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/config.h>
  11 #include <linux/delay.h>
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/spinlock.h>
  14 #include <linux/sched.h>
  15 #include <linux/interrupt.h>
  16 #include <linux/cache.h>
  17 #include <linux/profile.h>
  18 #include <linux/errno.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/cpu.h>
  21 #include <linux/smp.h>
  22 #include <linux/seq_file.h>
  23
  24 #include <asm/atomic.h>
  25 #include <asm/cacheflush.h>
  26 #include <asm/cpu.h>
  27 #include <asm/mmu_context.h>
  28 #include <asm/pgtable.h>
  29 #include <asm/pgalloc.h>
  30 #include <asm/processor.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/ptrace.h>
  33
  34 /*
  35  * bitmask of present and online CPUs.
  36  * The present bitmask indicates that the CPU is physically present.
  37  * The online bitmask indicates that the CPU is up and running.
  38  */
  39 cpumask_t cpu_possible_map;
  40 cpumask_t cpu_online_map;
  41
  42 /*
  43  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  44  * so we need some other way of telling a new secondary core
  45  * where to place its SVC stack
  46  */
  47 struct secondary_data secondary_data;
  48
  49 /*
  50  * structures for inter-processor calls
  51  * - A collection of single bit ipi messages.
  52  */
  53 struct ipi_data {
  54         spinlock_t lock;
  55         unsigned long ipi_count;
  56         unsigned long bits;
  57 };
  58
  59 static DEFINE_PER_CPU(struct ipi_data, ipi_data) = {
  60         .lock   = SPIN_LOCK_UNLOCKED,
  61 };
  62
  63 enum ipi_msg_type {
  64         IPI_TIMER,
  65         IPI_RESCHEDULE,
  66         IPI_CALL_FUNC,
  67         IPI_CPU_STOP,
  68 };
  69
  70 struct smp_call_struct {
  71         void (*func)(void *info);
  72         void *info;
  73         int wait;
  74         cpumask_t pending;
  75         cpumask_t unfinished;
  76 };
  77
  78 static struct smp_call_struct * volatile smp_call_function_data;
  79 static DEFINE_SPINLOCK(smp_call_function_lock);
  80
  81 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu)
  82 {
  83         struct cpuinfo_arm *ci = &per_cpu(cpu_data, cpu);
  84         struct task_struct *idle = ci->idle;
  85         pgd_t *pgd;
  86         pmd_t *pmd;
  87         int ret;
  88
  89         /*
  90          * Spawn a new process manually, if not already done.
  91          * Grab a pointer to its task struct so we can mess with it
  92          */
  93         if (!idle) {
  94                 idle = fork_idle(cpu);
  95                 if (IS_ERR(idle)) {
  96                         printk(KERN_ERR "CPU%u: fork() failed\n", cpu);
  97                         return PTR_ERR(idle);
  98                 }
  99                 ci->idle = idle;
 100         }
 101
 102         /*
 103          * Allocate initial page tables to allow the new CPU to
 104          * enable the MMU safely.  This essentially means a set
 105          * of our "standard" page tables, with the addition of
 106          * a 1:1 mapping for the physical address of the kernel.
 107          */
 108         pgd = pgd_alloc(&init_mm);
 109         pmd = pmd_offset(pgd, PHYS_OFFSET);
 110         *pmd = __pmd((PHYS_OFFSET & PGDIR_MASK) |
 111                      PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE);
 112
 113         /*
 114          * We need to tell the secondary core where to find
 115          * its stack and the page tables.
 116          */
 117         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 118         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(pgd);
 119         wmb();
 120
 121         /*
 122          * Now bring the CPU into our world.
 123          */
 124         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 125         if (ret == 0) {
 126                 unsigned long timeout;
 127
 128                 /*
 129                  * CPU was successfully started, wait for it
 130                  * to come online or time out.
 131                  */
 132                 timeout = jiffies + HZ;
 133                 while (time_before(jiffies, timeout)) {
 134                         if (cpu_online(cpu))
 135                                 break;
 136
 137                         udelay(10);
 138                         barrier();
 139                 }
 140
 141                 if (!cpu_online(cpu))
 142                         ret = -EIO;
 143         }
 144
 145         secondary_data.stack = NULL;
 146         secondary_data.pgdir = 0;
 147
 148         *pmd_offset(pgd, PHYS_OFFSET) = __pmd(0);
 149         pgd_free(pgd);
 150
 151         if (ret) {
 152                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: processor failed to boot\n", cpu);
 153
 154                 /*
 155                  * FIXME: We need to clean up the new idle thread. --rmk
 156                  */
 157         }
 158
 159         return ret;
 160 }
 161
 162 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 163 /*
 164  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 165  */
 166 int __cpuexit __cpu_disable(void)
 167 {
 168         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 169         struct task_struct *p;
 170         int ret;
 171
 172         ret = mach_cpu_disable(cpu);
 173         if (ret)
 174                 return ret;
 175
 176         /*
 177          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 178          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 179          */
 180         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 181
 182         /*
 183          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 184          */
 185         migrate_irqs();
 186
 187         /*
 188          * Stop the local timer for this CPU.
