kernel/cpu.c

   1 /* CPU control.
   2  * (C) 2001, 2002, 2003, 2004 Rusty Russell
   3  *
   4  * This code is licenced under the GPL.
   5  */
   6 #include <linux/proc_fs.h>
   7 #include <linux/smp.h>
   8 #include <linux/init.h>
   9 #include <linux/notifier.h>
  10 #include <linux/sched.h>
  11 #include <linux/unistd.h>
  12 #include <linux/cpu.h>
  13 #include <linux/export.h>
  14 #include <linux/kthread.h>
  15 #include <linux/stop_machine.h>
  16 #include <linux/mutex.h>
  17 #include <linux/gfp.h>
  18 #include <linux/suspend.h>
  19
  20 #ifdef CONFIG_SMP
  21 /* Serializes the updates to cpu_online_mask, cpu_present_mask */
  22 static DEFINE_MUTEX(cpu_add_remove_lock);
  23
  24 /*
  25  * The following two API's must be used when attempting
  26  * to serialize the updates to cpu_online_mask, cpu_present_mask.
  27  */
  28 void cpu_maps_update_begin(void)
  29 {
  30         mutex_lock(&cpu_add_remove_lock);
  31 }
  32
  33 void cpu_maps_update_done(void)
  34 {
  35         mutex_unlock(&cpu_add_remove_lock);
  36 }
  37
  38 static RAW_NOTIFIER_HEAD(cpu_chain);
  39
  40 /* If set, cpu_up and cpu_down will return -EBUSY and do nothing.
  41  * Should always be manipulated under cpu_add_remove_lock
  42  */
  43 static int cpu_hotplug_disabled;
  44
  45 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
  46
  47 static struct {
  48         struct task_struct *active_writer;
  49         struct mutex lock; /* Synchronizes accesses to refcount, */
  50         /*
  51          * Also blocks the new readers during
  52          * an ongoing cpu hotplug operation.
  53          */
  54         int refcount;
  55 } cpu_hotplug = {
  56         .active_writer = NULL,
  57         .lock = __MUTEX_INITIALIZER(cpu_hotplug.lock),
  58         .refcount = 0,
  59 };
  60
  61 void get_online_cpus(void)
  62 {
  63         might_sleep();
  64         if (cpu_hotplug.active_writer == current)
  65                 return;
  66         mutex_lock(&cpu_hotplug.lock);
  67         cpu_hotplug.refcount++;
  68         mutex_unlock(&cpu_hotplug.lock);
  69
  70 }
  71 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_online_cpus);
  72
  73 void put_online_cpus(void)
  74 {
  75         if (cpu_hotplug.active_writer == current)
  76                 return;
  77         mutex_lock(&cpu_hotplug.lock);
  78         if (!--cpu_hotplug.refcount && unlikely(cpu_hotplug.active_writer))
  79                 wake_up_process(cpu_hotplug.active_writer);
  80         mutex_unlock(&cpu_hotplug.lock);
  81
  82 }
  83 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_online_cpus);
  84
  85 /*
  86  * This ensures that the hotplug operation can begin only when the
  87  * refcount goes to zero.
  88  *
  89  * Note that during a cpu-hotplug operation, the new readers, if any,
  90  * will be blocked by the cpu_hotplug.lock
  91  *
  92  * Since cpu_hotplug_begin() is always called after invoking
  93  * cpu_maps_update_begin(), we can be sure that only one writer is active.
  94  *
  95  * Note that theoretically, there is a possibility of a livelock:
  96  * - Refcount goes to zero, last reader wakes up the sleeping
  97  *   writer.
  98  * - Last reader unlocks the cpu_hotplug.lock.
  99  * - A new reader arrives at this moment, bumps up the refcount.
 100  * - The writer acquires the cpu_hotplug.lock finds the refcount
 101  *   non zero and goes to sleep again.
 102  *
 103  * However, this is very difficult to achieve in practice since
 104  * get_online_cpus() not an api which is called all that often.
