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
  36 /*
  37  * bitmask of present and online CPUs.
  38  * The present bitmask indicates that the CPU is physically present.
  39  * The online bitmask indicates that the CPU is up and running.
  40  */
  41 cpumask_t cpu_possible_map;
  42 EXPORT_SYMBOL(cpu_possible_map);
  43 cpumask_t cpu_online_map;
  44 EXPORT_SYMBOL(cpu_online_map);
  45
  46 /*
  47  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  48  * so we need some other way of telling a new secondary core
  49  * where to place its SVC stack
  50  */
  51 struct secondary_data secondary_data;
  52
  53 /*
  54  * structures for inter-processor calls
  55  * - A collection of single bit ipi messages.
  56  */
  57 struct ipi_data {
  58         spinlock_t lock;
  59         unsigned long ipi_count;
  60         unsigned long bits;
  61 };
  62
  63 static DEFINE_PER_CPU(struct ipi_data, ipi_data) = {
  64         .lock   = SPIN_LOCK_UNLOCKED,
  65 };
  66
  67 enum ipi_msg_type {
  68         IPI_TIMER,
  69         IPI_RESCHEDULE,
  70         IPI_CALL_FUNC,
  71         IPI_CPU_STOP,
  72 };
  73
  74 struct smp_call_struct {
  75         void (*func)(void *info);
  76         void *info;
  77         int wait;
  78         cpumask_t pending;
  79         cpumask_t unfinished;
  80 };
  81
  82 static struct smp_call_struct * volatile smp_call_function_data;
  83 static DEFINE_SPINLOCK(smp_call_function_lock);
  84
  85 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu)
  86 {
  87         struct cpuinfo_arm *ci = &per_cpu(cpu_data, cpu);
  88         struct task_struct *idle = ci->idle;
  89         pgd_t *pgd;
  90         pmd_t *pmd;
  91         int ret;
  92
  93         /*
  94          * Spawn a new process manually, if not already done.
  95          * Grab a pointer to its task struct so we can mess with it
  96          */
  97         if (!idle) {
  98                 idle = fork_idle(cpu);
  99                 if (IS_ERR(idle)) {
 100                         printk(KERN_ERR "CPU%u: fork() failed\n", cpu);
 101                         return PTR_ERR(idle);
 102                 }
 103                 ci->idle = idle;
 104         }
 105
 106         /*
 107          * Allocate initial page tables to allow the new CPU to
 108          * enable the MMU safely.  This essentially means a set
 109          * of our "standard" page tables, with the addition of
 110          * a 1:1 mapping for the physical address of the kernel.
 111          */
 112         pgd = pgd_alloc(&init_mm);
 113         pmd = pmd_offset(pgd, PHYS_OFFSET);
 114         *pmd = __pmd((PHYS_OFFSET & PGDIR_MASK) |
 115                      PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE);
 116
 117         /*
 118          * We need to tell the secondary core where to find
 119          * its stack and the page tables.
 120          */
 121         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 122         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(pgd);
 123         wmb();
 124
 125         /*
 126          * Now bring the CPU into our world.
 127          */
 128         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 129         if (ret == 0) {
 130                 unsigned long timeout;
 131
 132                 /*
 133                  * CPU was successfully started, wait for it
 134                  * to come online or time out.
 135                  */
 136                 timeout = jiffies + HZ;
 137                 while (time_before(jiffies, timeout)) {
 138                         if (cpu_online(cpu))
 139                                 break;
 140
 141                         udelay(10);
 142                         barrier();
 143                 }
 144
 145                 if (!cpu_online(cpu))
 146                         ret = -EIO;
 147         }
 148
 149         secondary_data.stack = NULL;
 150         secondary_data.pgdir = 0;
 151
 152         *pmd_offset(pgd, PHYS_OFFSET) = __pmd(0);
 153         pgd_free(pgd);
 154
 155         if (ret) {
 156                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: processor failed to boot\n", cpu);
 157
 158                 /*
 159                  * FIXME: We need to clean up the new idle thread. --rmk
 160                  */
 161         }
 162
 163         return ret;
 164 }
 165
 166 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 167 /*
 168  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 169  */
 170 int __cpuexit __cpu_disable(void)
 171 {
 172         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 173         struct task_struct *p;
 174         int ret;
 175
 176         ret = mach_cpu_disable(cpu);
 177         if (ret)
 178                 return ret;
 179
 180         /*
 181          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 182          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 183          */
 184         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 185
 186         /*
 187          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 188          */
 189         migrate_irqs();
 190
 191         /*
 192          * Stop the local timer for this CPU.