 189          */
 190         local_timer_stop(cpu);
 191
 192         /*
 193          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 194          * from the vm mask set of all processes.
 195          */
 196         flush_cache_all();
 197         local_flush_tlb_all();
 198
 199         read_lock(&tasklist_lock);
 200         for_each_process(p) {
 201                 if (p->mm)
 202                         cpu_clear(cpu, p->mm->cpu_vm_mask);
 203         }
 204         read_unlock(&tasklist_lock);
 205
 206         return 0;
 207 }
 208
 209 /*
 210  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 211  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 212  */
 213 void __cpuexit __cpu_die(unsigned int cpu)
 214 {
 215         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 216                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 217 }
 218
 219 /*
 220  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 221  *
 222  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 223  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 224  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 225  * out of idle fixes this.
 226  */
 227 void __cpuexit cpu_die(void)
 228 {
 229         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 230
 231         local_irq_disable();
 232         idle_task_exit();
 233
 234         /*
 235          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 236          * CPU) specific
 237          */
 238         platform_cpu_die(cpu);
 239
 240         /*
 241          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 242          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 243          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 244          */
 245         __asm__("mov    sp, %0\n"
 246         "       b       secondary_start_kernel"
 247                 :
 248                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 249 }
 250 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 251
 252 /*
 253  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 254  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 255  */
 256 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 257 {
 258         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 259         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 260
 261         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 262
 263         /*
 264          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 265          * reference and switch to it.
 266          */
 267         atomic_inc(&mm->mm_users);
 268         atomic_inc(&mm->mm_count);
 269         current->active_mm = mm;
 270         cpu_set(cpu, mm->cpu_vm_mask);
 271         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 272         enter_lazy_tlb(mm, current);
 273         local_flush_tlb_all();
 274
 275         cpu_init();
 276         preempt_disable();
 277
 278         /*
 279          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 280          */
 281         platform_secondary_init(cpu);
 282
 283         /*
 284          * Enable local interrupts.
 285          */
 286         local_irq_enable();
 287         local_fiq_enable();
 288
 289         calibrate_delay();
 290
 291         smp_store_cpu_info(cpu);
 292
 293         /*
 294          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue
 295          */
 296         cpu_set(cpu, cpu_online_map);
 297
 298         /*
 299          * Setup local timer for this CPU.
 300          */
 301         local_timer_setup(cpu);
 302
 303         /*
 304          * OK, it's off to the idle thread for us
 305          */
 306         cpu_idle();
 307 }
 308
 309 /*
 310  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 311  * per-processor storage.
 312  */
 313 void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 314 {
 315         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 316
 317         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 318 }
 319
 320 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 321 {
 322         int cpu;
 323         unsigned long bogosum = 0;
 324
 325         for_each_online_cpu(cpu)
 326                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 327
 328         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 329                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 330                num_online_cpus(),
 331                bogosum / (500000/HZ),
 332                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 333 }
 334
 335 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 336 {
 337         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 338
 339         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 340
 341         cpu_set(cpu, cpu_present_map);
 342         cpu_set(cpu, cpu_online_map);
 343 }
 344
 345 static void send_ipi_message(cpumask_t callmap, enum ipi_msg_type msg)
 346 {
 347         unsigned long flags;
 348         unsigned int cpu;
 349
 350         local_irq_save(flags);
 351
 352         for_each_cpu_mask(cpu, callmap) {
 353                 struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 354
 355                 spin_lock(&ipi->lock);
 356                 ipi->bits |= 1 << msg;
 357                 spin_unlock(&ipi->lock);
 358         }
 359
 360         /*
 361          * Call the platform specific cross-CPU call function.
 362          */
 363         smp_cross_call(callmap);
 364
 365         local_irq_restore(flags);
 366 }
 367
 368 /*
 369  * You must not call this function with disabled interrupts, from a
 370  * hardware interrupt handler, nor from a bottom half handler.
