smp: move smp setup functions to kernel/smp.c
[linux-2.6.git] / kernel / smp.c
1 /*
2  * Generic helpers for smp ipi calls
3  *
4  * (C) Jens Axboe <jens.axboe@oracle.com> 2008
5  */
6 #include <linux/rcupdate.h>
7 #include <linux/rculist.h>
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/module.h>
10 #include <linux/percpu.h>
11 #include <linux/init.h>
12 #include <linux/gfp.h>
13 #include <linux/smp.h>
14 #include <linux/cpu.h>
15
16 #ifdef CONFIG_USE_GENERIC_SMP_HELPERS
17 static struct {
18         struct list_head        queue;
19         raw_spinlock_t          lock;
20 } call_function __cacheline_aligned_in_smp =
21         {
22                 .queue          = LIST_HEAD_INIT(call_function.queue),
23                 .lock           = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(call_function.lock),
24         };
25
26 enum {
27         CSD_FLAG_LOCK           = 0x01,
28 };
29
30 struct call_function_data {
31         struct call_single_data csd;
32         atomic_t                refs;
33         cpumask_var_t           cpumask;
34 };
35
36 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct call_function_data, cfd_data);
37
38 struct call_single_queue {
39         struct list_head        list;
40         raw_spinlock_t          lock;
41 };
42
43 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct call_single_queue, call_single_queue);
44
45 static int
46 hotplug_cfd(struct notifier_block *nfb, unsigned long action, void *hcpu)
47 {
48         long cpu = (long)hcpu;
49         struct call_function_data *cfd = &per_cpu(cfd_data, cpu);
50
51         switch (action) {
52         case CPU_UP_PREPARE:
53         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
54                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&cfd->cpumask, GFP_KERNEL,
55                                 cpu_to_node(cpu)))
56                         return notifier_from_errno(-ENOMEM);
57                 break;
58
59 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
60         case CPU_UP_CANCELED:
61         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
62
63         case CPU_DEAD:
64         case CPU_DEAD_FROZEN:
65                 free_cpumask_var(cfd->cpumask);
66                 break;
67 #endif
68         };
69
70         return NOTIFY_OK;
71 }
72
73 static struct notifier_block __cpuinitdata hotplug_cfd_notifier = {
74         .notifier_call          = hotplug_cfd,
75 };
76
77 static int __cpuinit init_call_single_data(void)
78 {
79         void *cpu = (void *)(long)smp_processor_id();
80         int i;
81
82         for_each_possible_cpu(i) {
83                 struct call_single_queue *q = &per_cpu(call_single_queue, i);
84
85                 raw_spin_lock_init(&q->lock);
86                 INIT_LIST_HEAD(&q->list);
87         }
88
89         hotplug_cfd(&hotplug_cfd_notifier, CPU_UP_PREPARE, cpu);
90         register_cpu_notifier(&hotplug_cfd_notifier);
91
92         return 0;
93 }
94 early_initcall(init_call_single_data);
95
96 /*
97  * csd_lock/csd_unlock used to serialize access to per-cpu csd resources
98  *
99  * For non-synchronous ipi calls the csd can still be in use by the
100  * previous function call. For multi-cpu calls its even more interesting
101  * as we'll have to ensure no other cpu is observing our csd.
102  */
103 static void csd_lock_wait(struct call_single_data *data)
104 {
105         while (data->flags & CSD_FLAG_LOCK)
106                 cpu_relax();
107 }
108
109 static void csd_lock(struct call_single_data *data)
110 {
111         csd_lock_wait(data);
112         data->flags = CSD_FLAG_LOCK;
113
114         /*
115          * prevent CPU from reordering the above assignment
116          * to ->flags with any subsequent assignments to other
117          * fields of the specified call_single_data structure:
118          */
119         smp_mb();
120 }
121
122 static void csd_unlock(struct call_single_data *data)
123 {
124         WARN_ON(!(data->flags & CSD_FLAG_LOCK));
125
126         /*
127          * ensure we're all done before releasing data:
128          */
129         smp_mb();
130
131         data->flags &= ~CSD_FLAG_LOCK;
132 }
133
134 /*
135  * Insert a previously allocated call_single_data element
136  * for execution on the given CPU. data must already have
137  * ->func, ->info, and ->flags set.
138  */
139 static
140 void generic_exec_single(int cpu, struct call_single_data *data, int wait)
141 {
142         struct call_single_queue *dst = &per_cpu(call_single_queue, cpu);
143         unsigned long flags;
144         int ipi;
145
146         raw_spin_lock_irqsave(&dst->lock, flags);
147         ipi = list_empty(&dst->list);
148         list_add_tail(&data->list, &dst->list);
149         raw_spin_unlock_irqrestore(&dst->lock, flags);
150
151         /*
152          * The list addition should be visible before sending the IPI
153          * handler locks the list to pull the entry off it because of
154          * normal cache coherency rules implied by spinlocks.