 193          */
 194         local_timer_stop(cpu);
 195
 196         /*
 197          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 198          * from the vm mask set of all processes.
 199          */
 200         flush_cache_all();
 201         local_flush_tlb_all();
 202
 203         read_lock(&tasklist_lock);
 204         for_each_process(p) {
 205                 if (p->mm)
 206                         cpu_clear(cpu, p->mm->cpu_vm_mask);
 207         }
 208         read_unlock(&tasklist_lock);
 209
 210         return 0;
 211 }
 212
 213 /*
 214  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 215  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 216  */
 217 void __cpuexit __cpu_die(unsigned int cpu)
 218 {
 219         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 220                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 225  *
 226  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 227  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 228  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 229  * out of idle fixes this.
 230  */
 231 void __cpuexit cpu_die(void)
 232 {
 233         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 234
 235         local_irq_disable();
 236         idle_task_exit();
 237
 238         /*
 239          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 240          * CPU) specific
 241          */
 242         platform_cpu_die(cpu);
 243
 244         /*
 245          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 246          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 247          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 248          */
 249         __asm__("mov    sp, %0\n"
 250         "       b       secondary_start_kernel"
 251                 :
 252                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 253 }
 254 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 255
 256 /*
 257  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 258  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 259  */
 260 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 261 {
 262         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 263         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 264
 265         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 266
 267         /*
 268          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 269          * reference and switch to it.
 270          */
 271         atomic_inc(&mm->mm_users);
 272         atomic_inc(&mm->mm_count);
 273         current->active_mm = mm;
 274         cpu_set(cpu, mm->cpu_vm_mask);
 275         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 276         enter_lazy_tlb(mm, current);
 277         local_flush_tlb_all();
 278
 279         cpu_init();
 280         preempt_disable();
 281
 282         /*
 283          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 284          */
 285         platform_secondary_init(cpu);
 286
 287         /*
 288          * Enable local interrupts.
 289          */
 290         local_irq_enable();
 291         local_fiq_enable();
 292
 293         calibrate_delay();
 294
 295         smp_store_cpu_info(cpu);
 296
 297         /*
 298          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue
 299          */
 300         cpu_set(cpu, cpu_online_map);
 301
 302         /*
 303          * Setup local timer for this CPU.
 304          */
 305         local_timer_setup(cpu);
 306
 307         /*
 308          * OK, it's off to the idle thread for us
 309          */
 310         cpu_idle();
 311 }
 312
 313 /*
 314  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 315  * per-processor storage.
 316  */
 317 void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 318 {
 319         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 320
 321         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 322 }
 323
 324 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 325 {
 326         int cpu;
 327         unsigned long bogosum = 0;
 328
 329         for_each_online_cpu(cpu)
 330                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 331
 332         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 333                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 334                num_online_cpus(),
 335                bogosum / (500000/HZ),
 336                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 337 }
 338
 339 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 340 {
 341         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 342
 343         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 344 }
 345
 346 static void send_ipi_message(cpumask_t callmap, enum ipi_msg_type msg)
 347 {
 348         unsigned long flags;
 349         unsigned int cpu;
 350
 351         local_irq_save(flags);
 352
 353         for_each_cpu_mask(cpu, callmap) {
 354                 struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 355
 356                 spin_lock(&ipi->lock);
 357                 ipi->bits |= 1 << msg;
 358                 spin_unlock(&ipi->lock);
 359         }
 360
 361         /*
 362          * Call the platform specific cross-CPU call function.
 363          */
 364         smp_cross_call(callmap);
 365
 366         local_irq_restore(flags);
 367 }
 368
 369 /*
 370  * You must not call this function with disabled interrupts, from a
 371  * hardware interrupt handler, nor from a bottom half handler.
 372  */
 373 static int smp_call_function_on_cpu(void (*func)(void *info), void *info,
 374                                     int retry, int wait, cpumask_t callmap)
 375 {
 376         struct smp_call_struct data;
 377         unsigned long timeout;
 378         int ret = 0;
 379
 380         data.func = func;
 381         data.info = info;
 382         data.wait = wait;
 383
 384         cpu_clear(smp_processor_id(), callmap);
 385         if (cpus_empty(callmap))
 386                 goto out;
 387
 388         data.pending = callmap;
 389         if (wait)
 390                 data.unfinished = callmap;
 391
 392         /*
 393          * try to get the mutex on smp_call_function_data
 394          */
 395         spin_lock(&smp_call_function_lock);
 396         smp_call_function_data = &data;
 397
 398         send_ipi_message(callmap, IPI_CALL_FUNC);
 399
 400         timeout = jiffies + HZ;
 401         while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 402                 barrier();
 403
 404         /*
 405          * did we time out?