 105  *
 106  */
 107 static void cpu_hotplug_begin(void)
 108 {
 109         cpu_hotplug.active_writer = current;
 110
 111         for (;;) {
 112                 mutex_lock(&cpu_hotplug.lock);
 113                 if (likely(!cpu_hotplug.refcount))
 114                         break;
 115                 __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 116                 mutex_unlock(&cpu_hotplug.lock);
 117                 schedule();
 118         }
 119 }
 120
 121 static void cpu_hotplug_done(void)
 122 {
 123         cpu_hotplug.active_writer = NULL;
 124         mutex_unlock(&cpu_hotplug.lock);
 125 }
 126
 127 /*
 128  * Wait for currently running CPU hotplug operations to complete (if any) and
 129  * disable future CPU hotplug (from sysfs). The 'cpu_add_remove_lock' protects
 130  * the 'cpu_hotplug_disabled' flag. The same lock is also acquired by the
 131  * hotplug path before performing hotplug operations. So acquiring that lock
 132  * guarantees mutual exclusion from any currently running hotplug operations.
 133  */
 134 void cpu_hotplug_disable(void)
 135 {
 136         cpu_maps_update_begin();
 137         cpu_hotplug_disabled = 1;
 138         cpu_maps_update_done();
 139 }
 140
 141 void cpu_hotplug_enable(void)
 142 {
 143         cpu_maps_update_begin();
 144         cpu_hotplug_disabled = 0;
 145         cpu_maps_update_done();
 146 }
 147
 148 #else /* #if CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 149 static void cpu_hotplug_begin(void) {}
 150 static void cpu_hotplug_done(void) {}
 151 #endif  /* #else #if CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 152
 153 /* Need to know about CPUs going up/down? */
 154 int __ref register_cpu_notifier(struct notifier_block *nb)
 155 {
 156         int ret;
 157         cpu_maps_update_begin();
 158         ret = raw_notifier_chain_register(&cpu_chain, nb);
 159         cpu_maps_update_done();
 160         return ret;
 161 }
 162
 163 static int __cpu_notify(unsigned long val, void *v, int nr_to_call,
 164                         int *nr_calls)
 165 {
 166         int ret;
 167
 168         ret = __raw_notifier_call_chain(&cpu_chain, val, v, nr_to_call,
 169                                         nr_calls);
 170
 171         return notifier_to_errno(ret);
 172 }
 173
 174 static int cpu_notify(unsigned long val, void *v)
 175 {
 176         return __cpu_notify(val, v, -1, NULL);
 177 }
 178
 179 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 180
 181 static void cpu_notify_nofail(unsigned long val, void *v)
 182 {
 183         BUG_ON(cpu_notify(val, v));
 184 }
 185 EXPORT_SYMBOL(register_cpu_notifier);
 186
 187 void __ref unregister_cpu_notifier(struct notifier_block *nb)
 188 {
 189         cpu_maps_update_begin();
 190         raw_notifier_chain_unregister(&cpu_chain, nb);
 191         cpu_maps_update_done();
 192 }
 193 EXPORT_SYMBOL(unregister_cpu_notifier);
 194
 195 static inline void check_for_tasks(int cpu)
 196 {
 197         struct task_struct *p;
 198
 199         write_lock_irq(&tasklist_lock);
 200         for_each_process(p) {
 201                 if (task_cpu(p) == cpu && p->state == TASK_RUNNING &&
 202                     (!cputime_eq(p->utime, cputime_zero) ||
 203                      !cputime_eq(p->stime, cputime_zero)))
 204                         printk(KERN_WARNING "Task %s (pid = %d) is on cpu %d "
 205                                 "(state = %ld, flags = %x)\n",
 206                                 p->comm, task_pid_nr(p), cpu,
 207                                 p->state, p->flags);
 208         }
 209         write_unlock_irq(&tasklist_lock);
 210 }
 211
 212 struct take_cpu_down_param {
 213         unsigned long mod;
 214         void *hcpu;
 215 };
 216
 217 /* Take this CPU down. */
 218 static int __ref take_cpu_down(void *_param)
