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/delay.h>
  11 #include <linux/init.h>
  12 #include <linux/spinlock.h>
  13 #include <linux/sched.h>
  14 #include <linux/interrupt.h>
  15 #include <linux/cache.h>
  16 #include <linux/profile.h>
  17 #include <linux/errno.h>
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/cpu.h>
  20 #include <linux/smp.h>
  21 #include <linux/seq_file.h>
  22
  23 #include <asm/atomic.h>
  24 #include <asm/cacheflush.h>
  25 #include <asm/cpu.h>
  26 #include <asm/mmu_context.h>
  27 #include <asm/pgtable.h>
  28 #include <asm/pgalloc.h>
  29 #include <asm/processor.h>
  30 #include <asm/tlbflush.h>
  31 #include <asm/ptrace.h>
  32
  33 /*
  34  * bitmask of present and online CPUs.
  35  * The present bitmask indicates that the CPU is physically present.
  36  * The online bitmask indicates that the CPU is up and running.
  37  */
  38 cpumask_t cpu_possible_map;
  39 cpumask_t cpu_online_map;
  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_CPU_STOP,
  67 };
  68
  69 struct smp_call_struct {
  70         void (*func)(void *info);
  71         void *info;
  72         int wait;
  73         cpumask_t pending;
  74         cpumask_t unfinished;
  75 };
  76
  77 static struct smp_call_struct * volatile smp_call_function_data;
  78 static DEFINE_SPINLOCK(smp_call_function_lock);
  79
  80 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu)
  81 {
  82         struct cpuinfo_arm *ci = &per_cpu(cpu_data, cpu);
  83         struct task_struct *idle = ci->idle;
  84         pgd_t *pgd;
  85         pmd_t *pmd;
  86         int ret;
  87
  88         /*
  89          * Spawn a new process manually, if not already done.
  90          * Grab a pointer to its task struct so we can mess with it
  91          */
  92         if (!idle) {
  93                 idle = fork_idle(cpu);
  94                 if (IS_ERR(idle)) {
  95                         printk(KERN_ERR "CPU%u: fork() failed\n", cpu);
  96                         return PTR_ERR(idle);
  97                 }
  98                 ci->idle = idle;
  99         }
 100
 101         /*
 102          * Allocate initial page tables to allow the new CPU to
 103          * enable the MMU safely.  This essentially means a set
 104          * of our "standard" page tables, with the addition of
 105          * a 1:1 mapping for the physical address of the kernel.
 106          */
 107         pgd = pgd_alloc(&init_mm);
 108         pmd = pmd_offset(pgd, PHYS_OFFSET);
 109         *pmd = __pmd((PHYS_OFFSET & PGDIR_MASK) |
 110                      PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE);
 111
 112         /*
 113          * We need to tell the secondary core where to find
 114          * its stack and the page tables.
 115          */
 116         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 117         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(pgd);
 118         wmb();
 119
 120         /*
 121          * Now bring the CPU into our world.
 122          */
 123         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 124         if (ret == 0) {
 125                 unsigned long timeout;
 126
 127                 /*
 128                  * CPU was successfully started, wait for it
 129                  * to come online or time out.
 130                  */
 131                 timeout = jiffies + HZ;
 132                 while (time_before(jiffies, timeout)) {
 133                         if (cpu_online(cpu))
 134                                 break;
 135
 136                         udelay(10);
 137                         barrier();
 138                 }
 139
 140                 if (!cpu_online(cpu))
 141                         ret = -EIO;
 142         }
 143
 144         secondary_data.stack = NULL;
 145         secondary_data.pgdir = 0;
 146
 147         *pmd_offset(pgd, PHYS_OFFSET) = __pmd(0);
 148         pgd_free(pgd);
 149
 150         if (ret) {
 151                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: processor failed to boot\n", cpu);
 152
 153                 /*
 154                  * FIXME: We need to clean up the new idle thread. --rmk
 155                  */
 156         }
 157
 158         return ret;
 159 }
 160
 161 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 162 /*
 163  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 164  */
 165 int __cpuexit __cpu_disable(void)
 166 {
 167         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 168         struct task_struct *p;
 169         int ret;
 170
 171         ret = mach_cpu_disable(cpu);
 172         if (ret)
 173                 return ret;
 174
 175         /*
 176          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 177          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 178          */
 179         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 180
 181         /*
 182          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 183          */
 184         migrate_irqs();
 185
 186         /*
 187          * Stop the local timer for this CPU.
