arch/arm64/kernel/smp.c

   1 /*
   2  * SMP initialisation and IPI support
   3  * Based on arch/arm/kernel/smp.c
   4  *
   5  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  */
  19
  20 #include <linux/delay.h>
  21 #include <linux/init.h>
  22 #include <linux/spinlock.h>
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/interrupt.h>
  25 #include <linux/cache.h>
  26 #include <linux/profile.h>
  27 #include <linux/errno.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29 #include <linux/err.h>
  30 #include <linux/cpu.h>
  31 #include <linux/smp.h>
  32 #include <linux/seq_file.h>
  33 #include <linux/irq.h>
  34 #include <linux/percpu.h>
  35 #include <linux/clockchips.h>
  36 #include <linux/completion.h>
  37 #include <linux/of.h>
  38 #include <linux/irq_work.h>
  39
  40 #include <asm/atomic.h>
  41 #include <asm/cacheflush.h>
  42 #include <asm/cputype.h>
  43 #include <asm/cpu_ops.h>
  44 #include <asm/mmu_context.h>
  45 #include <asm/pgtable.h>
  46 #include <asm/pgalloc.h>
  47 #include <asm/processor.h>
  48 #include <asm/smp_plat.h>
  49 #include <asm/sections.h>
  50 #include <asm/tlbflush.h>
  51 #include <asm/ptrace.h>
  52
  53 /*
  54  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  55  * so we need some other way of telling a new secondary core
  56  * where to place its SVC stack
  57  */
  58 struct secondary_data secondary_data;
  59
  60 enum ipi_msg_type {
  61         IPI_RESCHEDULE,
  62         IPI_CALL_FUNC,
  63         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  64         IPI_CPU_STOP,
  65         IPI_TIMER,
  66         IPI_IRQ_WORK,
  67 };
  68
  69 /*
  70  * Boot a secondary CPU, and assign it the specified idle task.
  71  * This also gives us the initial stack to use for this CPU.
  72  */
  73 static int boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  74 {
  75         if (cpu_ops[cpu]->cpu_boot)
  76                 return cpu_ops[cpu]->cpu_boot(cpu);
  77
  78         return -EOPNOTSUPP;
  79 }
  80
  81 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  82
  83 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  84 {
  85         int ret;
  86
  87         /*
  88          * We need to tell the secondary core where to find its stack and the
  89          * page tables.
  90          */
  91         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
  92         __flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
  93
  94         /*
  95          * Now bring the CPU into our world.
  96          */
  97         ret = boot_secondary(cpu, idle);
  98         if (ret == 0) {
  99                 /*
 100                  * CPU was successfully started, wait for it to come online or
 101                  * time out.
 102                  */
 103                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 104                                             msecs_to_jiffies(1000));
 105
 106                 if (!cpu_online(cpu)) {
 107                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 108                         ret = -EIO;
 109                 }
 110         } else {
 111                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 112         }
 113
 114         secondary_data.stack = NULL;
 115
 116         return ret;
 117 }
 118
 119 static void smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 120 {
 121         store_cpu_topology(cpuid);
 122 }
 123
 124 /*
 125  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 126  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 127  */
 128 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
 129 {
 130         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 131         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 132
 133         /*
 134          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 135          * reference and switch to it.
 136          */
 137         atomic_inc(&mm->mm_count);
 138         current->active_mm = mm;
 139         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 140
 141         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 142         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 143
 144         /*
 145          * TTBR0 is only used for the identity mapping at this stage. Make it
 146          * point to zero page to avoid speculatively fetching new entries.
 147          */
 148         cpu_set_reserved_ttbr0();
 149         flush_tlb_all();
 150
 151         preempt_disable();
 152         trace_hardirqs_off();
 153
 154         if (cpu_ops[cpu]->cpu_postboot)
 155                 cpu_ops[cpu]->cpu_postboot();
 156
 157         /*
 158          * Enable GIC and timers.
 159          */
 160         notify_cpu_starting(cpu);
 161
 162         smp_store_cpu_info(cpu);
 163
 164         /*
 165          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 166          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 167          * before we continue.
