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         outer_clean_range(__pa(pmd), __pa(pmd + 1));
 103
 104         /*
 105          * We need to tell the secondary core where to find
 106          * its stack and the page tables.
 107          */
 108         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 109         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(pgd);
 110         __cpuc_flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
 111         outer_clean_range(__pa(&secondary_data), __pa(&secondary_data + 1));
 112
 113         /*
 114          * Now bring the CPU into our world.
 115          */
 116         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 117         if (ret == 0) {
 118                 unsigned long timeout;
 119
 120                 /*
 121                  * CPU was successfully started, wait for it
 122                  * to come online or time out.
 123                  */
 124                 timeout = jiffies + HZ;
 125                 while (time_before(jiffies, timeout)) {
 126                         if (cpu_online(cpu))
 127                                 break;
 128
 129                         udelay(10);
 130                         barrier();
 131                 }
 132
 133                 if (!cpu_online(cpu))
 134                         ret = -EIO;
 135         }
 136
 137         secondary_data.stack = NULL;
 138         secondary_data.pgdir = 0;
 139
 140         *pmd = __pmd(0);
 141         clean_pmd_entry(pmd);
 142         pgd_free(&init_mm, pgd);
 143
 144         if (ret) {
 145                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: processor failed to boot\n", cpu);
 146
 147                 /*
 148                  * FIXME: We need to clean up the new idle thread. --rmk
 149                  */
 150         }
 151
 152         return ret;
 153 }
 154
 155 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 156 /*
 157  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 158  */
 159 int __cpu_disable(void)
 160 {
 161         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 162         struct task_struct *p;
 163         int ret;
 164
 165         ret = mach_cpu_disable(cpu);
 166         if (ret)
 167                 return ret;
 168
 169         /*
 170          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 171          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 172          */
 173         set_cpu_online(cpu, false);
 174
 175         /*
 176          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 177          */
 178         migrate_irqs();
 179
 180         /*
 181          * Stop the local timer for this CPU.
 182          */
 183         local_timer_stop();
 184
 185         /*
 186          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 187          * from the vm mask set of all processes.
 188          */
 189         flush_cache_all();
 190         local_flush_tlb_all();
 191
 192         read_lock(&tasklist_lock);
 193         for_each_process(p) {
 194                 if (p->mm)
 195                         cpumask_clear_cpu(cpu, mm_cpumask(p->mm));
 196         }
 197         read_unlock(&tasklist_lock);
 198
 199         return 0;
 200 }
 201
 202 /*
 203  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 204  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 205  */
 206 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 207 {
 208         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 209                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 214  *
 215  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 216  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 217  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 218  * out of idle fixes this.
 219  */
 220 void __ref cpu_die(void)
 221 {
 222         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 223
 224         local_irq_disable();
 225         idle_task_exit();
 226
 227         /*
 228          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 229          * CPU) specific
 230          */
 231         platform_cpu_die(cpu);
 232
 233         /*
 234          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 235          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 236          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 237          */
 238         __asm__("mov    sp, %0\n"
 239         "       b       secondary_start_kernel"
 240                 :
 241                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 242 }
 243 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 244
 245 /*
 246  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 247  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 248  */
 249 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 250 {
 251         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 252         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 253
 254         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 255
 256         /*
 257          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 258          * reference and switch to it.
 259          */
 260         atomic_inc(&mm->mm_users);
 261         atomic_inc(&mm->mm_count);
 262         current->active_mm = mm;
 263         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 264         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 265         enter_lazy_tlb(mm, current);
 266         local_flush_tlb_all();
 267
 268         cpu_init();
 269         preempt_disable();
 270
 271         /*
 272          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 273          */
 274         platform_secondary_init(cpu);
 275
 276         /*
 277          * Enable local interrupts.
 278          */
 279         notify_cpu_starting(cpu);
 280         local_irq_enable();
 281         local_fiq_enable();
 282
 283         /*
 284          * Setup the percpu timer for this CPU.
 285          */
 286         percpu_timer_setup();
 287
 288         calibrate_delay();
 289
 290         smp_store_cpu_info(cpu);
 291
 292         /*
 293          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue
 294          */
 295         set_cpu_online(cpu, true);
 296
 297         /*
 298          * OK, it's off to the idle thread for us
 299          */
 300         cpu_idle();
 301 }
 302
 303 /*
 304  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 305  * per-processor storage.
