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