arch/x86_64/kernel/smp.c

   1 /*
   2  *      Intel SMP support routines.
   3  *
   4  *      (c) 1995 Alan Cox, Building #3 <alan@redhat.com>
   5  *      (c) 1998-99, 2000 Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
   6  *      (c) 2002,2003 Andi Kleen, SuSE Labs.
   7  *
   8  *      This code is released under the GNU General Public License version 2 or
   9  *      later.
  10  */
  11
  12 #include <linux/init.h>
  13
  14 #include <linux/mm.h>
  15 #include <linux/irq.h>
  16 #include <linux/delay.h>
  17 #include <linux/spinlock.h>
  18 #include <linux/smp_lock.h>
  19 #include <linux/smp.h>
  20 #include <linux/kernel_stat.h>
  21 #include <linux/mc146818rtc.h>
  22 #include <linux/interrupt.h>
  23
  24 #include <asm/mtrr.h>
  25 #include <asm/pgalloc.h>
  26 #include <asm/tlbflush.h>
  27 #include <asm/mach_apic.h>
  28 #include <asm/mmu_context.h>
  29 #include <asm/proto.h>
  30 #include <asm/apicdef.h>
  31
  32 /*
  33  *      Smarter SMP flushing macros.
  34  *              c/o Linus Torvalds.
  35  *
  36  *      These mean you can really definitely utterly forget about
  37  *      writing to user space from interrupts. (Its not allowed anyway).
  38  *
  39  *      Optimizations Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
  40  */
  41
  42 static cpumask_t flush_cpumask;
  43 static struct mm_struct * flush_mm;
  44 static unsigned long flush_va;
  45 static DEFINE_SPINLOCK(tlbstate_lock);
  46 #define FLUSH_ALL       -1ULL
  47
  48 /*
  49  * We cannot call mmdrop() because we are in interrupt context,
  50  * instead update mm->cpu_vm_mask.
  51  */
  52 static inline void leave_mm (unsigned long cpu)
  53 {
  54         if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_OK)
  55                 BUG();
  56         clear_bit(cpu, &read_pda(active_mm)->cpu_vm_mask);
  57         load_cr3(swapper_pg_dir);
  58 }
  59
  60 /*
  61  *
  62  * The flush IPI assumes that a thread switch happens in this order:
  63  * [cpu0: the cpu that switches]
  64  * 1) switch_mm() either 1a) or 1b)
  65  * 1a) thread switch to a different mm
  66  * 1a1) clear_bit(cpu, &old_mm->cpu_vm_mask);
  67  *      Stop ipi delivery for the old mm. This is not synchronized with
  68  *      the other cpus, but smp_invalidate_interrupt ignore flush ipis
  69  *      for the wrong mm, and in the worst case we perform a superfluous
  70  *      tlb flush.
  71  * 1a2) set cpu mmu_state to TLBSTATE_OK
  72  *      Now the smp_invalidate_interrupt won't call leave_mm if cpu0
  73  *      was in lazy tlb mode.
  74  * 1a3) update cpu active_mm
  75  *      Now cpu0 accepts tlb flushes for the new mm.
  76  * 1a4) set_bit(cpu, &new_mm->cpu_vm_mask);
  77  *      Now the other cpus will send tlb flush ipis.
  78  * 1a4) change cr3.
  79  * 1b) thread switch without mm change
  80  *      cpu active_mm is correct, cpu0 already handles
  81  *      flush ipis.
  82  * 1b1) set cpu mmu_state to TLBSTATE_OK
  83  * 1b2) test_and_set the cpu bit in cpu_vm_mask.
  84  *      Atomically set the bit [other cpus will start sending flush ipis],
  85  *      and test the bit.
  86  * 1b3) if the bit was 0: leave_mm was called, flush the tlb.
  87  * 2) switch %%esp, ie current
  88  *
  89  * The interrupt must handle 2 special cases:
  90  * - cr3 is changed before %%esp, ie. it cannot use current->{active_,}mm.
  91  * - the cpu performs speculative tlb reads, i.e. even if the cpu only
  92  *   runs in kernel space, the cpu could load tlb entries for user space
  93  *   pages.
  94  *
  95  * The good news is that cpu mmu_state is local to each cpu, no
  96  * write/read ordering problems.