 306  */
 307 void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 308 {
 309         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 310
 311         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 312 }
 313
 314 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 315 {
 316         int cpu;
 317         unsigned long bogosum = 0;
 318
 319         for_each_online_cpu(cpu)
 320                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 321
 322         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 323                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 324                num_online_cpus(),
 325                bogosum / (500000/HZ),
 326                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 327 }
 328
 329 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 330 {
 331         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 332
 333         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 334 }
 335
 336 static void send_ipi_message(const struct cpumask *mask, enum ipi_msg_type msg)
 337 {
 338         unsigned long flags;
 339         unsigned int cpu;
 340
 341         local_irq_save(flags);
 342
 343         for_each_cpu(cpu, mask) {
 344                 struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 345
 346                 spin_lock(&ipi->lock);
 347                 ipi->bits |= 1 << msg;
 348                 spin_unlock(&ipi->lock);
 349         }
 350
 351         /*
 352          * Call the platform specific cross-CPU call function.
 353          */
 354         smp_cross_call(mask);
 355
 356         local_irq_restore(flags);
 357 }
 358
 359 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 360 {
 361         send_ipi_message(mask, IPI_CALL_FUNC);
 362 }
 363
 364 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 365 {
 366         send_ipi_message(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 367 }
 368
 369 void show_ipi_list(struct seq_file *p)
 370 {
 371         unsigned int cpu;
 372
 373         seq_puts(p, "IPI:");
 374
 375         for_each_present_cpu(cpu)
 376                 seq_printf(p, " %10lu", per_cpu(ipi_data, cpu).ipi_count);
 377
 378         seq_putc(p, '\n');
 379 }
 380
 381 void show_local_irqs(struct seq_file *p)
 382 {
 383         unsigned int cpu;
 384
 385         seq_printf(p, "LOC: ");
 386
 387         for_each_present_cpu(cpu)
 388                 seq_printf(p, "%10u ", irq_stat[cpu].local_timer_irqs);
 389
 390         seq_putc(p, '\n');
 391 }
 392
 393 /*
 394  * Timer (local or broadcast) support
 395  */
 396 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, percpu_clockevent);
 397
 398 static void ipi_timer(void)
 399 {
 400         struct clock_event_device *evt = &__get_cpu_var(percpu_clockevent);
 401         irq_enter();
 402         evt->event_handler(evt);
 403         irq_exit();
 404 }
 405
 406 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
 407 asmlinkage void __exception do_local_timer(struct pt_regs *regs)
 408 {
 409         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 410         int cpu = smp_processor_id();
 411
 412         if (local_timer_ack()) {
 413                 irq_stat[cpu].local_timer_irqs++;
 414                 ipi_timer();
 415         }
 416
 417         set_irq_regs(old_regs);
 418 }
 419 #endif
 420
 421 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 422 static void smp_timer_broadcast(const struct cpumask *mask)
 423 {
 424         send_ipi_message(mask, IPI_TIMER);
 425 }
 426
 427 static void broadcast_timer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 428         struct clock_event_device *evt)
 429 {
 430 }
 431
 432 static void local_timer_setup(struct clock_event_device *evt)
 433 {
 434         evt->name       = "dummy_timer";
 435         evt->features   = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT |
 436                           CLOCK_EVT_FEAT_PERIODIC |
 437                           CLOCK_EVT_FEAT_DUMMY;
 438         evt->rating     = 400;
 439         evt->mult       = 1;
 440         evt->set_mode   = broadcast_timer_set_mode;
 441         evt->broadcast  = smp_timer_broadcast;
 442
 443         clockevents_register_device(evt);
 444 }
 445 #endif
 446
 447 void __cpuinit percpu_timer_setup(void)
 448 {
 449         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 450         struct clock_event_device *evt = &per_cpu(percpu_clockevent, cpu);
 451
 452         evt->cpumask = cpumask_of(cpu);
 453
 454         local_timer_setup(evt);
 455 }
 456
 457 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
 458
 459 /*
 460  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 461  */
 462 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 463 {
 464         spin_lock(&stop_lock);
 465         printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 466         dump_stack();
 467         spin_unlock(&stop_lock);
 468
 469         set_cpu_online(cpu, false);
 470
 471         local_fiq_disable();
 472         local_irq_disable();
 473
 474         while (1)
 475                 cpu_relax();
 476 }
 477
 478 /*
 479  * Main handler for inter-processor interrupts
 480  *
 481  * For ARM, the ipimask now only identifies a single
 482  * category of IPI (Bit 1 IPIs have been replaced by a
 483  * different mechanism):
 484  *
 485  *  Bit 0 - Inter-processor function call
 486  */
 487 asmlinkage void __exception do_IPI(struct pt_regs *regs)
 488 {
 489         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 490         struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 491         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 492
 493         ipi->ipi_count++;
 494
 495         for (;;) {
 496                 unsigned long msgs;
 497
 498                 spin_lock(&ipi->lock);
 499                 msgs = ipi->bits;
 500                 ipi->bits = 0;
 501                 spin_unlock(&ipi->lock);
 502
 503                 if (!msgs)
 504                         break;
 505
 506                 do {
 507                         unsigned nextmsg;
 508
 509                         nextmsg = msgs & -msgs;
 510                         msgs &= ~nextmsg;
