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 EXPORT_SYMBOL(register_cpu_notifier);
 180
 181 void __ref unregister_cpu_notifier(struct notifier_block *nb)
 182 {
 183         cpu_maps_update_begin();
 184         raw_notifier_chain_unregister(&cpu_chain, nb);
 185         cpu_maps_update_done();
 186 }
 187 EXPORT_SYMBOL(unregister_cpu_notifier);
 188
 189 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 190
 191 static void cpu_notify_nofail(unsigned long val, void *v)
 192 {
 193         BUG_ON(cpu_notify(val, v));
 194 }
 195
 196 static inline void check_for_tasks(int cpu)
 197 {
 198         struct task_struct *p;
 199
 200         write_lock_irq(&tasklist_lock);
 201         for_each_process(p) {
 202                 if (task_cpu(p) == cpu && p->state == TASK_RUNNING &&
 203                     (!cputime_eq(p->utime, cputime_zero) ||
 204                      !cputime_eq(p->stime, cputime_zero)))
 205                         printk(KERN_WARNING "Task %s (pid = %d) is on cpu %d "
 206                                 "(state = %ld, flags = %x)\n",
 207                                 p->comm, task_pid_nr(p), cpu,
 208                                 p->state, p->flags);
 209         }
 210         write_unlock_irq(&tasklist_lock);
 211 }
 212
 213 struct take_cpu_down_param {
 214         unsigned long mod;
 215         void *hcpu;
 216 };
 217
 218 /* Take this CPU down. */
 219 static int __ref take_cpu_down(void *_param)
 220 {
 221         struct take_cpu_down_param *param = _param;
 222         int err;
 223
 224         /* Ensure this CPU doesn't handle any more interrupts. */
 225         err = __cpu_disable();
 226         if (err < 0)
 227                 return err;
 228
 229         cpu_notify(CPU_DYING | param->mod, param->hcpu);
 230         return 0;
 231 }
 232
 233 /* Requires cpu_add_remove_lock to be held */
 234 static int __ref _cpu_down(unsigned int cpu, int tasks_frozen)
 235 {
 236         int err, nr_calls = 0;
 237         void *hcpu = (void *)(long)cpu;
 238         unsigned long mod = tasks_frozen ? CPU_TASKS_FROZEN : 0;
 239         struct take_cpu_down_param tcd_param = {
 240                 .mod = mod,
 241                 .hcpu = hcpu,
 242         };
 243
 244         if (num_online_cpus() == 1)
 245                 return -EBUSY;
 246
 247         if (!cpu_online(cpu))
 248                 return -EINVAL;
 249
 250         cpu_hotplug_begin();
 251
 252         err = __cpu_notify(CPU_DOWN_PREPARE | mod, hcpu, -1, &nr_calls);
 253         if (err) {
 254                 nr_calls--;
 255                 __cpu_notify(CPU_DOWN_FAILED | mod, hcpu, nr_calls, NULL);
 256                 printk("%s: attempt to take down CPU %u failed\n",
 257                                 __func__, cpu);
 258                 goto out_release;
 259         }
 260
 261         err = __stop_machine(take_cpu_down, &tcd_param, cpumask_of(cpu));
 262         if (err) {
 263                 /* CPU didn't die: tell everyone.  Can't complain. */
 264                 cpu_notify_nofail(CPU_DOWN_FAILED | mod, hcpu);
 265
 266                 goto out_release;
 267         }
 268         BUG_ON(cpu_online(cpu));
 269
 270         /*
 271          * The migration_call() CPU_DYING callback will have removed all
 272          * runnable tasks from the cpu, there's only the idle task left now
 273          * that the migration thread is done doing the stop_machine thing.
 274          *
 275          * Wait for the stop thread to go away.