 219 {
 220         struct take_cpu_down_param *param = _param;
 221         int err;
 222
 223         /* Ensure this CPU doesn't handle any more interrupts. */
 224         err = __cpu_disable();
 225         if (err < 0)
 226                 return err;
 227
 228         cpu_notify(CPU_DYING | param->mod, param->hcpu);
 229         return 0;
 230 }
 231
 232 /* Requires cpu_add_remove_lock to be held */
 233 static int __ref _cpu_down(unsigned int cpu, int tasks_frozen)
 234 {
 235         int err, nr_calls = 0;
 236         void *hcpu = (void *)(long)cpu;
 237         unsigned long mod = tasks_frozen ? CPU_TASKS_FROZEN : 0;
 238         struct take_cpu_down_param tcd_param = {
 239                 .mod = mod,
 240                 .hcpu = hcpu,
 241         };
 242
 243         if (num_online_cpus() == 1)
 244                 return -EBUSY;
 245
 246         if (!cpu_online(cpu))
 247                 return -EINVAL;
 248
 249         cpu_hotplug_begin();
 250
 251         err = __cpu_notify(CPU_DOWN_PREPARE | mod, hcpu, -1, &nr_calls);
 252         if (err) {
 253                 nr_calls--;
 254                 __cpu_notify(CPU_DOWN_FAILED | mod, hcpu, nr_calls, NULL);
 255                 printk("%s: attempt to take down CPU %u failed\n",
 256                                 __func__, cpu);
 257                 goto out_release;
 258         }
 259
 260         err = __stop_machine(take_cpu_down, &tcd_param, cpumask_of(cpu));
 261         if (err) {
 262                 /* CPU didn't die: tell everyone.  Can't complain. */
 263                 cpu_notify_nofail(CPU_DOWN_FAILED | mod, hcpu);
 264
 265                 goto out_release;
 266         }
 267         BUG_ON(cpu_online(cpu));
 268
 269         /*
 270          * The migration_call() CPU_DYING callback will have removed all
 271          * runnable tasks from the cpu, there's only the idle task left now
 272          * that the migration thread is done doing the stop_machine thing.
 273          *
 274          * Wait for the stop thread to go away.
 275          */
 276         while (!idle_cpu(cpu))
 277                 cpu_relax();
 278
 279         /* This actually kills the CPU. */
 280         __cpu_die(cpu);
 281
 282         /* CPU is completely dead: tell everyone.  Too late to complain. */
 283         cpu_notify_nofail(CPU_DEAD | mod, hcpu);
 284
 285         check_for_tasks(cpu);
 286
 287 out_release:
 288         cpu_hotplug_done();
 289         if (!err)
 290                 cpu_notify_nofail(CPU_POST_DEAD | mod, hcpu);
 291         return err;
 292 }
 293
 294 int __ref cpu_down(unsigned int cpu)
 295 {
 296         int err;
 297
 298         cpu_maps_update_begin();
 299
 300         if (cpu_hotplug_disabled) {
 301                 err = -EBUSY;
 302                 goto out;
 303         }
 304
 305         err = _cpu_down(cpu, 0);
 306
 307 out:
 308         cpu_maps_update_done();
 309         return err;
 310 }
 311 EXPORT_SYMBOL(cpu_down);
 312 #endif /*CONFIG_HOTPLUG_CPU*/
 313
 314 /* Requires cpu_add_remove_lock to be held */
 315 static int __cpuinit _cpu_up(unsigned int cpu, int tasks_frozen)
 316 {
 317         int ret, nr_calls = 0;
 318         void *hcpu = (void *)(long)cpu;
 319         unsigned long mod = tasks_frozen ? CPU_TASKS_FROZEN : 0;
 320
 321         if (cpu_online(cpu) || !cpu_present(cpu))
 322                 return -EINVAL;
 323
 324         cpu_hotplug_begin();
 325         ret = __cpu_notify(CPU_UP_PREPARE | mod, hcpu, -1, &nr_calls);
 326         if (ret) {
 327                 nr_calls--;
 328                 printk(KERN_WARNING "%s: attempt to bring up CPU %u failed\n",
 329                                 __func__, cpu);
 330                 goto out_notify;
 331         }
 332
 333         /* Arch-specific enabling code. */