 406          */
 407         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 408                 /*
 409                  * this may be causing our panic - report it
 410                  */
 411                 printk(KERN_CRIT
 412                        "CPU%u: smp_call_function timeout for %p(%p)\n"
 413                        "      callmap %lx pending %lx, %swait\n",
 414                        smp_processor_id(), func, info, *cpus_addr(callmap),
 415                        *cpus_addr(data.pending), wait ? "" : "no ");
 416
 417                 /*
 418                  * TRACE
 419                  */
 420                 timeout = jiffies + (5 * HZ);
 421                 while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 422                         barrier();
 423
 424                 if (cpus_empty(data.pending))
 425                         printk(KERN_CRIT "     RESOLVED\n");
 426                 else
 427                         printk(KERN_CRIT "     STILL STUCK\n");
 428         }
 429
 430         /*
 431          * whatever happened, we're done with the data, so release it
 432          */
 433         smp_call_function_data = NULL;
 434         spin_unlock(&smp_call_function_lock);
 435
 436         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 437                 ret = -ETIMEDOUT;
 438                 goto out;
 439         }
 440
 441         if (wait)
 442                 while (!cpus_empty(data.unfinished))
 443                         barrier();
 444  out:
 445
 446         return 0;
 447 }
 448
 449 int smp_call_function(void (*func)(void *info), void *info, int retry,
 450                       int wait)
 451 {
 452         return smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait,
 453                                         cpu_online_map);
 454 }
 455 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_function);
 456
 457 void show_ipi_list(struct seq_file *p)
 458 {
 459         unsigned int cpu;
 460
 461         seq_puts(p, "IPI:");
 462
 463         for_each_present_cpu(cpu)
 464                 seq_printf(p, " %10lu", per_cpu(ipi_data, cpu).ipi_count);
 465
 466         seq_putc(p, '\n');
 467 }
 468
 469 void show_local_irqs(struct seq_file *p)
 470 {
 471         unsigned int cpu;
 472
 473         seq_printf(p, "LOC: ");
 474
 475         for_each_present_cpu(cpu)
 476                 seq_printf(p, "%10u ", irq_stat[cpu].local_timer_irqs);
 477
 478         seq_putc(p, '\n');
 479 }
 480
 481 static void ipi_timer(void)
 482 {
 483         irq_enter();
 484         profile_tick(CPU_PROFILING);
 485         update_process_times(user_mode(get_irq_regs()));
 486         irq_exit();
 487 }
 488
 489 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
 490 asmlinkage void __exception do_local_timer(struct pt_regs *regs)
 491 {
 492         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 493         int cpu = smp_processor_id();
 494
 495         if (local_timer_ack()) {
 496                 irq_stat[cpu].local_timer_irqs++;
 497                 ipi_timer();
 498         }
 499
 500         set_irq_regs(old_regs);
 501 }
 502 #endif
 503
 504 /*
 505  * ipi_call_function - handle IPI from smp_call_function()
 506  *
 507  * Note that we copy data out of the cross-call structure and then
 508  * let the caller know that we're here and have done with their data
 509  */
 510 static void ipi_call_function(unsigned int cpu)
 511 {
 512         struct smp_call_struct *data = smp_call_function_data;
 513         void (*func)(void *info) = data->func;
 514         void *info = data->info;
 515         int wait = data->wait;
 516
 517         cpu_clear(cpu, data->pending);
 518
 519         func(info);
 520
 521         if (wait)
 522                 cpu_clear(cpu, data->unfinished);
 523 }
 524
 525 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
 526
 527 /*
 528  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 529  */
 530 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 531 {
 532         spin_lock(&stop_lock);
 533         printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 534         dump_stack();
 535         spin_unlock(&stop_lock);
 536
 537         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 538
 539         local_fiq_disable();
 540         local_irq_disable();
 541
 542         while (1)
 543                 cpu_relax();
 544 }
 545
 546 /*
 547  * Main handler for inter-processor interrupts
 548  *
 549  * For ARM, the ipimask now only identifies a single
 550  * category of IPI (Bit 1 IPIs have been replaced by a
 551  * different mechanism):
 552  *
 553  *  Bit 0 - Inter-processor function call
 554  */
 555 asmlinkage void __exception do_IPI(struct pt_regs *regs)
 556 {
 557         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 558         struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 559         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 560
 561         ipi->ipi_count++;
 562
 563         for (;;) {
 564                 unsigned long msgs;
 565
 566                 spin_lock(&ipi->lock);
 567                 msgs = ipi->bits;
 568                 ipi->bits = 0;
 569                 spin_unlock(&ipi->lock);
 570
 571                 if (!msgs)
 572                         break;
 573
 574                 do {
 575                         unsigned nextmsg;
 576
 577                         nextmsg = msgs & -msgs;
 578                         msgs &= ~nextmsg;