 188          */
 189         local_timer_stop(cpu);
 190
 191         /*
 192          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 193          * from the vm mask set of all processes.
 194          */
 195         flush_cache_all();
 196         local_flush_tlb_all();
 197
 198         read_lock(&tasklist_lock);
 199         for_each_process(p) {
 200                 if (p->mm)
 201                         cpu_clear(cpu, p->mm->cpu_vm_mask);
 202         }
 203         read_unlock(&tasklist_lock);
 204
 205         return 0;
 206 }
 207
 208 /*
 209  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 210  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 211  */
 212 void __cpuexit __cpu_die(unsigned int cpu)
 213 {
 214         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 215                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 216 }
 217
 218 /*
 219  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 220  *
 221  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 222  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 223  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 224  * out of idle fixes this.
 225  */
 226 void __cpuexit cpu_die(void)
 227 {
 228         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 229
 230         local_irq_disable();
 231         idle_task_exit();
 232
 233         /*
 234          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 235          * CPU) specific
 236          */
 237         platform_cpu_die(cpu);
 238
 239         /*
 240          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 241          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 242          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 243          */
 244         __asm__("mov    sp, %0\n"
 245         "       b       secondary_start_kernel"
 246                 :
 247                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 248 }
 249 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 250
 251 /*
 252  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 253  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 254  */
 255 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 256 {
 257         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 258         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 259
 260         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 261
 262         /*
 263          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 264          * reference and switch to it.
 265          */
 266         atomic_inc(&mm->mm_users);
 267         atomic_inc(&mm->mm_count);
 268         current->active_mm = mm;
 269         cpu_set(cpu, mm->cpu_vm_mask);
 270         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 271         enter_lazy_tlb(mm, current);
 272         local_flush_tlb_all();
 273
 274         cpu_init();
 275         preempt_disable();
 276
 277         /*
 278          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 279          */
 280         platform_secondary_init(cpu);
 281
 282         /*
 283          * Enable local interrupts.
 284          */
 285         local_irq_enable();
 286         local_fiq_enable();
 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         cpu_set(cpu, cpu_online_map);
 296
 297         /*
 298          * Setup local timer for this CPU.
 299          */
 300         local_timer_setup(cpu);
 301
 302         /*
 303          * OK, it's off to the idle thread for us
 304          */
 305         cpu_idle();
 306 }
 307
 308 /*
 309  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 310  * per-processor storage.
 311  */
 312 void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 313 {
 314         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 315
 316         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 317 }
 318
 319 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 320 {
 321         int cpu;
 322         unsigned long bogosum = 0;
 323
 324         for_each_online_cpu(cpu)
 325                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 326
 327         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 328                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 329                num_online_cpus(),
 330                bogosum / (500000/HZ),
 331                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 332 }
 333
 334 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 335 {
 336         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 337
 338         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 339 }
 340
 341 static void send_ipi_message(cpumask_t callmap, enum ipi_msg_type msg)
 342 {
 343         unsigned long flags;
 344         unsigned int cpu;
 345
 346         local_irq_save(flags);
 347
 348         for_each_cpu_mask(cpu, callmap) {
 349                 struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 350
 351                 spin_lock(&ipi->lock);
 352                 ipi->bits |= 1 << msg;
 353                 spin_unlock(&ipi->lock);
 354         }
 355
 356         /*
 357          * Call the platform specific cross-CPU call function.
 358          */
 359         smp_cross_call(callmap);
 360
 361         local_irq_restore(flags);
 362 }
 363
 364 /*
 365  * You must not call this function with disabled interrupts, from a
 366  * hardware interrupt handler, nor from a bottom half handler.
 367  */
 368 static int smp_call_function_on_cpu(void (*func)(void *info), void *info,
 369                                     int retry, int wait, cpumask_t callmap)
 370 {
 371         struct smp_call_struct data;
 372         unsigned long timeout;
 373         int ret = 0;
 374
 375         data.func = func;
 376         data.info = info;
 377         data.wait = wait;
 378
 379         cpu_clear(smp_processor_id(), callmap);
 380         if (cpus_empty(callmap))
 381                 goto out;
 382
 383         data.pending = callmap;
 384         if (wait)
 385                 data.unfinished = callmap;
 386
 387         /*
 388          * try to get the mutex on smp_call_function_data
 389          */
 390         spin_lock(&smp_call_function_lock);
 391         smp_call_function_data = &data;
 392
 393         send_ipi_message(callmap, IPI_CALL_FUNC);
 394
 395         timeout = jiffies + HZ;
 396         while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 397                 barrier();
 398
 399         /*
 400          * did we time out?
