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/smp.h>
  23 #include <linux/seq_file.h>
  24 #include <linux/irq.h>
  25
  26 #include <asm/atomic.h>
  27 #include <asm/cacheflush.h>
  28 #include <asm/cpu.h>
  29 #include <asm/mmu_context.h>
  30 #include <asm/pgtable.h>
  31 #include <asm/pgalloc.h>
  32 #include <asm/processor.h>
  33 #include <asm/tlbflush.h>
  34 #include <asm/ptrace.h>
  35 #include <asm/cputype.h>
  36
  37 /*
  38  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  39  * so we need some other way of telling a new secondary core
  40  * where to place its SVC stack
  41  */
  42 struct secondary_data secondary_data;
  43
  44 /*
  45  * structures for inter-processor calls
  46  * - A collection of single bit ipi messages.
  47  */
  48 struct ipi_data {
  49         spinlock_t lock;
  50         unsigned long ipi_count;
  51         unsigned long bits;
  52 };
  53
  54 static DEFINE_PER_CPU(struct ipi_data, ipi_data) = {
  55         .lock   = SPIN_LOCK_UNLOCKED,
  56 };
  57
  58 enum ipi_msg_type {
  59         IPI_TIMER,
  60         IPI_RESCHEDULE,
  61         IPI_CALL_FUNC,
  62         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  63         IPI_CPU_STOP,
  64 };
  65
  66 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu)
  67 {
  68         struct cpuinfo_arm *ci = &per_cpu(cpu_data, cpu);
  69         struct task_struct *idle = ci->idle;
  70         pgd_t *pgd;
  71         pmd_t *pmd;
  72         int ret;
  73
  74         /*
  75          * Spawn a new process manually, if not already done.
  76          * Grab a pointer to its task struct so we can mess with it
  77          */
  78         if (!idle) {
  79                 idle = fork_idle(cpu);
  80                 if (IS_ERR(idle)) {
  81                         printk(KERN_ERR "CPU%u: fork() failed\n", cpu);
  82                         return PTR_ERR(idle);
  83                 }
  84                 ci->idle = idle;
  85         }
  86
  87         /*
  88          * Allocate initial page tables to allow the new CPU to
  89          * enable the MMU safely.  This essentially means a set
  90          * of our "standard" page tables, with the addition of
  91          * a 1:1 mapping for the physical address of the kernel.
  92          */
  93         pgd = pgd_alloc(&init_mm);
  94         pmd = pmd_offset(pgd + pgd_index(PHYS_OFFSET), PHYS_OFFSET);
  95         *pmd = __pmd((PHYS_OFFSET & PGDIR_MASK) |
  96                      PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE);
  97         flush_pmd_entry(pmd);
  98
  99         /*
 100          * We need to tell the secondary core where to find
 101          * its stack and the page tables.
 102          */
 103         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 104         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(pgd);
 105         wmb();
 106
 107         /*
 108          * Now bring the CPU into our world.
 109          */
 110         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 111         if (ret == 0) {
 112                 unsigned long timeout;
 113
 114                 /*
 115                  * CPU was successfully started, wait for it
 116                  * to come online or time out.
 117                  */
 118                 timeout = jiffies + HZ;
 119                 while (time_before(jiffies, timeout)) {
 120                         if (cpu_online(cpu))
 121                                 break;
 122
 123                         udelay(10);
 124                         barrier();
 125                 }
 126
 127                 if (!cpu_online(cpu))
 128                         ret = -EIO;
 129         }
 130
 131         secondary_data.stack = NULL;
 132         secondary_data.pgdir = 0;
 133
 134         *pmd = __pmd(0);
 135         clean_pmd_entry(pmd);
 136         pgd_free(&init_mm, pgd);
 137
 138         if (ret) {
 139                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: processor failed to boot\n", cpu);
 140
 141                 /*
 142                  * FIXME: We need to clean up the new idle thread. --rmk
 143                  */
 144         }
 145
 146         return ret;
 147 }
 148
 149 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 150 /*
 151  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 152  */
 153 int __cpuexit __cpu_disable(void)
 154 {
 155         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 156         struct task_struct *p;
 157         int ret;
 158
 159         ret = mach_cpu_disable(cpu);
 160         if (ret)
 161                 return ret;
 162
 163         /*
 164          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 165          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 166          */
 167         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 168
 169         /*
 170          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 171          */
 172         migrate_irqs();
 173
 174         /*
 175          * Stop the local timer for this CPU.
