arch/x86/kernel/smp.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  *      Intel SMP support routines.
   4  *
   5  *      (c) 1995 Alan Cox, Building #3 <[email protected]>
   6  *      (c) 1998-99, 2000, 2009 Ingo Molnar <[email protected]>
   7  *      (c) 2002,2003 Andi Kleen, SuSE Labs.
   8  *
   9  *      i386 and x86_64 integration by Glauber Costa <[email protected]>
  10  */
  11
  12 #include <linux/init.h>
  13
  14 #include <linux/mm.h>
  15 #include <linux/delay.h>
  16 #include <linux/spinlock.h>
  17 #include <linux/export.h>
  18 #include <linux/kernel_stat.h>
  19 #include <linux/mc146818rtc.h>
  20 #include <linux/cache.h>
  21 #include <linux/interrupt.h>
  22 #include <linux/cpu.h>
  23 #include <linux/gfp.h>
  24 #include <linux/kexec.h>
  25
  26 #include <asm/mtrr.h>
  27 #include <asm/tlbflush.h>
  28 #include <asm/mmu_context.h>
  29 #include <asm/proto.h>
  30 #include <asm/apic.h>
  31 #include <asm/cpu.h>
  32 #include <asm/idtentry.h>
  33 #include <asm/nmi.h>
  34 #include <asm/mce.h>
  35 #include <asm/trace/irq_vectors.h>
  36 #include <asm/kexec.h>
  37 #include <asm/reboot.h>
  38
  39 /*
  40  *      Some notes on x86 processor bugs affecting SMP operation:
  41  *
  42  *      Pentium, Pentium Pro, II, III (and all CPUs) have bugs.
  43  *      The Linux implications for SMP are handled as follows:
  44  *
  45  *      Pentium III / [Xeon]
  46  *              None of the E1AP-E3AP errata are visible to the user.
  47  *
  48  *      E1AP.   see PII A1AP
  49  *      E2AP.   see PII A2AP
  50  *      E3AP.   see PII A3AP
  51  *
  52  *      Pentium II / [Xeon]
  53  *              None of the A1AP-A3AP errata are visible to the user.
  54  *
  55  *      A1AP.   see PPro 1AP
  56  *      A2AP.   see PPro 2AP
  57  *      A3AP.   see PPro 7AP
  58  *
  59  *      Pentium Pro
  60  *              None of 1AP-9AP errata are visible to the normal user,
  61  *      except occasional delivery of 'spurious interrupt' as trap #15.
  62  *      This is very rare and a non-problem.
  63  *
  64  *      1AP.    Linux maps APIC as non-cacheable
  65  *      2AP.    worked around in hardware
  66  *      3AP.    fixed in C0 and above steppings microcode update.
  67  *              Linux does not use excessive STARTUP_IPIs.
  68  *      4AP.    worked around in hardware
  69  *      5AP.    symmetric IO mode (normal Linux operation) not affected.
  70  *              'noapic' mode has vector 0xf filled out properly.
  71  *      6AP.    'noapic' mode might be affected - fixed in later steppings
  72  *      7AP.    We do not assume writes to the LVT deasserting IRQs
  73  *      8AP.    We do not enable low power mode (deep sleep) during MP bootup
  74  *      9AP.    We do not use mixed mode
  75  *
  76  *      Pentium
  77  *              There is a marginal case where REP MOVS on 100MHz SMP
  78  *      machines with B stepping processors can fail. XXX should provide
  79  *      an L1cache=Writethrough or L1cache=off option.
  80  *
  81  *              B stepping CPUs may hang. There are hardware work arounds
  82  *      for this. We warn about it in case your board doesn't have the work
  83  *      arounds. Basically that's so I can tell anyone with a B stepping
  84  *      CPU and SMP problems "tough".
  85  *
  86  *      Specific items [From Pentium Processor Specification Update]
  87  *
  88  *      1AP.    Linux doesn't use remote read
  89  *      2AP.    Linux doesn't trust APIC errors
  90  *      3AP.    We work around this
  91  *      4AP.    Linux never generated 3 interrupts of the same priority
  92  *              to cause a lost local interrupt.
  93  *      5AP.    Remote read is never used
  94  *      6AP.    not affected - worked around in hardware
  95  *      7AP.    not affected - worked around in hardware
  96  *      8AP.    worked around in hardware - we get explicit CS errors if not
  97  *      9AP.    only 'noapic' mode affected. Might generate spurious
  98  *              interrupts, we log only the first one and count the
  99  *              rest silently.
 100  *      10AP.   not affected - worked around in hardware
 101  *      11AP.   Linux reads the APIC between writes to avoid this, as per
 102  *              the documentation. Make sure you preserve this as it affects
 103  *              the C stepping chips too.