 334         ret = __cpu_up(cpu);
 335         if (ret != 0)
 336                 goto out_notify;
 337         BUG_ON(!cpu_online(cpu));
 338
 339         /* Now call notifier in preparation. */
 340         cpu_notify(CPU_ONLINE | mod, hcpu);
 341
 342 out_notify:
 343         if (ret != 0)
 344                 __cpu_notify(CPU_UP_CANCELED | mod, hcpu, nr_calls, NULL);
 345         cpu_hotplug_done();
 346
 347         return ret;
 348 }
 349
 350 int __cpuinit cpu_up(unsigned int cpu)
 351 {
 352         int err = 0;
 353
 354 #ifdef  CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 355         int nid;
 356         pg_data_t       *pgdat;
 357 #endif
 358
 359         if (!cpu_possible(cpu)) {
 360                 printk(KERN_ERR "can't online cpu %d because it is not "
 361                         "configured as may-hotadd at boot time\n", cpu);
 362 #if defined(CONFIG_IA64)
 363                 printk(KERN_ERR "please check additional_cpus= boot "
 364                                 "parameter\n");
 365 #endif
 366                 return -EINVAL;
 367         }
 368
 369 #ifdef  CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 370         nid = cpu_to_node(cpu);
 371         if (!node_online(nid)) {
 372                 err = mem_online_node(nid);
 373                 if (err)
 374                         return err;
 375         }
 376
 377         pgdat = NODE_DATA(nid);
 378         if (!pgdat) {
 379                 printk(KERN_ERR
 380                         "Can't online cpu %d due to NULL pgdat\n", cpu);
 381                 return -ENOMEM;
 382         }
 383
 384         if (pgdat->node_zonelists->_zonerefs->zone == NULL) {
 385                 mutex_lock(&zonelists_mutex);
 386                 build_all_zonelists(NULL);
 387                 mutex_unlock(&zonelists_mutex);
 388         }
 389 #endif
 390
 391         cpu_maps_update_begin();
 392
 393         if (cpu_hotplug_disabled) {
 394                 err = -EBUSY;
 395                 goto out;
 396         }
 397
 398         err = _cpu_up(cpu, 0);
 399
 400 out:
 401         cpu_maps_update_done();
 402         return err;
 403 }
 404
 405 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP_SMP
 406 static cpumask_var_t frozen_cpus;
 407
 408 void __weak arch_disable_nonboot_cpus_begin(void)
 409 {
 410 }
 411
 412 void __weak arch_disable_nonboot_cpus_end(void)
 413 {
 414 }
 415
 416 int disable_nonboot_cpus(void)
 417 {
 418         int cpu, first_cpu, error = 0;
 419
 420         cpu_maps_update_begin();
 421         first_cpu = cpumask_first(cpu_online_mask);
 422         /*
 423          * We take down all of the non-boot CPUs in one shot to avoid races
 424          * with the userspace trying to use the CPU hotplug at the same time
 425          */
 426         cpumask_clear(frozen_cpus);
 427         arch_disable_nonboot_cpus_begin();
 428
 429         printk("Disabling non-boot CPUs ...\n");
 430         for_each_online_cpu(cpu) {
 431                 if (cpu == first_cpu)
 432                         continue;
 433                 error = _cpu_down(cpu, 1);
 434                 if (!error)
 435                         cpumask_set_cpu(cpu, frozen_cpus);
 436                 else {
 437                         printk(KERN_ERR "Error taking CPU%d down: %d\n",
 438                                 cpu, error);
 439                         break;
 440                 }
 441         }
 442
 443         arch_disable_nonboot_cpus_end();
 444
 445         if (!error) {
 446                 BUG_ON(num_online_cpus() > 1);
 447                 /* Make sure the CPUs won't be enabled by someone else */
 448                 cpu_hotplug_disabled = 1;
 449         } else {
 450                 printk(KERN_ERR "Non-boot CPUs are not disabled\n");
 451         }
 452         cpu_maps_update_done();
