes this.
 248  */
 249 void __ref cpu_die(void)
 250 {
 251         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 252
 253         idle_task_exit();
 254
 255         local_irq_disable();
 256
 257         /*
 258          * Flush the data out of the L1 cache for this CPU.  This must be
 259          * before the completion to ensure that data is safely written out
 260          * before platform_cpu_kill() gets called - which may disable
 261          * *this* CPU and power down its cache.
 262          */
 263         flush_cache_louis();
 264
 265         /*
 266          * Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of.  Once
 267          * this returns, power and/or clocks can be removed at any point
 268          * from this CPU and its cache by platform_cpu_kill().
 269          */
 270         complete(&cpu_died);
 271
 272         /*
 273          * Ensure that the cache lines associated with that completion are
 274          * written out.  This covers the case where _this_ CPU is doing the
 275          * powering down, to ensure that the completion is visible to the
 276          * CPU waiting for this one.
 277          */
 278         flush_cache_louis();
 279
 280         /*
 281          * The actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 282          * CPU) specific.  This may remove power, or it may simply spin.
 283          *
 284          * Platforms are generally expected *NOT* to return from this call,
 285          * although there are some which do because they have no way to
 286          * power down the CPU.  These platforms are the _only_ reason we
 287          * have a return path which uses the fragment of assembly below.
 288          *
 289          * The return path should not be used for platforms which can
 290          * power off the CPU.
 291          */
 292         if (smp_ops.cpu_die)
 293                 smp_ops.cpu_die(cpu);
 294
 295         /*
 296          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 297          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 298          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 299          */
 300         __asm__("mov    sp, %0\n"
 301         "       mov     fp, #0\n"
 302         "       b       secondary_start_kernel"
 303                 :
 304                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 305 }
 306 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 307
 308 /*
 309  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 310  * per-processor storage.
 311  */
 312 static void smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 313 {
 314         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 315
 316         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 317         cpu_info->cpuid = read_cpuid_id();
 318
 319         store_cpu_topology(cpuid);
 320 }
 321
 322 /*
 323  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 324  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 325  */
 326 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
 327 {
 328         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 329         unsigned int cpu;
 330
 331         /*
 332          * The identity mapping is uncached (strongly ordered), so
 333          * switch away from it before attempting any exclusive accesses.
 334          */
 335         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 336         local_flush_bp_all();
 337         enter_lazy_tlb(mm, current);
 338         local_flush_tlb_all();
 339
 340         /*
 341          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 342          * reference and switch to it.
 343          */
 344         cpu = smp_processor_id();
 345         atomic_inc(&mm->mm_count);
 346         current->active_mm = mm;
 347         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 348
 349         cpu_init();
 350
 351         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 352
 353         preempt_disable();
 354         trace_hardirqs_off();
 355
 356         /*
 357          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 358          */
 359         if (smp_ops.smp_secondary_init)
 360                 smp_ops.smp_secondary_init(cpu);
 361
 362         notify_cpu_starting(cpu);
 363
 364         calibrate_delay();
 365
 366         smp_store_cpu_info(cpu);
 367
 368         /*
 369          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 370          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 371          * before we continue - which happens after __cpu_up returns.
 372          */
 373         set_cpu_online(cpu, true);
 374         complete(&cpu_running);
 375
 376         local_irq_enable();
 377         local_fiq_enable();
 378
 379         /*
 380          * OK, it's off to the idle thread for us
 381          */
 382         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 383 }
 384
 385 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 386 {
 387         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated.\n",
 388                num_online_cpus());
 389
 390         hyp_mode_check();
 391 }
 392
 393 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 394 {
 395         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 396 }
 397
 398 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 399 {
 400         unsigned int ncores = num_possible_cpus();
 401
 402         init_cpu_topology();
 403
 404         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 405
 406         /*
 407          * are we trying to boot more cores than exist?
 408          */
 409         if (max_cpus > ncores)
 410                 max_cpus = ncores;
 411         if (ncores > 1 && max_cpus) {
 412                 /*
 413                  * Initialise the present map, which describes the set of CPUs
 414                  * actually populated at the present time. A platform should
 415                  * re-initialize the map in the platforms smp_prepare_cpus()
 416                  * if present != possible (e.g. physical hotplug).
 417                  */
 418                 init_cpu_present(cpu_possible_mask);
 419
 420                 /*
 421                  * Initialise the SCU if there are more than one CPU
 422                  * and let them know where to start.