 276          */
 277         while (!idle_cpu(cpu))
 278                 cpu_relax();
 279
 280         /* This actually kills the CPU. */
 281         __cpu_die(cpu);
 282
 283         /* CPU is completely dead: tell everyone.  Too late to complain. */
 284         cpu_notify_nofail(CPU_DEAD | mod, hcpu);
 285
 286         check_for_tasks(cpu);
 287
 288 out_release:
 289         cpu_hotplug_done();
 290         if (!err)
 291                 cpu_notify_nofail(CPU_POST_DEAD | mod, hcpu);
 292         return err;
 293 }
 294
 295 int __ref cpu_down(unsigned int cpu)
 296 {
 297         int err;
 298
 299         cpu_maps_update_begin();
 300
 301         if (cpu_hotplug_disabled) {
 302                 err = -EBUSY;
 303                 goto out;
 304         }
 305
 306         err = _cpu_down(cpu, 0);
 307
 308 out:
 309         cpu_maps_update_done();
 310         return err;
 311 }
 312 EXPORT_SYMBOL(cpu_down);
 313 #endif /*CONFIG_HOTPLUG_CPU*/
 314
 315 /* Requires cpu_add_remove_lock to be held */
 316 static int __cpuinit _cpu_up(unsigned int cpu, int tasks_frozen)
 317 {
 318         int ret, nr_calls = 0;
 319         void *hcpu = (void *)(long)cpu;
 320         unsigned long mod = tasks_frozen ? CPU_TASKS_FROZEN : 0;
 321
 322         if (cpu_online(cpu) || !cpu_present(cpu))
 323                 return -EINVAL;
 324
 325         cpu_hotplug_begin();
 326         ret = __cpu_notify(CPU_UP_PREPARE | mod, hcpu, -1, &nr_calls);
 327         if (ret) {
 328                 nr_calls--;
 329                 printk(KERN_WARNING "%s: attempt to bring up CPU %u failed\n",
 330                                 __func__, cpu);
 331                 goto out_notify;
 332         }
 333
 334         /* Arch-specific enabling code. */
 335         ret = __cpu_up(cpu);
 336         if (ret != 0)
 337                 goto out_notify;
 338         BUG_ON(!cpu_online(cpu));
 339
 340         /* Now call notifier in preparation. */
 341         cpu_notify(CPU_ONLINE | mod, hcpu);
 342
 343 out_notify:
 344         if (ret != 0)
 345                 __cpu_notify(CPU_UP_CANCELED | mod, hcpu, nr_calls, NULL);
 346         cpu_hotplug_done();
 347
 348         return ret;
 349 }
 350
 351 int __cpuinit cpu_up(unsigned int cpu)
 352 {
 353         int err = 0;
 354
 355 #ifdef  CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 356         int nid;
 357         pg_data_t       *pgdat;
 358 #endif
 359
 360         if (!cpu_possible(cpu)) {
 361                 printk(KERN_ERR "can't online cpu %d because it is not "
 362                         "configured as may-hotadd at boot time\n", cpu);
 363 #if defined(CONFIG_IA64)
 364                 printk(KERN_ERR "please check additional_cpus= boot "
 365                                 "parameter\n");
 366 #endif
 367                 return -EINVAL;
 368         }
 369
 370 #ifdef  CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 371         nid = cpu_to_node(cpu);
 372         if (!node_online(nid)) {
 373                 err = mem_online_node(nid);
 374                 if (err)
 375                         return err;
 376         }
 377
 378         pgdat = NODE_DATA(nid);
 379         if (!pgdat) {
 380                 printk(KERN_ERR
 381                         "Can't online cpu %d due to NULL pgdat\n", cpu);
 382                 return -ENOMEM;
 383         }
 384
 385         if (pgdat->node_zonelists->_zonerefs->zone == NULL) {
 386                 mutex_lock(&zonelists_mutex);
 387                 build_all_zonelists(NULL);
 388                 mutex_unlock(&zonelists_mutex);
 389         }
 390 #endif
 391
 392         cpu_maps_update_begin();
 393
 394         if (cpu_hotplug_disabled) {
 395                 err = -EBUSY;
 396                 goto out;
 397         }
 398
 399         err = _cpu_up(cpu, 0);
 400
 401 out:
 402         cpu_maps_update_done();
 403         return err;
 404 }
 405
 406 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP_SMP
 407 static cpumask_var_t frozen_cpus;
 408
 409 void __weak arch_disable_nonboot_cpus_begin(void)
 410 {
 411 }
 412
 413 void __weak arch_disable_nonboot_cpus_end(void)
 414 {
 415 }
 416
 417 int disable_nonboot_cpus(void)
 418 {
 419         int cpu, first_cpu, error = 0;
 420
 421         cpu_maps_update_begin();
 422         first_cpu = cpumask_first(cpu_online_mask);
 423         /*