 453         return error;
 454 }
 455
 456 void __weak arch_enable_nonboot_cpus_begin(void)
 457 {
 458 }
 459
 460 void __weak arch_enable_nonboot_cpus_end(void)
 461 {
 462 }
 463
 464 void __ref enable_nonboot_cpus(void)
 465 {
 466         int cpu, error;
 467
 468         /* Allow everyone to use the CPU hotplug again */
 469         cpu_maps_update_begin();
 470         cpu_hotplug_disabled = 0;
 471         if (cpumask_empty(frozen_cpus))
 472                 goto out;
 473
 474         printk(KERN_INFO "Enabling non-boot CPUs ...\n");
 475
 476         arch_enable_nonboot_cpus_begin();
 477
 478         for_each_cpu(cpu, frozen_cpus) {
 479                 error = _cpu_up(cpu, 1);
 480                 if (!error) {
 481                         printk(KERN_INFO "CPU%d is up\n", cpu);
 482                         continue;
 483                 }
 484                 printk(KERN_WARNING "Error taking CPU%d up: %d\n", cpu, error);
 485         }
 486
 487         arch_enable_nonboot_cpus_end();
 488
 489         cpumask_clear(frozen_cpus);
 490 out:
 491         cpu_maps_update_done();
 492 }
 493
 494 static int alloc_frozen_cpus(void)
 495 {
 496         if (!alloc_cpumask_var(&frozen_cpus, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO))
 497                 return -ENOMEM;
 498         return 0;
 499 }
 500 core_initcall(alloc_frozen_cpus);
 501
 502 /*
 503  * When callbacks for CPU hotplug notifications are being executed, we must
 504  * ensure that the state of the system with respect to the tasks being frozen
 505  * or not, as reported by the notification, remains unchanged *throughout the
 506  * duration* of the execution of the callbacks.
 507  * Hence we need to prevent the freezer from racing with regular CPU hotplug.
 508  *
 509  * This synchronization is implemented by mutually excluding regular CPU
 510  * hotplug and Suspend/Hibernate call paths by hooking onto the Suspend/
 511  * Hibernate notifications.
 512  */
 513 static int
 514 cpu_hotplug_pm_callback(struct notifier_block *nb,
 515                         unsigned long action, void *ptr)
 516 {
 517         switch (action) {
 518
 519         case PM_SUSPEND_PREPARE:
 520         case PM_HIBERNATION_PREPARE:
 521                 cpu_hotplug_disable();
 522                 break;
 523
 524         case PM_POST_SUSPEND:
 525         case PM_POST_HIBERNATION:
 526                 cpu_hotplug_enable();
 527                 break;
 528
 529         default:
 530                 return NOTIFY_DONE;
 531         }
 532
 533         return NOTIFY_OK;
 534 }
 535
 536
 537 int cpu_hotplug_pm_sync_init(void)
 538 {
 539         pm_notifier(cpu_hotplug_pm_callback, 0);
 540         return 0;
 541 }
 542 core_initcall(cpu_hotplug_pm_sync_init);
 543
 544 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP_SMP */
 545
 546 /**
 547  * notify_cpu_starting(cpu) - call the CPU_STARTING notifiers
 548  * @cpu: cpu that just started
 549  *
 550  * This function calls the cpu_chain notifiers with CPU_STARTING.
 551  * It must be called by the arch code on the new cpu, before the new cpu
 552  * enables interrupts and before the "boot" cpu returns from __cpu_up().
 553  */
 554 void __cpuinit notify_cpu_starting(unsigned int cpu)
 555 {
 556         unsigned long val = CPU_STARTING;
 557
 558 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP_SMP
 559         if (frozen_cpus != NULL && cpumask_test_cpu(cpu, frozen_cpus))
 560                 val = CPU_STARTING_FROZEN;
 561 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP_SMP */
 562         cpu_notify(val, (void *)(long)cpu);
 563 }
 564
 565 #endif /* CONFIG_SMP */
 566
 567 /*
 568  * cpu_bit_bitmap[] is a special, "compressed" data structure that
 569  * represents all NR_CPUS bits binary values of 1<<nr.