 371  */
 372 static int smp_call_function_on_cpu(void (*func)(void *info), void *info,
 373                                     int retry, int wait, cpumask_t callmap)
 374 {
 375         struct smp_call_struct data;
 376         unsigned long timeout;
 377         int ret = 0;
 378
 379         data.func = func;
 380         data.info = info;
 381         data.wait = wait;
 382
 383         cpu_clear(smp_processor_id(), callmap);
 384         if (cpus_empty(callmap))
 385                 goto out;
 386
 387         data.pending = callmap;
 388         if (wait)
 389                 data.unfinished = callmap;
 390
 391         /*
 392          * try to get the mutex on smp_call_function_data
 393          */
 394         spin_lock(&smp_call_function_lock);
 395         smp_call_function_data = &data;
 396
 397         send_ipi_message(callmap, IPI_CALL_FUNC);
 398
 399         timeout = jiffies + HZ;
 400         while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 401                 barrier();
 402
 403         /*
 404          * did we time out?
 405          */
 406         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 407                 /*
 408                  * this may be causing our panic - report it
 409                  */
 410                 printk(KERN_CRIT
 411                        "CPU%u: smp_call_function timeout for %p(%p)\n"
 412                        "      callmap %lx pending %lx, %swait\n",
 413                        smp_processor_id(), func, info, *cpus_addr(callmap),
 414                        *cpus_addr(data.pending), wait ? "" : "no ");
 415
 416                 /*
 417                  * TRACE
 418                  */
 419                 timeout = jiffies + (5 * HZ);
 420                 while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 421                         barrier();
 422
 423                 if (cpus_empty(data.pending))
 424                         printk(KERN_CRIT "     RESOLVED\n");
 425                 else
 426                         printk(KERN_CRIT "     STILL STUCK\n");
 427         }
 428
 429         /*
 430          * whatever happened, we're done with the data, so release it
 431          */
 432         smp_call_function_data = NULL;
 433         spin_unlock(&smp_call_function_lock);
 434
 435         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 436                 ret = -ETIMEDOUT;
 437                 goto out;
 438         }
 439
 440         if (wait)
 441                 while (!cpus_empty(data.unfinished))
 442                         barrier();
 443  out:
 444
 445         return 0;
 446 }
 447
 448 int smp_call_function(void (*func)(void *info), void *info, int retry,
 449                       int wait)
 450 {
 451         return smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait,
 452                                         cpu_online_map);
 453 }
 454
 455 void show_ipi_list(struct seq_file *p)
 456 {
 457         unsigned int cpu;
 458
 459         seq_puts(p, "IPI:");
 460
 461         for_each_present_cpu(cpu)
 462                 seq_printf(p, " %10lu", per_cpu(ipi_data, cpu).ipi_count);
 463
 464         seq_putc(p, '\n');
 465 }
 466
 467 void show_local_irqs(struct seq_file *p)
 468 {
 469         unsigned int cpu;
 470
 471         seq_printf(p, "LOC: ");
 472
 473         for_each_present_cpu(cpu)
 474                 seq_printf(p, "%10u ", irq_stat[cpu].local_timer_irqs);
 475
 476         seq_putc(p, '\n');
 477 }
 478
 479 static void ipi_timer(struct pt_regs *regs)
 480 {
 481         int user = user_mode(regs);
 482
 483         irq_enter();
 484         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
 485         update_process_times(user);
 486         irq_exit();
 487 }
 488
 489 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
 490 asmlinkage void do_local_timer(struct pt_regs *regs)
 491 {
 492         int cpu = smp_processor_id();
 493
 494         if (local_timer_ack()) {
 495                 irq_stat[cpu].local_timer_irqs++;
 496                 ipi_timer(regs);
 497         }
 498 }
 499 #endif
 500
 501 /*
 502  * ipi_call_function - handle IPI from smp_call_function()
 503  *
 504  * Note that we copy data out of the cross-call structure and then
 505  * let the caller know that we're here and have done with their data
 506  */
 507 static void ipi_call_function(unsigned int cpu)
 508 {
 509         struct smp_call_struct *data = smp_call_function_data;
 510         void (*func)(void *info) = data->func;
 511         void *info = data->info;
 512         int wait = data->wait;
 513
 514         cpu_clear(cpu, data->pending);
 515
 516         func(info);
 517
 518         if (wait)
 519                 cpu_clear(cpu, data->unfinished);
 520 }
 521
 522 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
 523
 524 /*
 525  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 526  */
 527 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 528 {
 529         spin_lock(&stop_lock);
 530         printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 531         dump_stack();
 532         spin_unlock(&stop_lock);
 533
 534         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 535
 536         local_fiq_disable();
 537         local_irq_disable();
 538
 539         while (1)
 540                 cpu_relax();
 541 }
 542
 543 /*
 544  * Main handler for inter-processor interrupts
 545  *
 546  * For ARM, the ipimask now only identifies a single
 547  * category of IPI (Bit 1 IPIs have been replaced by a
 548  * different mechanism):
 549  *
 550  *  Bit 0 - Inter-processor function call
 551  */
 552 asmlinkage void do_IPI(struct pt_regs *regs)
 553 {
 554         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 555         struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 556
 557         ipi->ipi_count++;
 558
 559         for (;;) {
 560                 unsigned long msgs;
