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 = (void *)idle->thread_info + 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 = 0;
 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          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 189          * from the vm mask set of all processes.
 190          */
 191         flush_cache_all();
 192         local_flush_tlb_all();
 193
 194         read_lock(&tasklist_lock);
 195         for_each_process(p) {
 196                 if (p->mm)
 197                         cpu_clear(cpu, p->mm->cpu_vm_mask);
 198         }
 199         read_unlock(&tasklist_lock);
 200
 201         return 0;
 202 }
 203
 204 /*
 205  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 206  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 207  */
 208 void __cpuexit __cpu_die(unsigned int cpu)
 209 {
 210         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 211                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 216  *
 217  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 218  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 219  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 220  * out of idle fixes this.
 221  */
 222 void __cpuexit cpu_die(void)
 223 {
 224         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 225
 226         local_irq_disable();
 227         idle_task_exit();
 228
 229         /*
 230          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 231          * CPU) specific
 232          */
 233         platform_cpu_die(cpu);
 234
 235         /*
 236          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 237          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 238          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 239          */
 240         __asm__("mov    sp, %0\n"
 241         "       b       secondary_start_kernel"
 242                 :
 243                 : "r" ((void *)current->thread_info + THREAD_SIZE - 8));
 244 }
 245 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 246
 247 /*
 248  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 249  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 250  */
 251 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 252 {
 253         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 254         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 255
 256         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 257
 258         /*
 259          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 260          * reference and switch to it.
 261          */
 262         atomic_inc(&mm->mm_users);
 263         atomic_inc(&mm->mm_count);
 264         current->active_mm = mm;
 265         cpu_set(cpu, mm->cpu_vm_mask);
 266         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 267         enter_lazy_tlb(mm, current);
 268         local_flush_tlb_all();
 269
 270         cpu_init();
 271
 272         /*
 273          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 274          */
 275         platform_secondary_init(cpu);
 276
 277         /*
 278          * Enable local interrupts.
 279          */
 280         local_irq_enable();
 281         local_fiq_enable();
 282
 283         calibrate_delay();
 284
 285         smp_store_cpu_info(cpu);
 286
 287         /*
 288          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue
 289          */
 290         cpu_set(cpu, cpu_online_map);
 291
 292         /*
 293          * OK, it's off to the idle thread for us
 294          */
 295         cpu_idle();
 296 }
 297
 298 /*
 299  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 300  * per-processor storage.
 301  */
 302 void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 303 {
 304         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 305
 306         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 307 }
 308
 309 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 310 {
 311         int cpu;
 312         unsigned long bogosum = 0;
 313
 314         for_each_online_cpu(cpu)
 315                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 316
 317         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 318                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 319                num_online_cpus(),
 320                bogosum / (500000/HZ),
 321                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 322 }
 323
 324 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 325 {
 326         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 327
 328         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 329
 330         cpu_set(cpu, cpu_possible_map);
 331         cpu_set(cpu, cpu_present_map);
 332         cpu_set(cpu, cpu_online_map);
 333 }
 334
 335 static void send_ipi_message(cpumask_t callmap, enum ipi_msg_type msg)
 336 {
 337         unsigned long flags;
 338         unsigned int cpu;
 339
 340         local_irq_save(flags);
 341
 342         for_each_cpu_mask(cpu, callmap) {
 343                 struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 344
 345                 spin_lock(&ipi->lock);
 346                 ipi->bits |= 1 << msg;
 347                 spin_unlock(&ipi->lock);
 348         }
 349
 350         /*
 351          * Call the platform specific cross-CPU call function.
 352          */
 353         smp_cross_call(callmap);
 354
 355         local_irq_restore(flags);
 356 }
 357
 358 /*
 359  * You must not call this function with disabled interrupts, from a
 360  * hardware interrupt handler, nor from a bottom half handler.
 361  */
 362 int smp_call_function_on_cpu(void (*func)(void *info), void *info, int retry,
 363                              int wait, cpumask_t callmap)
 364 {
 365         struct smp_call_struct data;
 366         unsigned long timeout;
 367         int ret = 0;
 368
 369         data.func = func;
 370         data.info = info;
 371         data.wait = wait;
 372
 373         cpu_clear(smp_processor_id(), callmap);
 374         if (cpus_empty(callmap))
 375                 goto out;
 376
 377         data.pending = callmap;
 378         if (wait)
 379                 data.unfinished = callmap;
 380
 381         /*
 382          * try to get the mutex on smp_call_function_data
 383          */
 384         spin_lock(&smp_call_function_lock);
 385         smp_call_function_data = &data;
 386
 387         send_ipi_message(callmap, IPI_CALL_FUNC);
 388
 389         timeout = jiffies + HZ;
 390         while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 391                 barrier();
 392
 393         /*
 394          * did we time out?