  97  */
  98
  99 /*
 100  * TLB flush IPI:
 101  *
 102  * 1) Flush the tlb entries if the cpu uses the mm that's being flushed.
 103  * 2) Leave the mm if we are in the lazy tlb mode.
 104  */
 105
 106 asmlinkage void smp_invalidate_interrupt (void)
 107 {
 108         unsigned long cpu;
 109
 110         cpu = get_cpu();
 111
 112         if (!cpu_isset(cpu, flush_cpumask))
 113                 goto out;
 114                 /*
 115                  * This was a BUG() but until someone can quote me the
 116                  * line from the intel manual that guarantees an IPI to
 117                  * multiple CPUs is retried _only_ on the erroring CPUs
 118                  * its staying as a return
 119                  *
 120                  * BUG();
 121                  */
 122
 123         if (flush_mm == read_pda(active_mm)) {
 124                 if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_OK) {
 125                         if (flush_va == FLUSH_ALL)
 126                                 local_flush_tlb();
 127                         else
 128                                 __flush_tlb_one(flush_va);
 129                 } else
 130                         leave_mm(cpu);
 131         }
 132 out:
 133         ack_APIC_irq();
 134         cpu_clear(cpu, flush_cpumask);
 135         put_cpu_no_resched();
 136 }
 137
 138 static void flush_tlb_others(cpumask_t cpumask, struct mm_struct *mm,
 139                                                 unsigned long va)
 140 {
 141         cpumask_t tmp;
 142         /*
 143          * A couple of (to be removed) sanity checks:
 144          *
 145          * - we do not send IPIs to not-yet booted CPUs.
 146          * - current CPU must not be in mask
 147          * - mask must exist :)
 148          */
 149         BUG_ON(cpus_empty(cpumask));
 150         cpus_and(tmp, cpumask, cpu_online_map);
 151         BUG_ON(!cpus_equal(tmp, cpumask));
 152         BUG_ON(cpu_isset(smp_processor_id(), cpumask));
 153         if (!mm)
 154                 BUG();
 155
 156         /*
 157          * I'm not happy about this global shared spinlock in the
 158          * MM hot path, but we'll see how contended it is.
 159          * Temporarily this turns IRQs off, so that lockups are
 160          * detected by the NMI watchdog.
 161          */
 162         spin_lock(&tlbstate_lock);
 163
 164         flush_mm = mm;
 165         flush_va = va;
 166         cpus_or(flush_cpumask, cpumask, flush_cpumask);
 167
 168         /*
 169          * We have to send the IPI only to
 170          * CPUs affected.
 171          */
 172         send_IPI_mask(cpumask, INVALIDATE_TLB_VECTOR);
 173
 174         while (!cpus_empty(flush_cpumask))
 175                 mb();   /* nothing. lockup detection does not belong here */;
 176
 177         flush_mm = NULL;
 178         flush_va = 0;
 179         spin_unlock(&tlbstate_lock);
 180 }
 181
 182 void flush_tlb_current_task(void)
 183 {
 184         struct mm_struct *mm = current->mm;
 185         cpumask_t cpu_mask;
 186
 187         preempt_disable();
 188         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
 189         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
 190
 191         local_flush_tlb();
 192         if (!cpus_empty(cpu_mask))
 193                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, FLUSH_ALL);
 194         preempt_enable();
 195 }
 196
 197 void flush_tlb_mm (struct mm_struct * mm)
 198 {
 199         cpumask_t cpu_mask;
 200
 201         preempt_disable();
 202         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
 203         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
 204
 205         if (current->active_mm == mm) {
 206                 if (current->mm)
 207                         local_flush_tlb();
 208                 else
 209                         leave_mm(smp_processor_id());
 210         }
 211         if (!cpus_empty(cpu_mask))
 212                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, FLUSH_ALL);
 213
 214         preempt_enable();
 215 }
 216
 217 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct * vma, unsigned long va)
 218 {
 219         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 220         cpumask_t cpu_mask;
 221
 222         preempt_disable();
 223         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
 224         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
 225
 226         if (current->active_mm == mm) {
 227                 if(current->mm)
 228                         __flush_tlb_one(va);
 229                  else
 230                         leave_mm(smp_processor_id());
 231         }
 232
 233         if (!cpus_empty(cpu_mask))
 234                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, va);
 235
 236         preempt_enable();
 237 }
 238
 239 static void do_flush_tlb_all(void* info)
 240 {
 241         unsigned long cpu = smp_processor_id();
 242
 243         __flush_tlb_all();
 244         if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_LAZY)
 245                 leave_mm(cpu);
 246 }
 247
 248 void flush_tlb_all(void)
 249 {
 250         on_each_cpu(do_flush_tlb_all, NULL, 1, 1);
 251 }
 252
 253 void smp_kdb_stop(void)
 254 {
 255         send_IPI_allbutself(KDB_VECTOR);
 256 }
 257
 258 /*
 259  * this function sends a 'reschedule' IPI to another CPU.