 401          */
 402         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 403                 /*
 404                  * this may be causing our panic - report it
 405                  */
 406                 printk(KERN_CRIT
 407                        "CPU%u: smp_call_function timeout for %p(%p)\n"
 408                        "      callmap %lx pending %lx, %swait\n",
 409                        smp_processor_id(), func, info, *cpus_addr(callmap),
 410                        *cpus_addr(data.pending), wait ? "" : "no ");
 411
 412                 /*
 413                  * TRACE
 414                  */
 415                 timeout = jiffies + (5 * HZ);
 416                 while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 417                         barrier();
 418
 419                 if (cpus_empty(data.pending))
 420                         printk(KERN_CRIT "     RESOLVED\n");
 421                 else
 422                         printk(KERN_CRIT "     STILL STUCK\n");
 423         }
 424
 425         /*
 426          * whatever happened, we're done with the data, so release it
 427          */
 428         smp_call_function_data = NULL;
 429         spin_unlock(&smp_call_function_lock);
 430
 431         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 432                 ret = -ETIMEDOUT;
 433                 goto out;
 434         }
 435
 436         if (wait)
 437                 while (!cpus_empty(data.unfinished))
 438                         barrier();
 439  out:
 440
 441         return 0;
 442 }
 443
 444 int smp_call_function(void (*func)(void *info), void *info, int retry,
 445                       int wait)
 446 {
 447         return smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait,
 448                                         cpu_online_map);
 449 }
 450
 451 void show_ipi_list(struct seq_file *p)
 452 {
 453         unsigned int cpu;
 454
 455         seq_puts(p, "IPI:");
 456
 457         for_each_present_cpu(cpu)
 458                 seq_printf(p, " %10lu", per_cpu(ipi_data, cpu).ipi_count);
 459
 460         seq_putc(p, '\n');
 461 }
 462
 463 void show_local_irqs(struct seq_file *p)
 464 {
 465         unsigned int cpu;
 466
 467         seq_printf(p, "LOC: ");
 468
 469         for_each_present_cpu(cpu)
 470                 seq_printf(p, "%10u ", irq_stat[cpu].local_timer_irqs);
 471
 472         seq_putc(p, '\n');
 473 }
 474
 475 static void ipi_timer(struct pt_regs *regs)
 476 {
 477         int user = user_mode(regs);
 478
 479         irq_enter();
 480         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
 481         update_process_times(user);
 482         irq_exit();
 483 }
 484
 485 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
 486 asmlinkage void do_local_timer(struct pt_regs *regs)
 487 {
 488         int cpu = smp_processor_id();
 489
 490         if (local_timer_ack()) {
 491                 irq_stat[cpu].local_timer_irqs++;
 492                 ipi_timer(regs);
 493         }
 494 }
 495 #endif
 496
 497 /*
 498  * ipi_call_function - handle IPI from smp_call_function()
 499  *
 500  * Note that we copy data out of the cross-call structure and then
 501  * let the caller know that we're here and have done with their data
 502  */
 503 static void ipi_call_function(unsigned int cpu)
 504 {
 505         struct smp_call_struct *data = smp_call_function_data;
 506         void (*func)(void *info) = data->func;
 507         void *info = data->info;
 508         int wait = data->wait;
 509
 510         cpu_clear(cpu, data->pending);
 511
 512         func(info);
 513
 514         if (wait)
 515                 cpu_clear(cpu, data->unfinished);
 516 }
 517
 518 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
 519
 520 /*
 521  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 522  */
 523 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 524 {
 525         spin_lock(&stop_lock);
 526         printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 527         dump_stack();
 528         spin_unlock(&stop_lock);
 529
 530         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 531
 532         local_fiq_disable();
 533         local_irq_disable();
 534
 535         while (1)
 536                 cpu_relax();
 537 }
 538
 539 /*
 540  * Main handler for inter-processor interrupts
 541  *
 542  * For ARM, the ipimask now only identifies a single
 543  * category of IPI (Bit 1 IPIs have been replaced by a
 544  * different mechanism):
 545  *
 546  *  Bit 0 - Inter-processor function call
 547  */
 548 asmlinkage void do_IPI(struct pt_regs *regs)
 549 {
 550         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 551         struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 552
 553         ipi->ipi_count++;
 554
 555         for (;;) {
 556                 unsigned long msgs;
 557
 558                 spin_lock(&ipi->lock);
 559                 msgs = ipi->bits;
 560                 ipi->bits = 0;
 561                 spin_unlock(&ipi->lock);
 562
 563                 if (!msgs)
 564                         break;
 565
 566                 do {
 567                         unsigned nextmsg;
 568
 569                         nextmsg = msgs & -msgs;
 570                         msgs &= ~nextmsg;
 571                         nextmsg = ffz(~nextmsg);
 572
 573                         switch (nextmsg) {