155          *
156          * If IPIs can go out of order to the cache coherency protocol
157          * in an architecture, sufficient synchronisation should be added
158          * to arch code to make it appear to obey cache coherency WRT
159          * locking and barrier primitives. Generic code isn't really
160          * equipped to do the right thing...
161          */
162         if (ipi)
163                 arch_send_call_function_single_ipi(cpu);
164
165         if (wait)
166                 csd_lock_wait(data);
167 }
168
169 /*
170  * Invoked by arch to handle an IPI for call function. Must be called with
171  * interrupts disabled.
172  */
173 void generic_smp_call_function_interrupt(void)
174 {
175         struct call_function_data *data;
176         int cpu = smp_processor_id();
177
178         /*
179          * Shouldn't receive this interrupt on a cpu that is not yet online.
180          */
181         WARN_ON_ONCE(!cpu_online(cpu));
182
183         /*
184          * Ensure entry is visible on call_function_queue after we have
185          * entered the IPI. See comment in smp_call_function_many.
186          * If we don't have this, then we may miss an entry on the list
187          * and never get another IPI to process it.
188          */
189         smp_mb();
190
191         /*
192          * It's ok to use list_for_each_rcu() here even though we may
193          * delete 'pos', since list_del_rcu() doesn't clear ->next
194          */
195         list_for_each_entry_rcu(data, &call_function.queue, csd.list) {
196                 int refs;
197                 smp_call_func_t func;
198
199                 /*
200                  * Since we walk the list without any locks, we might
201                  * see an entry that was completed, removed from the
202                  * list and is in the process of being reused.
203                  *
204                  * We must check that the cpu is in the cpumask before
205                  * checking the refs, and both must be set before
206                  * executing the callback on this cpu.
207                  */
208
209                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, data->cpumask))
210                         continue;
211
212                 smp_rmb();
213
214                 if (atomic_read(&data->refs) == 0)
215                         continue;
216
217                 func = data->csd.func;          /* save for later warn */
218                 func(data->csd.info);
219
220                 /*
221                  * If the cpu mask is not still set then func enabled
222                  * interrupts (BUG), and this cpu took another smp call
223                  * function interrupt and executed func(info) twice
224                  * on this cpu.  That nested execution decremented refs.
225                  */
226                 if (!cpumask_test_and_clear_cpu(cpu, data->cpumask)) {
227                         WARN(1, "%pf enabled interrupts and double executed\n", func);
228                         continue;
229                 }
230
231                 refs = atomic_dec_return(&data->refs);
232                 WARN_ON(refs < 0);
233
234                 if (refs)
235                         continue;
236
237                 WARN_ON(!cpumask_empty(data->cpumask));
238
239                 raw_spin_lock(&call_function.lock);
240                 list_del_rcu(&data->csd.list);
241                 raw_spin_unlock(&call_function.lock);
242
243                 csd_unlock(&data->csd);
244         }
245
246 }
247
248 /*
249  * Invoked by arch to handle an IPI for call function single. Must be
250  * called from the arch with interrupts disabled.
251  */
252 void generic_smp_call_function_single_interrupt(void)
253 {
254         struct call_single_queue *q = &__get_cpu_var(call_single_queue);
255         unsigned int data_flags;
256         LIST_HEAD(list);
257
258         /*
259          * Shouldn't receive this interrupt on a cpu that is not yet online.
260          */
261         WARN_ON_ONCE(!cpu_online(smp_processor_id()));
262
263         raw_spin_lock(&q->lock);
264         list_replace_init(&q->list, &list);
265         raw_spin_unlock(&q->lock);
266
267         while (!list_empty(&list)) {
268                 struct call_single_data *data;
269
270                 data = list_entry(list.next, struct call_single_data, list);
271                 list_del(&data->list);
272
273                 /*
274                  * 'data' can be invalid after this call if flags == 0
275                  * (when called through generic_exec_single()),
276                  * so save them away before making the call:
277                  */
278                 data_flags = data->flags;
279
280                 data->func(data->info);
281
282                 /*
283                  * Unlocked CSDs are valid through generic_exec_single():
284                  */
285                 if (data_flags & CSD_FLAG_LOCK)
286                         csd_unlock(data);
287         }
288 }
289
290 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct call_single_data, csd_data);
291
292 /*
293  * smp_call_function_single - Run a function on a specific CPU
294  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
295  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
296  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
297  *
298  * Returns 0 on success, else a negative status code.
299  */
300 int smp_call_function_single(int cpu, smp_call_func_t func, void *info,
301                              int wait)
302 {
303         struct call_single_data d = {
304                 .flags = 0,
305         };
306         unsigned long flags;
307         int this_cpu;
308         int err = 0;
309
310         /*
311          * prevent preemption and reschedule on another processor,
312          * as well as CPU removal
313          */
314         this_cpu = get_cpu();
315
316         /*
317          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
318          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
319          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
320          * can't happen.