 168          */
 169         set_cpu_online(cpu, true);
 170         complete(&cpu_running);
 171
 172         local_dbg_enable();
 173         local_irq_enable();
 174         local_async_enable();
 175
 176         /*
 177          * OK, it's off to the idle thread for us
 178          */
 179         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 180 }
 181
 182 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 183 static int op_cpu_disable(unsigned int cpu)
 184 {
 185         /*
 186          * If we don't have a cpu_die method, abort before we reach the point
 187          * of no return. CPU0 may not have an cpu_ops, so test for it.
 188          */
 189         if (!cpu_ops[cpu] || !cpu_ops[cpu]->cpu_die)
 190                 return -EOPNOTSUPP;
 191
 192         /*
 193          * We may need to abort a hot unplug for some other mechanism-specific
 194          * reason.
 195          */
 196         if (cpu_ops[cpu]->cpu_disable)
 197                 return cpu_ops[cpu]->cpu_disable(cpu);
 198
 199         return 0;
 200 }
 201
 202 /*
 203  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 204  */
 205 int __cpu_disable(void)
 206 {
 207         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 208         int ret;
 209
 210         ret = op_cpu_disable(cpu);
 211         if (ret)
 212                 return ret;
 213
 214         /*
 215          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 216          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 217          */
 218         set_cpu_online(cpu, false);
 219
 220         /*
 221          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 222          */
 223         migrate_irqs();
 224
 225         /*
 226          * Remove this CPU from the vm mask set of all processes.
 227          */
 228         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 229
 230         return 0;
 231 }
 232
 233 static int op_cpu_kill(unsigned int cpu)
 234 {
 235         /*
 236          * If we have no means of synchronising with the dying CPU, then assume
 237          * that it is really dead. We can only wait for an arbitrary length of
 238          * time and hope that it's dead, so let's skip the wait and just hope.
 239          */
 240         if (!cpu_ops[cpu]->cpu_kill)
 241                 return 1;
 242
 243         return cpu_ops[cpu]->cpu_kill(cpu);
 244 }
 245
 246 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 247
 248 /*
 249  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 250  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 251  */
 252 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 253 {
 254         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 255                 pr_crit("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 256                 return;
 257         }
 258         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 259
 260         /*
 261          * Now that the dying CPU is beyond the point of no return w.r.t.
 262          * in-kernel synchronisation, try to get the firwmare to help us to
 263          * verify that it has really left the kernel before we consider
 264          * clobbering anything it might still be using.
 265          */
 266         if (!op_cpu_kill(cpu))
 267                 pr_warn("CPU%d may not have shut down cleanly\n", cpu);
 268 }
 269
 270 /*
 271  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 272  *
 273  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 274  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 275  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 276  * out of idle fixes this.
 277  */
 278 void cpu_die(void)
 279 {
 280         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 281
 282         idle_task_exit();
 283
 284         local_irq_disable();
 285
 286         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 287         complete(&cpu_died);
 288
 289         /*
 290          * Actually shutdown the CPU. This must never fail. The specific hotplug
 291          * mechanism must perform all required cache maintenance to ensure that
 292          * no dirty lines are lost in the process of shutting down the CPU.
 293          */
 294         cpu_ops[cpu]->cpu_die(cpu);
 295
 296         BUG();
 297 }
 298 #endif
 299
 300 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 301 {
 302         pr_info("SMP: Total of %d processors activated.\n", num_online_cpus());
 303 }
 304
 305 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 306 {
 307         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 308 }
 309
 310 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 311
 312 /*
 313  * Enumerate the possible CPU set from the device tree and build the
 314  * cpu logical map array containing MPIDR values related to logical
 315  * cpus. Assumes that cpu_logical_map(0) has already been initialized.
 316  */
 317 void __init smp_init_cpus(void)
 318 {
 319         struct device_node *dn = NULL;
 320         unsigned int i, cpu = 1;
 321         bool bootcpu_valid = false;
 322
 323         while ((dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu"))) {
 324                 const u32 *cell;
 325                 u64 hwid;
 326
 327                 /*
 328                  * A cpu node with missing "reg" property is
 329                  * considered invalid to build a cpu_logical_map
 330                  * entry.