 176          */
 177         local_timer_stop();
 178
 179         /*
 180          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 181          * from the vm mask set of all processes.
 182          */
 183         flush_cache_all();
 184         local_flush_tlb_all();
 185
 186         read_lock(&tasklist_lock);
 187         for_each_process(p) {
 188                 if (p->mm)
 189                         cpu_clear(cpu, p->mm->cpu_vm_mask);
 190         }
 191         read_unlock(&tasklist_lock);
 192
 193         return 0;
 194 }
 195
 196 /*
 197  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 198  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 199  */
 200 void __cpuexit __cpu_die(unsigned int cpu)
 201 {
 202         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 203                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 204 }
 205
 206 /*
 207  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 208  *
 209  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 210  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 211  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 212  * out of idle fixes this.
 213  */
 214 void __cpuexit cpu_die(void)
 215 {
 216         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 217
 218         local_irq_disable();
 219         idle_task_exit();
 220
 221         /*
 222          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 223          * CPU) specific
 224          */
 225         platform_cpu_die(cpu);
 226
 227         /*
 228          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 229          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 230          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 231          */
 232         __asm__("mov    sp, %0\n"
 233         "       b       secondary_start_kernel"
 234                 :
 235                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 236 }
 237 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 238
 239 /*
 240  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 241  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 242  */
 243 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 244 {
 245         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 246         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 247
 248         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 249
 250         /*
 251          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 252          * reference and switch to it.
 253          */
 254         atomic_inc(&mm->mm_users);
 255         atomic_inc(&mm->mm_count);
 256         current->active_mm = mm;
 257         cpu_set(cpu, mm->cpu_vm_mask);
 258         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 259         enter_lazy_tlb(mm, current);
 260         local_flush_tlb_all();
 261
 262         cpu_init();
 263         preempt_disable();
 264
 265         /*
 266          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 267          */
 268         platform_secondary_init(cpu);
 269
 270         /*
 271          * Enable local interrupts.
 272          */
 273         notify_cpu_starting(cpu);
 274         local_irq_enable();
 275         local_fiq_enable();
 276
 277         /*
 278          * Setup local timer for this CPU.
 279          */
 280         local_timer_setup();
 281
 282         calibrate_delay();
 283
 284         smp_store_cpu_info(cpu);
 285
 286         /*
 287          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue
 288          */
 289         cpu_set(cpu, cpu_online_map);
 290
 291         /*
 292          * OK, it's off to the idle thread for us
 293          */
 294         cpu_idle();
 295 }
 296
 297 /*
 298  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 299  * per-processor storage.
 300  */
 301 void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 302 {
 303         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 304
 305         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 306 }
 307
 308 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 309 {
 310         int cpu;
 311         unsigned long bogosum = 0;
 312
 313         for_each_online_cpu(cpu)
 314                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 315
 316         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 317                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 318                num_online_cpus(),
 319                bogosum / (500000/HZ),
 320                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 321 }
 322
 323 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 324 {
 325         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 326
 327         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 328 }
 329
 330 static void send_ipi_message(const struct cpumask *mask, enum ipi_msg_type msg)
 331 {
 332         unsigned long flags;
 333         unsigned int cpu;
 334
 335         local_irq_save(flags);
 336
 337         for_each_cpu(cpu, mask) {
 338                 struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 339
 340                 spin_lock(&ipi->lock);
 341                 ipi->bits |= 1 << msg;
 342                 spin_unlock(&ipi->lock);
 343         }
 344
 345         /*
 346          * Call the platform specific cross-CPU call function.