 424          * We take down all of the non-boot CPUs in one shot to avoid races
 425          * with the userspace trying to use the CPU hotplug at the same time
 426          */
 427         cpumask_clear(frozen_cpus);
 428         arch_disable_nonboot_cpus_begin();
 429
 430         printk("Disabling non-boot CPUs ...\n");
 431         for_each_online_cpu(cpu) {
 432                 if (cpu == first_cpu)
 433                         continue;
 434                 error = _cpu_down(cpu, 1);
 435                 if (!error)
 436                         cpumask_set_cpu(cpu, frozen_cpus);
 437                 else {
 438                         printk(KERN_ERR "Error taking CPU%d down: %d\n",
 439                                 cpu, error);
 440                         break;
 441                 }
 442         }
 443
 444         arch_disable_nonboot_cpus_end();
 445
 446         if (!error) {
 447                 BUG_ON(num_online_cpus() > 1);
 448                 /* Make sure the CPUs won't be enabled by someone else */
 449                 cpu_hotplug_disabled = 1;
 450         } else {
 451                 printk(KERN_ERR "Non-boot CPUs are not disabled\n");
 452         }
 453         cpu_maps_update_done();
 454         return error;
 455 }
 456
 457 void __weak arch_enable_nonboot_cpus_begin(void)
 458 {
 459 }
 460
 461 void __weak arch_enable_nonboot_cpus_end(void)
 462 {
 463 }
 464
 465 void __ref enable_nonboot_cpus(void)
 466 {
 467         int cpu, error;
 468
 469         /* Allow everyone to use the CPU hotplug again */
 470         cpu_maps_update_begin();
 471         cpu_hotplug_disabled = 0;
 472         if (cpumask_empty(frozen_cpus))
 473                 goto out;
 474
 475         printk(KERN_INFO "Enabling non-boot CPUs ...\n");
 476
 477         arch_enable_nonboot_cpus_begin();
 478
 479         for_each_cpu(cpu, frozen_cpus) {
 480                 error = _cpu_up(cpu, 1);
 481                 if (!error) {
 482                         printk(KERN_INFO "CPU%d is up\n", cpu);
 483                         continue;
 484                 }
 485                 printk(KERN_WARNING "Error taking CPU%d up: %d\n", cpu, error);
 486         }
 487
 488         arch_enable_nonboot_cpus_end();
 489
 490         cpumask_clear(frozen_cpus);
 491 out:
 492         cpu_maps_update_done();
 493 }
 494
 495 static int alloc_frozen_cpus(void)
 496 {
 497         if (!alloc_cpumask_var(&frozen_cpus, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO))
 498                 return -ENOMEM;
 499         return 0;
 500 }
 501 core_initcall(alloc_frozen_cpus);
 502
 503 /*
 504  * When callbacks for CPU hotplug notifications are being executed, we must
 505  * ensure that the state of the system with respect to the tasks being frozen
 506  * or not, as reported by the notification, remains unchanged *throughout the
 507  * duration* of the execution of the callbacks.
 508  * Hence we need to prevent the freezer from racing with regular CPU hotplug.
 509  *
 510  * This synchronization is implemented by mutually excluding regular CPU
 511  * hotplug and Suspend/Hibernate call paths by hooking onto the Suspend/
 512  * Hibernate notifications.
 513  */
 514 static int
 515 cpu_hotplug_pm_callback(struct notifier_block *nb,
 516                         unsigned long action, void *ptr)
 517 {
 518         switch (action) {
 519
 520         case PM_SUSPEND_PREPARE:
 521         case PM_HIBERNATION_PREPARE:
 522                 cpu_hotplug_disable();
 523                 break;
 524
 525         case PM_POST_SUSPEND:
 526         case PM_POST_HIBERNATION:
 527                 cpu_hotplug_enable();
 528                 break;
 529
 530         default:
 531                 return NOTIFY_DONE;
 532         }
 533
 534         return NOTIFY_OK;
 535 }
 536
 537
 538 int cpu_hotplug_pm_sync_init(void)
 539 {
 540         pm_notifier(cpu_hotplug_pm_callback, 0);
 541         return 0;
 542 }
 543 core_initcall(cpu_hotplug_pm_sync_init);
 544
 545 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP_SMP */
 546
 547 /**
 548  * notify_cpu_starting(cpu) - call the CPU_STARTING notifiers
 549  * @cpu: cpu that just started
 550  *
 551  * This function calls the cpu_chain notifiers with CPU_STARTING.
 552  * It must be called by the arch code on the new cpu, before the new cpu
 553  * enables interrupts and before the "boot" cpu returns from __cpu_up().