 395          */
 396         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 397                 /*
 398                  * this may be causing our panic - report it
 399                  */
 400                 printk(KERN_CRIT
 401                        "CPU%u: smp_call_function timeout for %p(%p)\n"
 402                        "      callmap %lx pending %lx, %swait\n",
 403                        smp_processor_id(), func, info, *cpus_addr(callmap),
 404                        *cpus_addr(data.pending), wait ? "" : "no ");
 405
 406                 /*
 407                  * TRACE
 408                  */
 409                 timeout = jiffies + (5 * HZ);
 410                 while (!cpus_empty(data.pending) && time_before(jiffies, timeout))
 411                         barrier();
 412
 413                 if (cpus_empty(data.pending))
 414                         printk(KERN_CRIT "     RESOLVED\n");
 415                 else
 416                         printk(KERN_CRIT "     STILL STUCK\n");
 417         }
 418
 419         /*
 420          * whatever happened, we're done with the data, so release it
 421          */
 422         smp_call_function_data = NULL;
 423         spin_unlock(&smp_call_function_lock);
 424
 425         if (!cpus_empty(data.pending)) {
 426                 ret = -ETIMEDOUT;
 427                 goto out;
 428         }
 429
 430         if (wait)
 431                 while (!cpus_empty(data.unfinished))
 432                         barrier();
 433  out:
 434
 435         return 0;
 436 }
 437
 438 int smp_call_function(void (*func)(void *info), void *info, int retry,
 439                       int wait)
 440 {
 441         return smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait,
 442                                         cpu_online_map);
 443 }
 444
 445 void show_ipi_list(struct seq_file *p)
 446 {
 447         unsigned int cpu;
 448
 449         seq_puts(p, "IPI:");
 450
 451         for_each_present_cpu(cpu)
 452                 seq_printf(p, " %10lu", per_cpu(ipi_data, cpu).ipi_count);
 453
 454         seq_putc(p, '\n');
 455 }
 456
 457 static void ipi_timer(struct pt_regs *regs)
 458 {
 459         int user = user_mode(regs);
 460
 461         irq_enter();
 462         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
 463         update_process_times(user);
 464         irq_exit();
 465 }
 466
 467 /*
 468  * ipi_call_function - handle IPI from smp_call_function()
 469  *
 470  * Note that we copy data out of the cross-call structure and then
 471  * let the caller know that we're here and have done with their data
 472  */
 473 static void ipi_call_function(unsigned int cpu)
 474 {
 475         struct smp_call_struct *data = smp_call_function_data;
 476         void (*func)(void *info) = data->func;
 477         void *info = data->info;
 478         int wait = data->wait;
 479
 480         cpu_clear(cpu, data->pending);
 481
 482         func(info);
 483
 484         if (wait)
 485                 cpu_clear(cpu, data->unfinished);
 486 }
 487
 488 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
 489
 490 /*
 491  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 492  */
 493 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 494 {
 495         spin_lock(&stop_lock);
 496         printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 497         dump_stack();
 498         spin_unlock(&stop_lock);
 499
 500         cpu_clear(cpu, cpu_online_map);
 501
 502         local_fiq_disable();
 503         local_irq_disable();
 504
 505         while (1)
 506                 cpu_relax();
 507 }
 508
 509 /*
 510  * Main handler for inter-processor interrupts
 511  *
 512  * For ARM, the ipimask now only identifies a single
 513  * category of IPI (Bit 1 IPIs have been replaced by a
 514  * different mechanism):
 515  *
 516  *  Bit 0 - Inter-processor function call
 517  */
 518 void do_IPI(struct pt_regs *regs)
 519 {
 520         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 521         struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 522
 523         ipi->ipi_count++;
 524
 525         for (;;) {
 526                 unsigned long msgs;
 527
 528                 spin_lock(&ipi->lock);
 529                 msgs = ipi->bits;
 530                 ipi->bits = 0;
 531                 spin_unlock(&ipi->lock);
 532
 533                 if (!msgs)
 534                         break;
 535
 536                 do {
 537                         unsigned nextmsg;
 538
 539                         nextmsg = msgs & -msgs;
 540                         msgs &= ~nextmsg;
 541                         nextmsg = ffz(~nextmsg);
 542
 543                         switch (nextmsg) {
 544                         case IPI_TIMER:
 545                                 ipi_timer(regs);
 546                                 break;
 547
 548                         case IPI_RESCHEDULE:
 549                                 /*
 550                                  * nothing more to do - eveything is