 104  *      12AP.   not affected - worked around in hardware
 105  *      13AP.   not affected - worked around in hardware
 106  *      14AP.   we always deassert INIT during bootup
 107  *      15AP.   not affected - worked around in hardware
 108  *      16AP.   not affected - worked around in hardware
 109  *      17AP.   not affected - worked around in hardware
 110  *      18AP.   not affected - worked around in hardware
 111  *      19AP.   not affected - worked around in BIOS
 112  *
 113  *      If this sounds worrying believe me these bugs are either ___RARE___,
 114  *      or are signal timing bugs worked around in hardware and there's
 115  *      about nothing of note with C stepping upwards.
 116  */
 117
 118 static atomic_t stopping_cpu = ATOMIC_INIT(-1);
 119 static bool smp_no_nmi_ipi = false;
 120
 121 static int smp_stop_nmi_callback(unsigned int val, struct pt_regs *regs)
 122 {
 123         /* We are registered on stopping cpu too, avoid spurious NMI */
 124         if (raw_smp_processor_id() == atomic_read(&stopping_cpu))
 125                 return NMI_HANDLED;
 126
 127         cpu_emergency_disable_virtualization();
 128         stop_this_cpu(NULL);
 129
 130         return NMI_HANDLED;
 131 }
 132
 133 /*
 134  * Disable virtualization, APIC etc. and park the CPU in a HLT loop
 135  */
 136 DEFINE_IDTENTRY_SYSVEC(sysvec_reboot)
 137 {
 138         ack_APIC_irq();
 139         cpu_emergency_disable_virtualization();
 140         stop_this_cpu(NULL);
 141 }
 142
 143 static int register_stop_handler(void)
 144 {
 145         return register_nmi_handler(NMI_LOCAL, smp_stop_nmi_callback,
 146                                     NMI_FLAG_FIRST, "smp_stop");
 147 }
 148
 149 static void native_stop_other_cpus(int wait)
 150 {
 151         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 152         unsigned long flags, timeout;
 153
 154         if (reboot_force)
 155                 return;
 156
 157         /* Only proceed if this is the first CPU to reach this code */
 158         if (atomic_cmpxchg(&stopping_cpu, -1, cpu) != -1)
 159                 return;
 160
 161         /* For kexec, ensure that offline CPUs are out of MWAIT and in HLT */
 162         if (kexec_in_progress)
 163                 smp_kick_mwait_play_dead();
 164
 165         /*
 166          * 1) Send an IPI on the reboot vector to all other CPUs.
 167          *
 168          *    The other CPUs should react on it after leaving critical
 169          *    sections and re-enabling interrupts. They might still hold
 170          *    locks, but there is nothing which can be done about that.
 171          *
 172          * 2) Wait for all other CPUs to report that they reached the
 173          *    HLT loop in stop_this_cpu()
 174          *
 175          * 3) If the system uses INIT/STARTUP for CPU bringup, then
 176          *    send all present CPUs an INIT vector, which brings them
 177          *    completely out of the way.
 178          *
 179          * 4) If #3 is not possible and #2 timed out send an NMI to the
 180          *    CPUs which did not yet report
 181          *
 182          * 5) Wait for all other CPUs to report that they reached the
 183          *    HLT loop in stop_this_cpu()
 184          *
 185          * #4 can obviously race against a CPU reaching the HLT loop late.
 186          * That CPU will have reported already and the "have all CPUs
 187          * reached HLT" condition will be true despite the fact that the
 188          * other CPU is still handling the NMI. Again, there is no
 189          * protection against that as "disabled" APICs still respond to
 190          * NMIs.
 191          */
 192         cpumask_copy(&cpus_stop_mask, cpu_online_mask);
 193         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_stop_mask);
 194
 195         if (!cpumask_empty(&cpus_stop_mask)) {
 196                 apic_send_IPI_allbutself(REBOOT_VECTOR);
 197
 198                 /*
 199                  * Don't wait longer than a second for IPI completion. The
 200                  * wait request is not checked here because that would
 201                  * prevent an NMI/INIT shutdown in case that not all
 202                  * CPUs reach shutdown state.
 203                  */
 204                 timeout = USEC_PER_SEC;
 205                 while (!cpumask_empty(&cpus_stop_mask) && timeout--)
 206                         udelay(1);
 207         }
 208
 209         /*
 210          * Park all other CPUs in INIT including "offline" CPUs, if
 211          * possible. That's a safe place where they can't resume execution
 212          * of HLT and then execute the HLT loop from overwritten text or
 213          * page tables.