 570  *
 571  * It is used by cpumask_of() to get a constant address to a CPU
 572  * mask value that has a single bit set only.
 573  */
 574
 575 /* cpu_bit_bitmap[0] is empty - so we can back into it */
 576 #define MASK_DECLARE_1(x)       [x+1][0] = (1UL << (x))
 577 #define MASK_DECLARE_2(x)       MASK_DECLARE_1(x), MASK_DECLARE_1(x+1)
 578 #define MASK_DECLARE_4(x)       MASK_DECLARE_2(x), MASK_DECLARE_2(x+2)
 579 #define MASK_DECLARE_8(x)       MASK_DECLARE_4(x), MASK_DECLARE_4(x+4)
 580
 581 const unsigned long cpu_bit_bitmap[BITS_PER_LONG+1][BITS_TO_LONGS(NR_CPUS)] = {
 582
 583         MASK_DECLARE_8(0),      MASK_DECLARE_8(8),
 584         MASK_DECLARE_8(16),     MASK_DECLARE_8(24),
 585 #if BITS_PER_LONG > 32
 586         MASK_DECLARE_8(32),     MASK_DECLARE_8(40),
 587         MASK_DECLARE_8(48),     MASK_DECLARE_8(56),
 588 #endif
 589 };
 590 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_bit_bitmap);
 591
 592 const DECLARE_BITMAP(cpu_all_bits, NR_CPUS) = CPU_BITS_ALL;
 593 EXPORT_SYMBOL(cpu_all_bits);
 594
 595 #ifdef CONFIG_INIT_ALL_POSSIBLE
 596 static DECLARE_BITMAP(cpu_possible_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly
 597         = CPU_BITS_ALL;
 598 #else
 599 static DECLARE_BITMAP(cpu_possible_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
 600 #endif
 601 const struct cpumask *const cpu_possible_mask = to_cpumask(cpu_possible_bits);
 602 EXPORT_SYMBOL(cpu_possible_mask);
 603
 604 static DECLARE_BITMAP(cpu_online_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
 605 const struct cpumask *const cpu_online_mask = to_cpumask(cpu_online_bits);
 606 EXPORT_SYMBOL(cpu_online_mask);
 607
 608 static DECLARE_BITMAP(cpu_present_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
 609 const struct cpumask *const cpu_present_mask = to_cpumask(cpu_present_bits);
 610 EXPORT_SYMBOL(cpu_present_mask);
 611
 612 static DECLARE_BITMAP(cpu_active_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
 613 const struct cpumask *const cpu_active_mask = to_cpumask(cpu_active_bits);
 614 EXPORT_SYMBOL(cpu_active_mask);
 615
 616 void set_cpu_possible(unsigned int cpu, bool possible)
 617 {
 618         if (possible)
 619                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_possible_bits));
 620         else
 621                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_possible_bits));
 622 }
 623
 624 void set_cpu_present(unsigned int cpu, bool present)
 625 {
 626         if (present)
 627                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_present_bits));
 628         else
 629                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_present_bits));
 630 }
 631
 632 void set_cpu_online(unsigned int cpu, bool online)
 633 {
 634         if (online)
 635                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_online_bits));
 636         else
 637                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_online_bits));
 638 }
 639
 640 void set_cpu_active(unsigned int cpu, bool active)
 641 {
 642         if (active)
 643                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_active_bits));
 644         else
 645                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_active_bits));
 646 }
 647
 648 void init_cpu_present(const struct cpumask *src)
 649 {
 650         cpumask_copy(to_cpumask(cpu_present_bits), src);
 651 }
 652
 653 void init_cpu_possible(const struct cpumask *src)
 654 {
 655         cpumask_copy(to_cpumask(cpu_possible_bits), src);
 656 }
 657
 658 void init_cpu_online(const struct cpumask *src)
 659 {
 660         cpumask_copy(to_cpumask(cpu_online_bits), src);
 661 }