 260  * it goes straight through and wastes no time serializing
 261  * anything. Worst case is that we lose a reschedule ...
 262  */
 263
 264 void smp_send_reschedule(int cpu)
 265 {
 266         send_IPI_mask(cpumask_of_cpu(cpu), RESCHEDULE_VECTOR);
 267 }
 268
 269 /*
 270  * Structure and data for smp_call_function(). This is designed to minimise
 271  * static memory requirements. It also looks cleaner.
 272  */
 273 static DEFINE_SPINLOCK(call_lock);
 274
 275 struct call_data_struct {
 276         void (*func) (void *info);
 277         void *info;
 278         atomic_t started;
 279         atomic_t finished;
 280         int wait;
 281 };
 282
 283 static struct call_data_struct * call_data;
 284
 285 void lock_ipi_call_lock(void)
 286 {
 287         spin_lock_irq(&call_lock);
 288 }
 289
 290 void unlock_ipi_call_lock(void)
 291 {
 292         spin_unlock_irq(&call_lock);
 293 }
 294
 295 /*
 296  * this function sends a 'generic call function' IPI to one other CPU
 297  * in the system.
 298  *
 299  * cpu is a standard Linux logical CPU number.
 300  */
 301 static void
 302 __smp_call_function_single(int cpu, void (*func) (void *info), void *info,
 303                                 int nonatomic, int wait)
 304 {
 305         struct call_data_struct data;
 306         int cpus = 1;
 307
 308         data.func = func;
 309         data.info = info;
 310         atomic_set(&data.started, 0);
 311         data.wait = wait;
 312         if (wait)
 313                 atomic_set(&data.finished, 0);
 314
 315         call_data = &data;
 316         wmb();
 317         /* Send a message to all other CPUs and wait for them to respond */
 318         send_IPI_mask(cpumask_of_cpu(cpu), CALL_FUNCTION_VECTOR);
 319
 320         /* Wait for response */
 321         while (atomic_read(&data.started) != cpus)
 322                 cpu_relax();
 323
 324         if (!wait)
 325                 return;
 326
 327         while (atomic_read(&data.finished) != cpus)
 328                 cpu_relax();
 329 }
 330
 331 /*
 332  * smp_call_function_single - Run a function on another CPU
 333  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 334  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 335  * @nonatomic: Currently unused.
 336  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
 337  *
 338  * Retrurns 0 on success, else a negative status code.
 339  *
 340  * Does not return until the remote CPU is nearly ready to execute <func>
 341  * or is or has executed.
 342  */
 343
 344 int smp_call_function_single (int cpu, void (*func) (void *info), void *info,
 345         int nonatomic, int wait)
 346 {
 347         /* prevent preemption and reschedule on another processor */
 348         int me = get_cpu();
 349         if (cpu == me) {
 350                 WARN_ON(1);
 351                 put_cpu();
 352                 return -EBUSY;
 353         }
 354         spin_lock_bh(&call_lock);
 355         __smp_call_function_single(cpu, func, info, nonatomic, wait);
 356         spin_unlock_bh(&call_lock);
 357         put_cpu();
 358         return 0;
 359 }
 360
 361 /*
 362  * this function sends a 'generic call function' IPI to all other CPUs
 363  * in the system.