 511                         nextmsg = ffz(~nextmsg);
 512
 513                         switch (nextmsg) {
 514                         case IPI_TIMER:
 515                                 ipi_timer();
 516                                 break;
 517
 518                         case IPI_RESCHEDULE:
 519                                 /*
 520                                  * nothing more to do - eveything is
 521                                  * done on the interrupt return path
 522                                  */
 523                                 break;
 524
 525                         case IPI_CALL_FUNC:
 526                                 generic_smp_call_function_interrupt();
 527                                 break;
 528
 529                         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 530                                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 531                                 break;
 532
 533                         case IPI_CPU_STOP:
 534                                 ipi_cpu_stop(cpu);
 535                                 break;
 536
 537                         default:
 538                                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 539                                        cpu, nextmsg);
 540                                 break;
 541                         }
 542                 } while (msgs);
 543         }
 544
 545         set_irq_regs(old_regs);
 546 }
 547
 548 void smp_send_reschedule(int cpu)
 549 {
 550         send_ipi_message(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 551 }
 552
 553 void smp_send_stop(void)
 554 {
 555         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 556         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 557         send_ipi_message(&mask, IPI_CPU_STOP);
 558 }
 559
 560 /*
 561  * not supported here
 562  */
 563 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 564 {
 565         return -EINVAL;
 566 }
 567
 568 static void
 569 on_each_cpu_mask(void (*func)(void *), void *info, int wait,
 570                 const struct cpumask *mask)
 571 {
 572         preempt_disable();
 573
 574         smp_call_function_many(mask, func, info, wait);
 575         if (cpumask_test_cpu(smp_processor_id(), mask))
 576                 func(info);
 577
 578         preempt_enable();
 579 }
 580
 581 /**********************************************************************/
 582
 583 /*
 584  * TLB operations
 585  */
 586 struct tlb_args {
 587         struct vm_area_struct *ta_vma;
 588         unsigned long ta_start;
 589         unsigned long ta_end;
 590 };
 591
 592 static inline void ipi_flush_tlb_all(void *ignored)
 593 {
 594         local_flush_tlb_all();
 595 }
 596
 597 static inline void ipi_flush_tlb_mm(void *arg)
 598 {
 599         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *)arg;
 600
 601         local_flush_tlb_mm(mm);
 602 }
 603
 604 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
 605 {
 606         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 607
 608         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
 609 }
 610
 611 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_page(void *arg)
 612 {
 613         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 614
 615         local_flush_tlb_kernel_page(ta->ta_start);
 616 }
 617
 618 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
 619 {
 620         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 621
 622         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
 623 }
 624
 625 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
 626 {
 627         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 628
 629         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
 630 }
 631
 632 void flush_tlb_all(void)
 633 {
 634         if (tlb_ops_need_broadcast())
 635                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_all, NULL, 1);
 636         else
 637                 local_flush_tlb_all();
 638 }
 639
 640 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 641 {
 642         if (tlb_ops_need_broadcast())
 643                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_mm, mm, 1, mm_cpumask(mm));
 644         else
 645                 local_flush_tlb_mm(mm);
 646 }
 647
 648 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
 649 {
 650         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 651                 struct tlb_args ta;
 652                 ta.ta_vma = vma;
 653                 ta.ta_start = uaddr;
 654                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_page, &ta, 1, mm_cpumask(vma->vm_mm));
 655         } else
 656                 local_flush_tlb_page(vma, uaddr);
 657 }
 658
 659 void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
 660 {
 661         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 662                 struct tlb_args ta;
 663                 ta.ta_start = kaddr;
 664                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_page, &ta, 1);
 665         } else
 666                 local_flush_tlb_kernel_page(kaddr);
 667 }
 668
 669 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma,
 670                      unsigned long start, unsigned long end)
 671 {
 672         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 673                 struct tlb_args ta;
 674                 ta.ta_vma = vma;
 675                 ta.ta_start = start;
 676                 ta.ta_end = end;
 677                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_range, &ta, 1, mm_cpumask(vma->vm_mm));
 678         } else
 679                 local_flush_tlb_range(vma, start, end);
 680 }
 681
 682 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
 683 {
 684         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 685                 struct tlb_args ta;
 686                 ta.ta_start = start;
 687                 ta.ta_end = end;
 688                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1);
 689         } else
 690                 local_flush_tlb_kernel_range(start, end);
 691 }