 574                         case IPI_TIMER:
 575                                 ipi_timer(regs);
 576                                 break;
 577
 578                         case IPI_RESCHEDULE:
 579                                 /*
 580                                  * nothing more to do - eveything is
 581                                  * done on the interrupt return path
 582                                  */
 583                                 break;
 584
 585                         case IPI_CALL_FUNC:
 586                                 ipi_call_function(cpu);
 587                                 break;
 588
 589                         case IPI_CPU_STOP:
 590                                 ipi_cpu_stop(cpu);
 591                                 break;
 592
 593                         default:
 594                                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 595                                        cpu, nextmsg);
 596                                 break;
 597                         }
 598                 } while (msgs);
 599         }
 600 }
 601
 602 void smp_send_reschedule(int cpu)
 603 {
 604         send_ipi_message(cpumask_of_cpu(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 605 }
 606
 607 void smp_send_timer(void)
 608 {
 609         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 610         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 611         send_ipi_message(mask, IPI_TIMER);
 612 }
 613
 614 void smp_send_stop(void)
 615 {
 616         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 617         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 618         send_ipi_message(mask, IPI_CPU_STOP);
 619 }
 620
 621 /*
 622  * not supported here
 623  */
 624 int __init setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 625 {
 626         return -EINVAL;
 627 }
 628
 629 static int
 630 on_each_cpu_mask(void (*func)(void *), void *info, int retry, int wait,
 631                  cpumask_t mask)
 632 {
 633         int ret = 0;
 634
 635         preempt_disable();
 636
 637         ret = smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait, mask);
 638         if (cpu_isset(smp_processor_id(), mask))
 639                 func(info);
 640
 641         preempt_enable();
 642
 643         return ret;
 644 }
 645
 646 /**********************************************************************/
 647
 648 /*
 649  * TLB operations
 650  */
 651 struct tlb_args {
 652         struct vm_area_struct *ta_vma;
 653         unsigned long ta_start;
 654         unsigned long ta_end;
 655 };
 656
 657 static inline void ipi_flush_tlb_all(void *ignored)
 658 {
 659         local_flush_tlb_all();
 660 }
 661
 662 static inline void ipi_flush_tlb_mm(void *arg)
 663 {
 664         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *)arg;
 665
 666         local_flush_tlb_mm(mm);
 667 }
 668
 669 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
 670 {
 671         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 672
 673         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
 674 }
 675
 676 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_page(void *arg)
 677 {
 678         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 679
 680         local_flush_tlb_kernel_page(ta->ta_start);
 681 }
 682
 683 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
 684 {
 685         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 686
 687         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
 688 }
 689
 690 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
 691 {
 692         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 693
 694         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
 695 }
 696
 697 void flush_tlb_all(void)
 698 {
 699         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_all, NULL, 1, 1);
 700 }
 701
 702 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 703 {
 704         cpumask_t mask = mm->cpu_vm_mask;
 705
 706         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_mm, mm, 1, 1, mask);
 707 }
 708
 709 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
 710 {
 711         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 712         struct tlb_args ta;
 713
 714         ta.ta_vma = vma;
 715         ta.ta_start = uaddr;
 716
 717         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_page, &ta, 1, 1, mask);
 718 }
 719
 720 void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
 721 {
 722         struct tlb_args ta;
 723
 724         ta.ta_start = kaddr;
 725
 726         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_page, &ta, 1, 1);
 727 }
 728
 729 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma,
 730                      unsigned long start, unsigned long end)
 731 {
 732         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 733         struct tlb_args ta;
 734
 735         ta.ta_vma = vma;
 736         ta.ta_start = start;
 737         ta.ta_end = end;
 738
 739         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_range, &ta, 1, 1, mask);
 740 }
 741
 742 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
 743 {
 744         struct tlb_args ta;
 745
 746         ta.ta_start = start;
 747         ta.ta_end = end;
 748
 749         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1, 1);
 750 }