 551                                  * done on the interrupt return path
 552                                  */
 553                                 break;
 554
 555                         case IPI_CALL_FUNC:
 556                                 ipi_call_function(cpu);
 557                                 break;
 558
 559                         case IPI_CPU_STOP:
 560                                 ipi_cpu_stop(cpu);
 561                                 break;
 562
 563                         default:
 564                                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 565                                        cpu, nextmsg);
 566                                 break;
 567                         }
 568                 } while (msgs);
 569         }
 570 }
 571
 572 void smp_send_reschedule(int cpu)
 573 {
 574         send_ipi_message(cpumask_of_cpu(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 575 }
 576
 577 void smp_send_timer(void)
 578 {
 579         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 580         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 581         send_ipi_message(mask, IPI_TIMER);
 582 }
 583
 584 void smp_send_stop(void)
 585 {
 586         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 587         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 588         send_ipi_message(mask, IPI_CPU_STOP);
 589 }
 590
 591 /*
 592  * not supported here
 593  */
 594 int __init setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 595 {
 596         return -EINVAL;
 597 }
 598
 599 static int
 600 on_each_cpu_mask(void (*func)(void *), void *info, int retry, int wait,
 601                  cpumask_t mask)
 602 {
 603         int ret = 0;
 604
 605         preempt_disable();
 606
 607         ret = smp_call_function_on_cpu(func, info, retry, wait, mask);
 608         if (cpu_isset(smp_processor_id(), mask))
 609                 func(info);
 610
 611         preempt_enable();
 612
 613         return ret;
 614 }
 615
 616 /**********************************************************************/
 617
 618 /*
 619  * TLB operations
 620  */
 621 struct tlb_args {
 622         struct vm_area_struct *ta_vma;
 623         unsigned long ta_start;
 624         unsigned long ta_end;
 625 };
 626
 627 static inline void ipi_flush_tlb_all(void *ignored)
 628 {
 629         local_flush_tlb_all();
 630 }
 631
 632 static inline void ipi_flush_tlb_mm(void *arg)
 633 {
 634         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *)arg;
 635
 636         local_flush_tlb_mm(mm);
 637 }
 638
 639 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
 640 {
 641         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 642
 643         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
 644 }
 645
 646 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_page(void *arg)
 647 {
 648         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 649
 650         local_flush_tlb_kernel_page(ta->ta_start);
 651 }
 652
 653 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
 654 {
 655         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 656
 657         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
 658 }
 659
 660 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
 661 {
 662         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 663
 664         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
 665 }
 666
 667 void flush_tlb_all(void)
 668 {
 669         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_all, NULL, 1, 1);
 670 }
 671
 672 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 673 {
 674         cpumask_t mask = mm->cpu_vm_mask;
 675
 676         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_mm, mm, 1, 1, mask);
 677 }
 678
 679 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
 680 {
 681         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 682         struct tlb_args ta;
 683
 684         ta.ta_vma = vma;
 685         ta.ta_start = uaddr;
 686
 687         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_page, &ta, 1, 1, mask);
 688 }
 689
 690 void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
 691 {
 692         struct tlb_args ta;
 693
 694         ta.ta_start = kaddr;
 695
 696         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_page, &ta, 1, 1);
 697 }
 698
 699 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma,
 700                      unsigned long start, unsigned long end)
 701 {
 702         cpumask_t mask = vma->vm_mm->cpu_vm_mask;
 703         struct tlb_args ta;
 704
 705         ta.ta_vma = vma;
 706         ta.ta_start = start;
 707         ta.ta_end = end;
 708
 709         on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_range, &ta, 1, 1, mask);
 710 }
 711
 712 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
 713 {
 714         struct tlb_args ta;
 715
 716         ta.ta_start = start;
 717         ta.ta_end = end;
 718
 719         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1, 1);
 720 }