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/cpu.h>
  43 #include <asm/cputype.h>
  44 #include <asm/cpu_ops.h>
  45 #include <asm/mmu_context.h>
  46 #include <asm/pgtable.h>
  47 #include <asm/pgalloc.h>
  48 #include <asm/processor.h>
  49 #include <asm/smp_plat.h>
  50 #include <asm/sections.h>
  51 #include <asm/tlbflush.h>
  52 #include <asm/ptrace.h>
  53
  54 #define CREATE_TRACE_POINTS
  55 #include <trace/events/ipi.h>
  56
  57 /*
  58  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  59  * so we need some other way of telling a new secondary core
  60  * where to place its SVC stack
  61  */
  62 struct secondary_data secondary_data;
  63
  64 enum ipi_msg_type {
  65         IPI_RESCHEDULE,
  66         IPI_CALL_FUNC,
  67         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  68         IPI_CPU_STOP,
  69         IPI_TIMER,
  70         IPI_IRQ_WORK,
  71 };
  72
  73 /*
  74  * Boot a secondary CPU, and assign it the specified idle task.
  75  * This also gives us the initial stack to use for this CPU.
  76  */
  77 static int boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  78 {
  79         if (cpu_ops[cpu]->cpu_boot)
  80                 return cpu_ops[cpu]->cpu_boot(cpu);
  81
  82         return -EOPNOTSUPP;
  83 }
  84
  85 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  86
  87 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  88 {
  89         int ret;
  90
  91         /*
  92          * We need to tell the secondary core where to find its stack and the
  93          * page tables.
  94          */
  95         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
  96         __flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
  97
  98         /*
  99          * Now bring the CPU into our world.
 100          */
 101         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 102         if (ret == 0) {
 103                 /*
 104                  * CPU was successfully started, wait for it to come online or
 105                  * time out.
 106                  */
 107                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 108                                             msecs_to_jiffies(1000));
 109
 110                 if (!cpu_online(cpu)) {
 111                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 112                         ret = -EIO;
 113                 }
 114         } else {
 115                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 116         }
 117
 118         secondary_data.stack = NULL;
 119
 120         return ret;
 121 }
 122
 123 static void smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 124 {
 125         store_cpu_topology(cpuid);
 126 }
 127
 128 /*
 129  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 130  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 131  */
 132 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
 133 {
 134         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 135         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 136
 137         /*
 138          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 139          * reference and switch to it.
 140          */
 141         atomic_inc(&mm->mm_count);
 142         current->active_mm = mm;
 143         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 144
 145         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 146         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 147
 148         /*
 149          * TTBR0 is only used for the identity mapping at this stage. Make it
 150          * point to zero page to avoid speculatively fetching new entries.
 151          */
 152         cpu_set_reserved_ttbr0();
 153         flush_tlb_all();
 154
 155         preempt_disable();
 156         trace_hardirqs_off();
 157
 158         if (cpu_ops[cpu]->cpu_postboot)
 159                 cpu_ops[cpu]->cpu_postboot();
 160
 161         /*
 162          * Log the CPU info before it is marked online and might get read.
 163          */
 164         cpuinfo_store_cpu();
 165
 166         /*
 167          * Enable GIC and timers.
 168          */
 169         notify_cpu_starting(cpu);
 170
 171         smp_store_cpu_info(cpu);
 172
 173         /*
 174          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 175          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 176          * before we continue.
 177          */
 178         set_cpu_online(cpu, true);
 179         complete(&cpu_running);
 180
 181         local_dbg_enable();
 182         local_irq_enable();
 183         local_async_enable();
 184
 185         /*
 186          * OK, it's off to the idle thread for us
 187          */
 188         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 189 }
 190
 191 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 192 static int op_cpu_disable(unsigned int cpu)
 193 {
 194         /*
 195          * If we don't have a cpu_die method, abort before we reach the point
 196          * of no return. CPU0 may not have an cpu_ops, so test for it.