 331                  */
 332                 cell = of_get_property(dn, "reg", NULL);
 333                 if (!cell) {
 334                         pr_err("%s: missing reg property\n", dn->full_name);
 335                         goto next;
 336                 }
 337                 hwid = of_read_number(cell, of_n_addr_cells(dn));
 338
 339                 /*
 340                  * Non affinity bits must be set to 0 in the DT
 341                  */
 342                 if (hwid & ~MPIDR_HWID_BITMASK) {
 343                         pr_err("%s: invalid reg property\n", dn->full_name);
 344                         goto next;
 345                 }
 346
 347                 /*
 348                  * Duplicate MPIDRs are a recipe for disaster. Scan
 349                  * all initialized entries and check for
 350                  * duplicates. If any is found just ignore the cpu.
 351                  * cpu_logical_map was initialized to INVALID_HWID to
 352                  * avoid matching valid MPIDR values.
 353                  */
 354                 for (i = 1; (i < cpu) && (i < NR_CPUS); i++) {
 355                         if (cpu_logical_map(i) == hwid) {
 356                                 pr_err("%s: duplicate cpu reg properties in the DT\n",
 357                                         dn->full_name);
 358                                 goto next;
 359                         }
 360                 }
 361
 362                 /*
 363                  * The numbering scheme requires that the boot CPU
 364                  * must be assigned logical id 0. Record it so that
 365                  * the logical map built from DT is validated and can
 366                  * be used.
 367                  */
 368                 if (hwid == cpu_logical_map(0)) {
 369                         if (bootcpu_valid) {
 370                                 pr_err("%s: duplicate boot cpu reg property in DT\n",
 371                                         dn->full_name);
 372                                 goto next;
 373                         }
 374
 375                         bootcpu_valid = true;
 376
 377                         /*
 378                          * cpu_logical_map has already been
 379                          * initialized and the boot cpu doesn't need
 380                          * the enable-method so continue without
 381                          * incrementing cpu.
 382                          */
 383                         continue;
 384                 }
 385
 386                 if (cpu >= NR_CPUS)
 387                         goto next;
 388
 389                 if (cpu_read_ops(dn, cpu) != 0)
 390                         goto next;
 391
 392                 if (cpu_ops[cpu]->cpu_init(dn, cpu))
 393                         goto next;
 394
 395                 pr_debug("cpu logical map 0x%llx\n", hwid);
 396                 cpu_logical_map(cpu) = hwid;
 397 next:
 398                 cpu++;
 399         }
 400
 401         /* sanity check */
 402         if (cpu > NR_CPUS)
 403                 pr_warning("no. of cores (%d) greater than configured maximum of %d - clipping\n",
 404                            cpu, NR_CPUS);
 405
 406         if (!bootcpu_valid) {
 407                 pr_err("DT missing boot CPU MPIDR, not enabling secondaries\n");
 408                 return;
 409         }
 410
 411         /*
 412          * All the cpus that made it to the cpu_logical_map have been
 413          * validated so set them as possible cpus.
 414          */
 415         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 416                 if (cpu_logical_map(i) != INVALID_HWID)
 417                         set_cpu_possible(i, true);
 418 }
 419
 420 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 421 {
 422         int err;
 423         unsigned int cpu, ncores = num_possible_cpus();
 424
 425         init_cpu_topology();
 426
 427         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 428
 429         /*
 430          * are we trying to boot more cores than exist?
 431          */
 432         if (max_cpus > ncores)
 433                 max_cpus = ncores;
 434
 435         /* Don't bother if we're effectively UP */
 436         if (max_cpus <= 1)
 437                 return;
 438
 439         /*
 440          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 441          * actually populated at the present time) and release the
 442          * secondaries from the bootloader.