 214          *
 215          * The only downside is a broadcast MCE, but up to the point where
 216          * the kexec() kernel brought all APs online again an MCE will just
 217          * make HLT resume and handle the MCE. The machine crashes and burns
 218          * due to overwritten text, page tables and data. So there is a
 219          * choice between fire and frying pan. The result is pretty much
 220          * the same. Chose frying pan until x86 provides a sane mechanism
 221          * to park a CPU.
 222          */
 223         if (smp_park_other_cpus_in_init())
 224                 goto done;
 225
 226         /*
 227          * If park with INIT was not possible and the REBOOT_VECTOR didn't
 228          * take all secondary CPUs offline, try with the NMI.
 229          */
 230         if (!cpumask_empty(&cpus_stop_mask)) {
 231                 /*
 232                  * If NMI IPI is enabled, try to register the stop handler
 233                  * and send the IPI. In any case try to wait for the other
 234                  * CPUs to stop.
 235                  */
 236                 if (!smp_no_nmi_ipi && !register_stop_handler()) {
 237                         pr_emerg("Shutting down cpus with NMI\n");
 238
 239                         for_each_cpu(cpu, &cpus_stop_mask)
 240                                 apic->send_IPI(cpu, NMI_VECTOR);
 241                 }
 242                 /*
 243                  * Don't wait longer than 10 ms if the caller didn't
 244                  * request it. If wait is true, the machine hangs here if
 245                  * one or more CPUs do not reach shutdown state.
 246                  */
 247                 timeout = USEC_PER_MSEC * 10;
 248                 while (!cpumask_empty(&cpus_stop_mask) && (wait || timeout--))
 249                         udelay(1);
 250         }
 251
 252 done:
 253         local_irq_save(flags);
 254         disable_local_APIC();
 255         mcheck_cpu_clear(this_cpu_ptr(&cpu_info));
 256         local_irq_restore(flags);
 257
 258         /*
 259          * Ensure that the cpus_stop_mask cache lines are invalidated on
 260          * the other CPUs. See comment vs. SME in stop_this_cpu().
 261          */
 262         cpumask_clear(&cpus_stop_mask);
 263 }
 264
 265 /*
 266  * Reschedule call back. KVM uses this interrupt to force a cpu out of
 267  * guest mode.
 268  */
 269 DEFINE_IDTENTRY_SYSVEC_SIMPLE(sysvec_reschedule_ipi)
 270 {
 271         ack_APIC_irq();
 272         trace_reschedule_entry(RESCHEDULE_VECTOR);
 273         inc_irq_stat(irq_resched_count);
 274         scheduler_ipi();
 275         trace_reschedule_exit(RESCHEDULE_VECTOR);
 276 }
 277
 278 DEFINE_IDTENTRY_SYSVEC(sysvec_call_function)
 279 {
 280         ack_APIC_irq();
 281         trace_call_function_entry(CALL_FUNCTION_VECTOR);
 282         inc_irq_stat(irq_call_count);
 283         generic_smp_call_function_interrupt();
 284         trace_call_function_exit(CALL_FUNCTION_VECTOR);
 285 }
 286
 287 DEFINE_IDTENTRY_SYSVEC(sysvec_call_function_single)
 288 {
 289         ack_APIC_irq();
 290         trace_call_function_single_entry(CALL_FUNCTION_SINGLE_VECTOR);
 291         inc_irq_stat(irq_call_count);
 292         generic_smp_call_function_single_interrupt();
 293         trace_call_function_single_exit(CALL_FUNCTION_SINGLE_VECTOR);
 294 }
 295
 296 static int __init nonmi_ipi_setup(char *str)
 297 {
 298         smp_no_nmi_ipi = true;
 299         return 1;
 300 }
 301
 302 __setup("nonmi_ipi", nonmi_ipi_setup);
 303
 304 struct smp_ops smp_ops = {
 305         .smp_prepare_boot_cpu   = native_smp_prepare_boot_cpu,
 306         .smp_prepare_cpus       = native_smp_prepare_cpus,
 307         .smp_cpus_done          = native_smp_cpus_done,
 308
 309         .stop_other_cpus        = native_stop_other_cpus,
 310 #if defined(CONFIG_KEXEC_CORE)
 311         .crash_stop_other_cpus  = kdump_nmi_shootdown_cpus,
 312 #endif
 313         .smp_send_reschedule    = native_smp_send_reschedule,
 314
 315         .kick_ap_alive          = native_kick_ap,
 316         .cpu_disable            = native_cpu_disable,
 317         .play_dead              = native_play_dead,
 318
 319         .send_call_func_ipi     = native_send_call_func_ipi,
 320         .send_call_func_single_ipi = native_send_call_func_single_ipi,
 321 };
 322 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_ops);