 197          */
 198         if (!cpu_ops[cpu] || !cpu_ops[cpu]->cpu_die)
 199                 return -EOPNOTSUPP;
 200
 201         /*
 202          * We may need to abort a hot unplug for some other mechanism-specific
 203          * reason.
 204          */
 205         if (cpu_ops[cpu]->cpu_disable)
 206                 return cpu_ops[cpu]->cpu_disable(cpu);
 207
 208         return 0;
 209 }
 210
 211 /*
 212  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 213  */
 214 int __cpu_disable(void)
 215 {
 216         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 217         int ret;
 218
 219         ret = op_cpu_disable(cpu);
 220         if (ret)
 221                 return ret;
 222
 223         /*
 224          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 225          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 226          */
 227         set_cpu_online(cpu, false);
 228
 229         /*
 230          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 231          */
 232         migrate_irqs();
 233
 234         /*
 235          * Remove this CPU from the vm mask set of all processes.
 236          */
 237         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 238
 239         return 0;
 240 }
 241
 242 static int op_cpu_kill(unsigned int cpu)
 243 {
 244         /*
 245          * If we have no means of synchronising with the dying CPU, then assume
 246          * that it is really dead. We can only wait for an arbitrary length of
 247          * time and hope that it's dead, so let's skip the wait and just hope.
 248          */
 249         if (!cpu_ops[cpu]->cpu_kill)
 250                 return 1;
 251
 252         return cpu_ops[cpu]->cpu_kill(cpu);
 253 }
 254
 255 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 256
 257 /*
 258  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 259  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 260  */
 261 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 262 {
 263         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 264                 pr_crit("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 265                 return;
 266         }
 267         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 268
 269         /*
 270          * Now that the dying CPU is beyond the point of no return w.r.t.
 271          * in-kernel synchronisation, try to get the firwmare to help us to
 272          * verify that it has really left the kernel before we consider
 273          * clobbering anything it might still be using.
 274          */
 275         if (!op_cpu_kill(cpu))
 276                 pr_warn("CPU%d may not have shut down cleanly\n", cpu);
 277 }
 278
 279 /*
 280  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 281  *
 282  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 283  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 284  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 285  * out of idle fixes this.
 286  */
 287 void cpu_die(void)
 288 {
 289         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 290
 291         idle_task_exit();
 292
 293         local_irq_disable();
 294
 295         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 296         complete(&cpu_died);
 297
 298         /*
 299          * Actually shutdown the CPU. This must never fail. The specific hotplug
 300          * mechanism must perform all required cache maintenance to ensure that
 301          * no dirty lines are lost in the process of shutting down the CPU.
 302          */
 303         cpu_ops[cpu]->cpu_die(cpu);
 304
 305         BUG();
 306 }
 307 #endif
 308
 309 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 310 {
 311         pr_info("SMP: Total of %d processors activated.\n", num_online_cpus());
 312 }
 313
 314 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 315 {
 316         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 317 }
 318
 319 /*
 320  * Enumerate the possible CPU set from the device tree and build the
 321  * cpu logical map array containing MPIDR values related to logical
 322  * cpus. Assumes that cpu_logical_map(0) has already been initialized.
 323  */
 324 void __init smp_init_cpus(void)
 325 {
 326         struct device_node *dn = NULL;
 327         unsigned int i, cpu = 1;
 328         bool bootcpu_valid = false;
 329
 330         while ((dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu"))) {
 331                 const u32 *cell;
 332                 u64 hwid;
 333
 334                 /*
 335                  * A cpu node with missing "reg" property is
 336                  * considered invalid to build a cpu_logical_map
 337                  * entry.