 579                         nextmsg = ffz(~nextmsg);
 580
 581                         switch (nextmsg) {
 582                         case IPI_TIMER:
 583                                 ipi_timer();
 584                                 break;
 585
 586                         case IPI_RESCHEDULE:
 587                                 /*
 588                                  * nothing more to do - eveything is
 589                                  * done on the interrupt return path
 590                                  */
 591                                 break;
 592
 593                         case IPI_CALL_FUNC:
 594                                 ipi_call_function(cpu);
 595                                 break;
 596
 597                         case IPI_CPU_STOP:
 598                                 ipi_cpu_stop(cpu);
 599                                 break;
 600
 601                         default:
 602                                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 603                                        cpu, nextmsg);
 604                                 break;
 605                         }
 606                 } while (msgs);
 607         }
 608
 609         set_irq_regs(old_regs);
 610 }
 611
 612 void smp_send_reschedule(int cpu)
 613 {
 614         send_ipi_message(cpumask_of_cpu(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 615 }
 616
 617 void smp_send_timer(void)
 618 {
 619         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 620         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 621         send_ipi_message(mask, IPI_TIMER);
 622 }
 623
 624 void smp_send_stop(void)
 625 {
 626         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 627         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 628         send_ipi_message(mask, IPI_CPU_STOP);
 629 }
 630
 631 /*
 632  * not supported here
 633  */
 634 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 635 {
 636         return -EINVAL;
 637 }
 638
 639 static int
 640 on_each_cpu_mask(void (*func)(void *), void *info, int retry, int wait,
 641                  cpumask_t mask)
 642 {
 643         int ret = 0;
 644
 645         preempt_disable();
 646
 647         ret = smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait, mask);
 648         if (cpu_isset(smp_processor_id(), mask))
 649                 func(info);
 650
 651         preempt_enable();
 652
 653         return ret;
 654 }
 655
 656 /**********************************************************************/
 657
 658 /*
 659  * TLB operations
 660  */
 661 struct tlb_args {
 662         struct vm_area_struct *ta_vma;
 663         unsigned long ta_start;
 664         unsigned long ta_end;
 665 };
 666
 667 static inline void ipi_flush_tlb_all(void *ignored)
 668 {
 669         local_flush_tlb_all();
 670 }
 671
 672 static inline void ipi_flush_tlb_mm(void *arg)
 673 {
 674         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *)arg;
 675
 676         local_flush_tlb_mm(mm);
 677 }
 678
 679 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
 680 {
 681         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 682
 683         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
 684 }
 685
 686 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_page(void *arg)
 687 {
 688         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 689
 690         local_flush_tlb_kernel_page(ta->ta_start);
 691 }
 692
 693 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
 694 {
 695         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 696
 697         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
 698 }
 699
 700 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
 701 {
 702         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 703
 704         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
 705 }
 706
 707 void flush_tlb_all(void)
 708 {
 709         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_all, NULL, 1, 1);
 710 }
 711
 712 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 713 {
 714         cpumask_t mask = mm->cpu_vm_mask;
 715
 716         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_mm, mm, 1, 1, mask);
 717 }
 718
 719 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
 720 {
 721         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 722         struct tlb_args ta;
 723
 724         ta.ta_vma = vma;
 725         ta.ta_start = uaddr;
 726
 727         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_page, &ta, 1, 1, mask);
 728 }
 729
 730 void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
 731 {
 732         struct tlb_args ta;
 733
 734         ta.ta_start = kaddr;
 735
 736         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_page, &ta, 1, 1);
 737 }
 738
 739 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma,
 740                      unsigned long start, unsigned long end)
 741 {
 742         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 743         struct tlb_args ta;
 744
 745         ta.ta_vma = vma;
 746         ta.ta_start = start;
 747         ta.ta_end = end;
 748
 749         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_range, &ta, 1, 1, mask);
 750 }
 751
 752 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
 753 {
 754         struct tlb_args ta;
 755
 756         ta.ta_start = start;
 757         ta.ta_end = end;
 758
 759         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1, 1);
 760 }