 347          */
 348         smp_cross_call(mask);
 349
 350         local_irq_restore(flags);
 351 }
 352
 353 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 354 {
 355         send_ipi_message(mask, IPI_CALL_FUNC);
 356 }
 357
 358 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 359 {
 360         send_ipi_message(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 361 }
 362
 363 void show_ipi_list(struct seq_file *p)
 364 {
 365         unsigned int cpu;
 366
 367         seq_puts(p, "IPI:");
 368
 369         for_each_present_cpu(cpu)
 370                 seq_printf(p, " %10lu", per_cpu(ipi_data, cpu).ipi_count);
 371
 372         seq_putc(p, '\n');
 373 }
 374
 375 void show_local_irqs(struct seq_file *p)
 376 {
 377         unsigned int cpu;
 378
 379         seq_printf(p, "LOC: ");
 380
 381         for_each_present_cpu(cpu)
 382                 seq_printf(p, "%10u ", irq_stat[cpu].local_timer_irqs);
 383
 384         seq_putc(p, '\n');
 385 }
 386
 387 static void ipi_timer(void)
 388 {
 389         irq_enter();
 390         local_timer_interrupt();
 391         irq_exit();
 392 }
 393
 394 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
 395 asmlinkage void __exception do_local_timer(struct pt_regs *regs)
 396 {
 397         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 398         int cpu = smp_processor_id();
 399
 400         if (local_timer_ack()) {
 401                 irq_stat[cpu].local_timer_irqs++;
 402                 ipi_timer();
 403         }
 404
 405         set_irq_regs(old_regs);
 406 }
 407 #endif
 408
 409 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
 410
 411 /*
 412  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 413  */
 414 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 415 {
 416         spin_lock(&stop_lock);
 417         printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 418         dump_stack();
 419         spin_unlock(&stop_lock);
 420
 421         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 422
 423         local_fiq_disable();
 424         local_irq_disable();
 425
 426         while (1)
 427                 cpu_relax();
 428 }
 429
 430 /*
 431  * Main handler for inter-processor interrupts
 432  *
 433  * For ARM, the ipimask now only identifies a single
 434  * category of IPI (Bit 1 IPIs have been replaced by a
 435  * different mechanism):
 436  *
 437  *  Bit 0 - Inter-processor function call
 438  */
 439 asmlinkage void __exception do_IPI(struct pt_regs *regs)
 440 {
 441         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 442         struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 443         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 444
 445         ipi->ipi_count++;
 446
 447         for (;;) {
 448                 unsigned long msgs;
 449
 450                 spin_lock(&ipi->lock);
 451                 msgs = ipi->bits;
 452                 ipi->bits = 0;
 453                 spin_unlock(&ipi->lock);
 454
 455                 if (!msgs)
 456                         break;
 457
 458                 do {
 459                         unsigned nextmsg;
 460
 461                         nextmsg = msgs & -msgs;
 462                         msgs &= ~nextmsg;
 463                         nextmsg = ffz(~nextmsg);
 464
 465                         switch (nextmsg) {
 466                         case IPI_TIMER:
 467                                 ipi_timer();
 468                                 break;
 469
 470                         case IPI_RESCHEDULE:
 471                                 /*
 472                                  * nothing more to do - eveything is
 473                                  * done on the interrupt return path
 474                                  */
 475                                 break;
 476
 477                         case IPI_CALL_FUNC:
 478                                 generic_smp_call_function_interrupt();
 479                                 break;
 480
 481                         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 482                                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 483                                 break;
 484
 485                         case IPI_CPU_STOP:
 486                                 ipi_cpu_stop(cpu);
 487                                 break;
 488
 489                         default:
 490                                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 491                                        cpu, nextmsg);
 492                                 break;
 493                         }
 494                 } while (msgs);
 495         }
 496
 497         set_irq_regs(old_regs);
 498 }
 499
 500 void smp_send_reschedule(int cpu)
 501 {
 502         send_ipi_message(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 503 }
 504