 338                  */
 339                 cell = of_get_property(dn, "reg", NULL);
 340                 if (!cell) {
 341                         pr_err("%s: missing reg property\n", dn->full_name);
 342                         goto next;
 343                 }
 344                 hwid = of_read_number(cell, of_n_addr_cells(dn));
 345
 346                 /*
 347                  * Non affinity bits must be set to 0 in the DT
 348                  */
 349                 if (hwid & ~MPIDR_HWID_BITMASK) {
 350                         pr_err("%s: invalid reg property\n", dn->full_name);
 351                         goto next;
 352                 }
 353
 354                 /*
 355                  * Duplicate MPIDRs are a recipe for disaster. Scan
 356                  * all initialized entries and check for
 357                  * duplicates. If any is found just ignore the cpu.
 358                  * cpu_logical_map was initialized to INVALID_HWID to
 359                  * avoid matching valid MPIDR values.
 360                  */
 361                 for (i = 1; (i < cpu) && (i < NR_CPUS); i++) {
 362                         if (cpu_logical_map(i) == hwid) {
 363                                 pr_err("%s: duplicate cpu reg properties in the DT\n",
 364                                         dn->full_name);
 365                                 goto next;
 366                         }
 367                 }
 368
 369                 /*
 370                  * The numbering scheme requires that the boot CPU
 371                  * must be assigned logical id 0. Record it so that
 372                  * the logical map built from DT is validated and can
 373                  * be used.
 374                  */
 375                 if (hwid == cpu_logical_map(0)) {
 376                         if (bootcpu_valid) {
 377                                 pr_err("%s: duplicate boot cpu reg property in DT\n",
 378                                         dn->full_name);
 379                                 goto next;
 380                         }
 381
 382                         bootcpu_valid = true;
 383
 384                         /*
 385                          * cpu_logical_map has already been
 386                          * initialized and the boot cpu doesn't need
 387                          * the enable-method so continue without
 388                          * incrementing cpu.
 389                          */
 390                         continue;
 391                 }
 392
 393                 if (cpu >= NR_CPUS)
 394                         goto next;
 395
 396                 if (cpu_read_ops(dn, cpu) != 0)
 397                         goto next;
 398
 399                 if (cpu_ops[cpu]->cpu_init(dn, cpu))
 400                         goto next;
 401
 402                 pr_debug("cpu logical map 0x%llx\n", hwid);
 403                 cpu_logical_map(cpu) = hwid;
 404 next:
 405                 cpu++;
 406         }
 407
 408         /* sanity check */
 409         if (cpu > NR_CPUS)
 410                 pr_warning("no. of cores (%d) greater than configured maximum of %d - clipping\n",
 411                            cpu, NR_CPUS);
 412
 413         if (!bootcpu_valid) {
 414                 pr_err("DT missing boot CPU MPIDR, not enabling secondaries\n");
 415                 return;
 416         }
 417
 418         /*
 419          * All the cpus that made it to the cpu_logical_map have been
 420          * validated so set them as possible cpus.
 421          */
 422         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 423                 if (cpu_logical_map(i) != INVALID_HWID)
 424                         set_cpu_possible(i, true);
 425 }
 426
 427 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 428 {
 429         int err;
 430         unsigned int cpu, ncores = num_possible_cpus();
 431
 432         init_cpu_topology();
 433
 434         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 435
 436         /*
 437          * are we trying to boot more cores than exist?
 438          */
 439         if (max_cpus > ncores)
 440                 max_cpus = ncores;
 441
 442         /* Don't bother if we're effectively UP */
 443         if (max_cpus <= 1)
 444                 return;
 445
 446         /*
 447          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 448          * actually populated at the present time) and release the
 449          * secondaries from the bootloader.