 443          *
 444          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 445          */
 446         max_cpus--;
 447         for_each_possible_cpu(cpu) {
 448                 if (max_cpus == 0)
 449                         break;
 450
 451                 if (cpu == smp_processor_id())
 452                         continue;
 453
 454                 if (!cpu_ops[cpu])
 455                         continue;
 456
 457                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 458                 if (err)
 459                         continue;
 460
 461                 set_cpu_present(cpu, true);
 462                 max_cpus--;
 463         }
 464 }
 465
 466
 467 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 468 {
 469         smp_cross_call = fn;
 470 }
 471
 472 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 473 {
 474         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 475 }
 476
 477 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 478 {
 479         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 480 }
 481
 482 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 483 void arch_irq_work_raise(void)
 484 {
 485         if (smp_cross_call)
 486                 smp_cross_call(cpumask_of(smp_processor_id()), IPI_IRQ_WORK);
 487 }
 488 #endif
 489
 490 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 491 #define S(x,s)  [x - IPI_RESCHEDULE] = s
 492         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 493         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 494         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 495         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 496         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 497         S(IPI_IRQ_WORK, "IRQ work interrupts"),
 498 };
 499
 500 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 501 {
 502         unsigned int cpu, i;
 503
 504         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 505                 seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i + IPI_RESCHEDULE,
 506                            prec >= 4 ? " " : "");
 507                 for_each_online_cpu(cpu)
 508                         seq_printf(p, "%10u ",
 509                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 510                 seq_printf(p, "      %s\n", ipi_types[i]);
 511         }
 512 }
 513
 514 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 515 {
 516         u64 sum = 0;
 517         int i;
 518
 519         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 520                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 521
 522         return sum;
 523 }
 524
 525 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 526
 527 /*
 528  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 529  */
 530 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 531 {
 532         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 533             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 534                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 535                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 536                 dump_stack();
 537                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 538         }
 539
 540         set_cpu_online(cpu, false);
 541
 542         local_irq_disable();
 543
 544         while (1)
 545                 cpu_relax();
 546 }
 547
 548 /*
 549  * Main handler for inter-processor interrupts
 550  */
 551 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 552 {
 553         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 554         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 555
 556         if (ipinr >= IPI_RESCHEDULE && ipinr < IPI_RESCHEDULE + NR_IPI)
 557                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_RESCHEDULE]);
 558
 559         switch (ipinr) {
 560         case IPI_RESCHEDULE:
 561                 scheduler_ipi();
 562                 break;
 563
 564         case IPI_CALL_FUNC:
 565                 irq_enter();
 566                 generic_smp_call_function_interrupt();
 567                 irq_exit();
 568                 break;
 569
 570         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 571                 irq_enter();
 572                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 573                 irq_exit();
 574                 break;
 575
 576         case IPI_CPU_STOP:
 577                 irq_enter();
 578                 ipi_cpu_stop(cpu);
 579                 irq_exit();
 580                 break;
 581
 582 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 583         case IPI_TIMER:
 584                 irq_enter();
 585                 tick_receive_broadcast();
 586                 irq_exit();
 587                 break;
 588 #endif
 589
 590 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 591         case IPI_IRQ_WORK:
 592                 irq_enter();
 593                 irq_work_run();
 594                 irq_exit();
 595                 break;
 596 #endif
 597
 598         default:
 599                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n", cpu, ipinr);
 600                 break;
 601         }
 602         set_irq_regs(old_regs);
 603 }
 604
 605 void smp_send_reschedule(int cpu)
 606 {
 607         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 608 }
 609
 610 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 611 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 612 {
 613         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 614 }
 615 #endif
 616
 617 void smp_send_stop(void)
 618 {
 619         unsigned long timeout;
 620
 621         if (num_online_cpus() > 1) {
 622                 cpumask_t mask;
 623
 624                 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 625                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 626
 627                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 628         }
 629
 630         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 631         timeout = USEC_PER_SEC;
 632         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 633                 udelay(1);
 634
 635         if (num_online_cpus() > 1)
 636                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 637 }
 638
 639 /*
 640  * not supported here
 641  */
 642 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 643 {
 644         return -EINVAL;
 645 }