 561
 562                 spin_lock(&ipi->lock);
 563                 msgs = ipi->bits;
 564                 ipi->bits = 0;
 565                 spin_unlock(&ipi->lock);
 566
 567                 if (!msgs)
 568                         break;
 569
 570                 do {
 571                         unsigned nextmsg;
 572
 573                         nextmsg = msgs & -msgs;
 574                         msgs &= ~nextmsg;
 575                         nextmsg = ffz(~nextmsg);
 576
 577                         switch (nextmsg) {
 578                         case IPI_TIMER:
 579                                 ipi_timer(regs);
 580                                 break;
 581
 582                         case IPI_RESCHEDULE:
 583                                 /*
 584                                  * nothing more to do - eveything is
 585                                  * done on the interrupt return path
 586                                  */
 587                                 break;
 588
 589                         case IPI_CALL_FUNC:
 590                                 ipi_call_function(cpu);
 591                                 break;
 592
 593                         case IPI_CPU_STOP:
 594                                 ipi_cpu_stop(cpu);
 595                                 break;
 596
 597                         default:
 598                                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 599                                        cpu, nextmsg);
 600                                 break;
 601                         }
 602                 } while (msgs);
 603         }
 604 }
 605
 606 void smp_send_reschedule(int cpu)
 607 {
 608         send_ipi_message(cpumask_of_cpu(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 609 }
 610
 611 void smp_send_timer(void)
 612 {
 613         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 614         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 615         send_ipi_message(mask, IPI_TIMER);
 616 }
 617
 618 void smp_send_stop(void)
 619 {
 620         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 621         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 622         send_ipi_message(mask, IPI_CPU_STOP);
 623 }
 624
 625 /*
 626  * not supported here
 627  */
 628 int __init setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 629 {
 630         return -EINVAL;
 631 }
 632
 633 static int
 634 on_each_cpu_mask(void (*func)(void *), void *info, int retry, int wait,
 635                  cpumask_t mask)
 636 {
 637         int ret = 0;
 638
 639         preempt_disable();
 640
 641         ret = smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait, mask);
 642         if (cpu_isset(smp_processor_id(), mask))
 643                 func(info);
 644
 645         preempt_enable();
 646
 647         return ret;
 648 }
 649
 650 /**********************************************************************/
 651
 652 /*
 653  * TLB operations
 654  */
 655 struct tlb_args {
 656         struct vm_area_struct *ta_vma;
 657         unsigned long ta_start;
 658         unsigned long ta_end;
 659 };
 660
 661 static inline void ipi_flush_tlb_all(void *ignored)
 662 {
 663         local_flush_tlb_all();
 664 }
 665
 666 static inline void ipi_flush_tlb_mm(void *arg)
 667 {
 668         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *)arg;
 669
 670         local_flush_tlb_mm(mm);
 671 }
 672
 673 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
 674 {
 675         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 676
 677         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
 678 }
 679
 680 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_page(void *arg)
 681 {
 682         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 683
 684         local_flush_tlb_kernel_page(ta->ta_start);
 685 }
 686
 687 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
 688 {
 689         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 690
 691         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
 692 }
 693
 694 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
 695 {
 696         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 697
 698         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
 699 }
 700
 701 void flush_tlb_all(void)
 702 {
 703         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_all, NULL, 1, 1);
 704 }
 705
 706 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 707 {
 708         cpumask_t mask = mm->cpu_vm_mask;
 709
 710         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_mm, mm, 1, 1, mask);
 711 }
 712
 713 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
 714 {
 715         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 716         struct tlb_args ta;
 717
 718         ta.ta_vma = vma;
 719         ta.ta_start = uaddr;
 720
 721         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_page, &ta, 1, 1, mask);
 722 }
 723
 724 void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
 725 {
 726         struct tlb_args ta;
 727
 728         ta.ta_start = kaddr;
 729
 730         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_page, &ta, 1, 1);
 731 }
 732
 733 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma,
 734                      unsigned long start, unsigned long end)
 735 {
 736         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 737         struct tlb_args ta;
 738
 739         ta.ta_vma = vma;
 740         ta.ta_start = start;
 741         ta.ta_end = end;
 742
 743         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_range, &ta, 1, 1, mask);
 744 }
 745
 746 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
 747 {
 748         struct tlb_args ta;
 749
 750         ta.ta_start = start;
 751         ta.ta_end = end;
 752
 753         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1, 1);
 754 }