 450          *
 451          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 452          */
 453         max_cpus--;
 454         for_each_possible_cpu(cpu) {
 455                 if (max_cpus == 0)
 456                         break;
 457
 458                 if (cpu == smp_processor_id())
 459                         continue;
 460
 461                 if (!cpu_ops[cpu])
 462                         continue;
 463
 464                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 465                 if (err)
 466                         continue;
 467
 468                 set_cpu_present(cpu, true);
 469                 max_cpus--;
 470         }
 471 }
 472
 473 void (*__smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 474
 475 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 476 {
 477         __smp_cross_call = fn;
 478 }
 479
 480 static const char *ipi_types[NR_IPI] __tracepoint_string = {
 481 #define S(x,s)  [x] = s
 482         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 483         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 484         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 485         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 486         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 487         S(IPI_IRQ_WORK, "IRQ work interrupts"),
 488 };
 489
 490 static void smp_cross_call(const struct cpumask *target, unsigned int ipinr)
 491 {
 492         trace_ipi_raise(target, ipi_types[ipinr]);
 493         __smp_cross_call(target, ipinr);
 494 }
 495
 496 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 497 {
 498         unsigned int cpu, i;
 499
 500         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 501                 seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i,
 502                            prec >= 4 ? " " : "");
 503                 for_each_online_cpu(cpu)
 504                         seq_printf(p, "%10u ",
 505                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 506                 seq_printf(p, "      %s\n", ipi_types[i]);
 507         }
 508 }
 509
 510 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 511 {
 512         u64 sum = 0;
 513         int i;
 514
 515         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 516                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 517
 518         return sum;
 519 }
 520
 521 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 522 {
 523         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 524 }
 525
 526 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 527 {
 528         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 529 }
 530
 531 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 532 void arch_irq_work_raise(void)
 533 {
 534         if (__smp_cross_call)
 535                 smp_cross_call(cpumask_of(smp_processor_id()), IPI_IRQ_WORK);
 536 }
 537 #endif
 538
 539 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 540
 541 /*
 542  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 543  */
 544 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 545 {
 546         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 547             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 548                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 549                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 550                 dump_stack();
 551                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 552         }
 553
 554         set_cpu_online(cpu, false);
 555
 556         local_irq_disable();
 557
 558         while (1)
 559                 cpu_relax();
 560 }
 561
 562 /*
 563  * Main handler for inter-processor interrupts
 564  */
 565 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 566 {
 567         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 568         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 569
 570         if ((unsigned)ipinr < NR_IPI) {
 571                 trace_ipi_entry(ipi_types[ipinr]);
 572                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr]);
 573         }
 574
 575         switch (ipinr) {
 576         case IPI_RESCHEDULE:
 577                 scheduler_ipi();
 578                 break;
 579
 580         case IPI_CALL_FUNC:
 581                 irq_enter();
 582                 generic_smp_call_function_interrupt();
 583                 irq_exit();
 584                 break;
 585
 586         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 587                 irq_enter();
 588                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 589                 irq_exit();
 590                 break;
 591
 592         case IPI_CPU_STOP:
 593                 irq_enter();
 594                 ipi_cpu_stop(cpu);
 595                 irq_exit();
 596                 break;
 597
 598 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 599         case IPI_TIMER:
 600                 irq_enter();
 601                 tick_receive_broadcast();
 602                 irq_exit();
 603                 break;
 604 #endif
 605
 606 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 607         case IPI_IRQ_WORK:
 608                 irq_enter();
 609                 irq_work_run();
 610                 irq_exit();
 611                 break;
 612 #endif
 613
 614         default:
 615                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n", cpu, ipinr);
 616                 break;
 617         }
 618
 619         if ((unsigned)ipinr < NR_IPI)
 620                 trace_ipi_exit(ipi_types[ipinr]);
 621         set_irq_regs(old_regs);
 622 }
 623
 624 void smp_send_reschedule(int cpu)
 625 {
 626         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 627 }
 628
 629 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 630 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 631 {
 632         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 633 }
 634 #endif
 635
 636 void smp_send_stop(void)
 637 {
 638         unsigned long timeout;
 639
 640         if (num_online_cpus() > 1) {
 641                 cpumask_t mask;
 642
 643                 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 644                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 645
 646                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 647         }
 648
 649         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 650         timeout = USEC_PER_SEC;
 651         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 652                 udelay(1);
 653
 654         if (num_online_cpus() > 1)
 655                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 656 }
 657
 658 /*
 659  * not supported here
 660  */
 661 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 662 {
 663         return -EINVAL;
 664 }