 364  */
 365 static void __smp_call_function (void (*func) (void *info), void *info,
 366                                 int nonatomic, int wait)
 367 {
 368         struct call_data_struct data;
 369         int cpus = num_online_cpus()-1;
 370
 371         if (!cpus)
 372                 return;
 373
 374         data.func = func;
 375         data.info = info;
 376         atomic_set(&data.started, 0);
 377         data.wait = wait;
 378         if (wait)
 379                 atomic_set(&data.finished, 0);
 380
 381         call_data = &data;
 382         wmb();
 383         /* Send a message to all other CPUs and wait for them to respond */
 384         send_IPI_allbutself(CALL_FUNCTION_VECTOR);
 385
 386         /* Wait for response */
 387         while (atomic_read(&data.started) != cpus)
 388                 cpu_relax();
 389
 390         if (!wait)
 391                 return;
 392
 393         while (atomic_read(&data.finished) != cpus)
 394                 cpu_relax();
 395 }
 396
 397 /*
 398  * smp_call_function - run a function on all other CPUs.
 399  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 400  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 401  * @nonatomic: currently unused.
 402  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed on other
 403  *        CPUs.
 404  *
 405  * Returns 0 on success, else a negative status code. Does not return until
 406  * remote CPUs are nearly ready to execute func or are or have executed.
 407  *
 408  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
 409  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
 410  * Actually there are a few legal cases, like panic.
 411  */
 412 int smp_call_function (void (*func) (void *info), void *info, int nonatomic,
 413                         int wait)
 414 {
 415         spin_lock(&call_lock);
 416         __smp_call_function(func,info,nonatomic,wait);
 417         spin_unlock(&call_lock);
 418         return 0;
 419 }
 420
 421 void smp_stop_cpu(void)
 422 {
 423         /*
 424          * Remove this CPU:
 425          */
 426         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_online_map);
 427         local_irq_disable();
 428         disable_local_APIC();
 429         local_irq_enable();
 430 }
 431
 432 static void smp_really_stop_cpu(void *dummy)
 433 {
 434         smp_stop_cpu();
 435         for (;;)
 436                 asm("hlt");
 437 }
 438
 439 void smp_send_stop(void)
 440 {
 441         int nolock = 0;
 442         if (reboot_force)
 443                 return;
 444         /* Don't deadlock on the call lock in panic */
 445         if (!spin_trylock(&call_lock)) {
 446                 /* ignore locking because we have paniced anyways */
 447                 nolock = 1;
 448         }
 449         __smp_call_function(smp_really_stop_cpu, NULL, 0, 0);
 450         if (!nolock)
 451                 spin_unlock(&call_lock);
 452
 453         local_irq_disable();
 454         disable_local_APIC();
 455         local_irq_enable();
 456 }
 457
 458 /*
 459  * Reschedule call back. Nothing to do,
 460  * all the work is done automatically when
 461  * we return from the interrupt.
 462  */
 463 asmlinkage void smp_reschedule_interrupt(void)
 464 {
 465         ack_APIC_irq();
 466 }
 467
 468 asmlinkage void smp_call_function_interrupt(void)
 469 {
 470         void (*func) (void *info) = call_data->func;
 471         void *info = call_data->info;
 472         int wait = call_data->wait;
 473
 474         ack_APIC_irq();
 475         /*
 476          * Notify initiating CPU that I've grabbed the data and am
 477          * about to execute the function
 478          */
 479         mb();
 480         atomic_inc(&call_data->started);
 481         /*
 482          * At this point the info structure may be out of scope unless wait==1
 483          */
 484         irq_enter();
 485         (*func)(info);
 486         irq_exit();
 487         if (wait) {
 488                 mb();
 489                 atomic_inc(&call_data->finished);
 490         }
 491 }
 492
 493 int safe_smp_processor_id(void)
 494 {
 495         int apicid, i;
 496
 497         if (disable_apic)
 498                 return 0;
 499
 500         apicid = hard_smp_processor_id();
 501         if (x86_cpu_to_apicid[apicid] == apicid)
 502                 return apicid;
 503
 504         for (i = 0; i < NR_CPUS; ++i) {
 505                 if (x86_cpu_to_apicid[i] == apicid)
 506                         return i;
 507         }
 508
 509         /* No entries in x86_cpu_to_apicid?  Either no MPS|ACPI,
 510          * or called too early.  Either way, we must be CPU 0. */
 511         if (x86_cpu_to_apicid[0] == BAD_APICID)
 512                 return 0;
 513
 514         return 0; /* Should not happen */
 515 }