 423                  */
 424                 if (smp_ops.smp_prepare_cpus)
 425                         smp_ops.smp_prepare_cpus(max_cpus);
 426         }
 427 }
 428
 429 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 430
 431 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 432 {
 433         if (!smp_cross_call)
 434                 smp_cross_call = fn;
 435 }
 436
 437 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 438 {
 439         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 440 }
 441
 442 void arch_send_wakeup_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 443 {
 444         smp_cross_call(mask, IPI_WAKEUP);
 445 }
 446
 447 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 448 {
 449         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 450 }
 451
 452 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 453 #define S(x,s)  [x] = s
 454         S(IPI_WAKEUP, "CPU wakeup interrupts"),
 455         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 456         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 457         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 458         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 459         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 460         S(IPI_COMPLETION, "completion interrupts"),
 461 };
 462
 463 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 464 {
 465         unsigned int cpu, i;
 466
 467         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 468                 seq_printf(p, "%*s%u: ", prec - 1, "IPI", i);
 469
 470                 for_each_online_cpu(cpu)
 471                         seq_printf(p, "%10u ",
 472                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 473
 474                 seq_printf(p, " %s\n", ipi_types[i]);
 475         }
 476 }
 477
 478 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 479 {
 480         u64 sum = 0;
 481         int i;
 482
 483         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 484                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 485
 486         return sum;
 487 }
 488
 489 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 490 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 491 {
 492         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 493 }
 494 #endif
 495
 496 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 497
 498 /*
 499  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 500  */
 501 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 502 {
 503         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 504             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 505                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 506                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 507                 dump_stack();
 508                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 509         }
 510
 511         set_cpu_online(cpu, false);
 512
 513         local_fiq_disable();
 514         local_irq_disable();
 515
 516         while (1)
 517                 cpu_relax();
 518 }
 519
 520 static DEFINE_PER_CPU(struct completion *, cpu_completion);
 521
 522 int register_ipi_completion(struct completion *completion, int cpu)
 523 {
 524         per_cpu(cpu_completion, cpu) = completion;
 525         return IPI_COMPLETION;
 526 }
 527
 528 static void ipi_complete(unsigned int cpu)
 529 {
 530         complete(per_cpu(cpu_completion, cpu));
 531 }
 532
 533 /*
 534  * Main handler for inter-processor interrupts
 535  */
 536 asmlinkage void __exception_irq_entry do_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 537 {
 538         handle_IPI(ipinr, regs);
 539 }
 540
 541 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 542 {
 543         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 544         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 545
 546         if (ipinr < NR_IPI)
 547                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr]);
 548
 549         switch (ipinr) {
 550         case IPI_WAKEUP:
 551                 break;
 552
 553 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 554         case IPI_TIMER:
 555                 irq_enter();
 556                 tick_receive_broadcast();
 557                 irq_exit();
 558                 break;
 559 #endif
 560
 561         case IPI_RESCHEDULE:
 562                 scheduler_ipi();
 563                 break;
 564
 565         case IPI_CALL_FUNC:
 566                 irq_enter();
 567                 generic_smp_call_function_interrupt();
 568                 irq_exit();
 569                 break;
 570
 571         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 572                 irq_enter();
 573                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 574                 irq_exit();
 575                 break;
 576
 577         case IPI_CPU_STOP:
 578                 irq_enter();
 579                 ipi_cpu_stop(cpu);
 580                 irq_exit();
 581                 break;
 582
 583         case IPI_COMPLETION:
 584                 irq_enter();
 585                 ipi_complete(cpu);
 586                 irq_exit();
 587                 break;
 588
 589         default:
 590                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 591                        cpu, ipinr);
 592                 break;
 593         }
 594         set_irq_regs(old_regs);
 595 }
 596
 597 void smp_send_reschedule(int cpu)
 598 {
 599         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 600 }
 601
 602 void smp_send_stop(void)
 603 {
 604         unsigned long timeout;
 605         struct cpumask mask;
 606
 607         cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 608         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), &mask);
 609         if (!cpumask_empty(&mask))
 610                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 611
 612         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 613         timeout = USEC_PER_SEC;
 614         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 615                 udelay(1);
 616
 617         if (num_online_cpus() > 1)
 618                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 619 }
 620
 621 /*
 622  * not supported here
 623  */
 624 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 625 {
 626         return -EINVAL;
 627 }
 628
 629 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
 630
 631 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref);
 632 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref_freq);
 633 static unsigned long global_l_p_j_ref;
 634 static unsigned long global_l_p_j_ref_freq;
 635
 636 static int cpufreq_callback(struct notifier_block *nb,
 637                                         unsigned long val, void *data)
 638 {
 639         struct cpufreq_freqs *freq = data;
 640         int cpu = freq->cpu;
 641
 642         if (freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS)
 643                 return NOTIFY_OK;
 644
 645         if (!per_cpu(l_p_j_ref, cpu)) {
 646                 per_cpu(l_p_j_ref, cpu) =
 647                         per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 648                 per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu) = freq->old;
 649                 if (!global_l_p_j_ref) {
 650                         global_l_p_j_ref = loops_per_jiffy;
 651                         global_l_p_j_ref_freq = freq->old;
 652                 }
 653         }
 654
 655         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
 656             (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new) ||
 657             (val == CPUFREQ_RESUMECHANGE || val == CPUFREQ_SUSPENDCHANGE)) {
 658                 loops_per_jiffy = cpufreq_scale(global_l_p_j_ref,
 659                                                 global_l_p_j_ref_freq,
 660                                                 freq->new);
 661                 per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy =
 662                         cpufreq_scale(per_cpu(l_p_j_ref, cpu),
 663                                         per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu),
 664                                         freq->new);
 665         }
 666         return NOTIFY_OK;
 667 }
 668
 669 static struct notifier_block cpufreq_notifier = {
 670         .notifier_call  = cpufreq_callback,
 671 };
 672
 673 static int __init register_cpufreq_notifier(void)
 674 {
 675         return cpufreq_register_notifier(&cpufreq_notifier,
 676                                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
 677 }
 678 core_initcall(register_cpufreq_notifier);
 679
 680 #endif