 505 void smp_timer_broadcast(const struct cpumask *mask)
 506 {
 507         send_ipi_message(mask, IPI_TIMER);
 508 }
 509
 510 void smp_send_stop(void)
 511 {
 512         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 513         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 514         send_ipi_message(&mask, IPI_CPU_STOP);
 515 }
 516
 517 /*
 518  * not supported here
 519  */
 520 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 521 {
 522         return -EINVAL;
 523 }
 524
 525 static void
 526 on_each_cpu_mask(void (*func)(void *), void *info, int wait,
 527                 const struct cpumask *mask)
 528 {
 529         preempt_disable();
 530
 531         smp_call_function_many(mask, func, info, wait);
 532         if (cpumask_test_cpu(smp_processor_id(), mask))
 533                 func(info);
 534
 535         preempt_enable();
 536 }
 537
 538 /**********************************************************************/
 539
 540 /*
 541  * TLB operations
 542  */
 543 struct tlb_args {
 544         struct vm_area_struct *ta_vma;
 545         unsigned long ta_start;
 546         unsigned long ta_end;
 547 };
 548
 549 /* all SMP configurations have the extended CPUID registers */
 550 static inline int tlb_ops_need_broadcast(void)
 551 {
 552         return ((read_cpuid_ext(CPUID_EXT_MMFR3) >> 12) & 0xf) < 2;
 553 }
 554
 555 static inline void ipi_flush_tlb_all(void *ignored)
 556 {
 557         local_flush_tlb_all();
 558 }
 559
 560 static inline void ipi_flush_tlb_mm(void *arg)
 561 {
 562         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *)arg;
 563
 564         local_flush_tlb_mm(mm);
 565 }
 566
 567 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
 568 {
 569         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 570
 571         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
 572 }
 573
 574 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_page(void *arg)
 575 {
 576         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 577
 578         local_flush_tlb_kernel_page(ta->ta_start);
 579 }
 580
 581 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
 582 {
 583         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 584
 585         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
 586 }
 587
 588 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
 589 {
 590         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 591
 592         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
 593 }
 594
 595 void flush_tlb_all(void)
 596 {
 597         if (tlb_ops_need_broadcast())
 598                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_all, NULL, 1);
 599         else
 600                 local_flush_tlb_all();
 601 }
 602
 603 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 604 {
 605         if (tlb_ops_need_broadcast())
 606                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_mm, mm, 1, &mm->cpu_vm_mask);
 607         else
 608                 local_flush_tlb_mm(mm);
 609 }
 610
 611 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
 612 {
 613         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 614                 struct tlb_args ta;
 615                 ta.ta_vma = vma;
 616                 ta.ta_start = uaddr;
 617                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_page, &ta, 1, &vma->vm_mm->cpu_vm_mask);
 618         } else
 619                 local_flush_tlb_page(vma, uaddr);
 620 }
 621
 622 void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
 623 {
 624         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 625                 struct tlb_args ta;
 626                 ta.ta_start = kaddr;
 627                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_page, &ta, 1);
 628         } else
 629                 local_flush_tlb_kernel_page(kaddr);
 630 }
 631
 632 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma,
 633                      unsigned long start, unsigned long end)
 634 {
 635         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 636                 struct tlb_args ta;
 637                 ta.ta_vma = vma;
 638                 ta.ta_start = start;
 639                 ta.ta_end = end;
 640                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_range, &ta, 1, &vma->vm_mm->cpu_vm_mask);
 641         } else
 642                 local_flush_tlb_range(vma, start, end);
 643 }
 644
 645 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
 646 {
 647         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 648                 struct tlb_args ta;
 649                 ta.ta_start = start;
 650                 ta.ta_end = end;
 651                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1);
 652         } else
 653                 local_flush_tlb_kernel_range(start, end);
 654 }