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