 554  */
 555 void __cpuinit notify_cpu_starting(unsigned int cpu)
 556 {
 557         unsigned long val = CPU_STARTING;
 558
 559 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP_SMP
 560         if (frozen_cpus != NULL && cpumask_test_cpu(cpu, frozen_cpus))
 561                 val = CPU_STARTING_FROZEN;
 562 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP_SMP */
 563         cpu_notify(val, (void *)(long)cpu);
 564 }
 565
 566 #endif /* CONFIG_SMP */
 567
 568 /*
 569  * cpu_bit_bitmap[] is a special, "compressed" data structure that
 570  * represents all NR_CPUS bits binary values of 1<<nr.
 571  *
 572  * It is used by cpumask_of() to get a constant address to a CPU
 573  * mask value that has a single bit set only.
 574  */
 575
 576 /* cpu_bit_bitmap[0] is empty - so we can back into it */
 577 #define MASK_DECLARE_1(x)       [x+1][0] = (1UL << (x))
 578 #define MASK_DECLARE_2(x)       MASK_DECLARE_1(x), MASK_DECLARE_1(x+1)
 579 #define MASK_DECLARE_4(x)       MASK_DECLARE_2(x), MASK_DECLARE_2(x+2)
 580 #define MASK_DECLARE_8(x)       MASK_DECLARE_4(x), MASK_DECLARE_4(x+4)
 581
 582 const unsigned long cpu_bit_bitmap[BITS_PER_LONG+1][BITS_TO_LONGS(NR_CPUS)] = {
 583
 584         MASK_DECLARE_8(0),      MASK_DECLARE_8(8),
 585         MASK_DECLARE_8(16),     MASK_DECLARE_8(24),
 586 #if BITS_PER_LONG > 32
 587         MASK_DECLARE_8(32),     MASK_DECLARE_8(40),
 588         MASK_DECLARE_8(48),     MASK_DECLARE_8(56),
 589 #endif
 590 };
 591 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_bit_bitmap);
 592
 593 const DECLARE_BITMAP(cpu_all_bits, NR_CPUS) = CPU_BITS_ALL;
 594 EXPORT_SYMBOL(cpu_all_bits);
 595
 596 #ifdef CONFIG_INIT_ALL_POSSIBLE
 597 static DECLARE_BITMAP(cpu_possible_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly
 598         = CPU_BITS_ALL;
 599 #else
 600 static DECLARE_BITMAP(cpu_possible_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
 601 #endif
 602 const struct cpumask *const cpu_possible_mask = to_cpumask(cpu_possible_bits);
 603 EXPORT_SYMBOL(cpu_possible_mask);
 604
 605 static DECLARE_BITMAP(cpu_online_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
 606 const struct cpumask *const cpu_online_mask = to_cpumask(cpu_online_bits);
 607 EXPORT_SYMBOL(cpu_online_mask);
 608
 609 static DECLARE_BITMAP(cpu_present_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
 610 const struct cpumask *const cpu_present_mask = to_cpumask(cpu_present_bits);
 611 EXPORT_SYMBOL(cpu_present_mask);
 612
 613 static DECLARE_BITMAP(cpu_active_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
 614 const struct cpumask *const cpu_active_mask = to_cpumask(cpu_active_bits);
 615 EXPORT_SYMBOL(cpu_active_mask);
 616
 617 void set_cpu_possible(unsigned int cpu, bool possible)
 618 {
 619         if (possible)
 620                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_possible_bits));
 621         else
 622                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_possible_bits));
 623 }
 624
 625 void set_cpu_present(unsigned int cpu, bool present)
 626 {
 627         if (present)
 628                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_present_bits));
 629         else
 630                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_present_bits));
 631 }
 632
 633 void set_cpu_online(unsigned int cpu, bool online)
 634 {
 635         if (online)
 636                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_online_bits));
 637         else
 638                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_online_bits));
 639 }
 640
 641 void set_cpu_active(unsigned int cpu, bool active)
 642 {
 643         if (active)
 644                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_active_bits));
 645         else
 646                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_active_bits));
 647 }
 648
 649 void init_cpu_present(const struct cpumask *src)
 650 {
 651         cpumask_copy(to_cpumask(cpu_present_bits), src);
 652 }
 653
 654 void init_cpu_possible(const struct cpumask *src)
 655 {
 656         cpumask_copy(to_cpumask(cpu_possible_bits), src);
 657 }
 658
 659 void init_cpu_online(const struct cpumask *src)
 660 {
 661         cpumask_copy(to_cpumask(cpu_online_bits), src);
 662 }