321          */
322         WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
323                      && !oops_in_progress);
324
325         if (cpu == this_cpu) {
326                 local_irq_save(flags);
327                 func(info);
328                 local_irq_restore(flags);
329         } else {
330                 if ((unsigned)cpu < nr_cpu_ids && cpu_online(cpu)) {
331                         struct call_single_data *data = &d;
332
333                         if (!wait)
334                                 data = &__get_cpu_var(csd_data);
335
336                         csd_lock(data);
337
338                         data->func = func;
339                         data->info = info;
340                         generic_exec_single(cpu, data, wait);
341                 } else {
342                         err = -ENXIO;   /* CPU not online */
343                 }
344         }
345
346         put_cpu();
347
348         return err;
349 }
350 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_single);
351
352 /*
353  * smp_call_function_any - Run a function on any of the given cpus
354  * @mask: The mask of cpus it can run on.
355  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
356  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
357  * @wait: If true, wait until function has completed.
358  *
359  * Returns 0 on success, else a negative status code (if no cpus were online).
360  * Note that @wait will be implicitly turned on in case of allocation failures,
361  * since we fall back to on-stack allocation.
362  *
363  * Selection preference:
364  *      1) current cpu if in @mask
365  *      2) any cpu of current node if in @mask
366  *      3) any other online cpu in @mask
367  */
368 int smp_call_function_any(const struct cpumask *mask,
369                           smp_call_func_t func, void *info, int wait)
370 {
371         unsigned int cpu;
372         const struct cpumask *nodemask;
373         int ret;
374
375         /* Try for same CPU (cheapest) */
376         cpu = get_cpu();
377         if (cpumask_test_cpu(cpu, mask))
378                 goto call;
379
380         /* Try for same node. */
381         nodemask = cpumask_of_node(cpu_to_node(cpu));
382         for (cpu = cpumask_first_and(nodemask, mask); cpu < nr_cpu_ids;
383              cpu = cpumask_next_and(cpu, nodemask, mask)) {
384                 if (cpu_online(cpu))
385                         goto call;
386         }
387
388         /* Any online will do: smp_call_function_single handles nr_cpu_ids. */
389         cpu = cpumask_any_and(mask, cpu_online_mask);
390 call:
391         ret = smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
392         put_cpu();
393         return ret;
394 }
395 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_function_any);
396
397 /**
398  * __smp_call_function_single(): Run a function on a specific CPU
399  * @cpu: The CPU to run on.
400  * @data: Pre-allocated and setup data structure
401  * @wait: If true, wait until function has completed on specified CPU.
402  *
403  * Like smp_call_function_single(), but allow caller to pass in a
404  * pre-allocated data structure. Useful for embedding @data inside
405  * other structures, for instance.
406  */
407 void __smp_call_function_single(int cpu, struct call_single_data *data,
408                                 int wait)
409 {
410         unsigned int this_cpu;
411         unsigned long flags;
412
413         this_cpu = get_cpu();
414         /*
415          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
416          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
417          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
418          * can't happen.
419          */
420         WARN_ON_ONCE(cpu_online(smp_processor_id()) && wait && irqs_disabled()
421                      && !oops_in_progress);
422
423         if (cpu == this_cpu) {
424                 local_irq_save(flags);
425                 data->func(data->info);
426                 local_irq_restore(flags);
427         } else {
428                 csd_lock(data);
429                 generic_exec_single(cpu, data, wait);
430         }
431         put_cpu();
432 }
433
434 /**
435  * smp_call_function_many(): Run a function on a set of other CPUs.
436  * @mask: The set of cpus to run on (only runs on online subset).
437  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
438  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
439  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
440  *        on other CPUs.
441  *
442  * If @wait is true, then returns once @func has returned.
443  *
444  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
445  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler. Preemption
446  * must be disabled when calling this function.
447  */
448 void smp_call_function_many(const struct cpumask *mask,
449                             smp_call_func_t func, void *info, bool wait)
450 {
451         struct call_function_data *data;
452         unsigned long flags;
453         int refs, cpu, next_cpu, this_cpu = smp_processor_id();
454
455         /*
456          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
457          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
458          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
459          * can't happen.
460          */
461         WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
462                      && !oops_in_progress && !early_boot_irqs_disabled);
463
464         /* Try to fastpath.  So, what's a CPU they want? Ignoring this one. */
465         cpu = cpumask_first_and(mask, cpu_online_mask);
466         if (cpu == this_cpu)
467                 cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
468
469         /* No online cpus?  We're done. */
470         if (cpu >= nr_cpu_ids)
471                 return;
472
473         /* Do we have another CPU which isn't us? */
474         next_cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
475         if (next_cpu == this_cpu)
476                 next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, mask, cpu_online_mask);
477
478         /* Fastpath: do that cpu by itself. */
479         if (next_cpu >= nr_cpu_ids) {
480                 smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
481                 return;
482         }
483
484         data = &__get_cpu_var(cfd_data);
485         csd_lock(&data->csd);
486
487         /* This BUG_ON verifies our reuse assertions and can be removed */
488         BUG_ON(atomic_read(&data->refs) || !cpumask_empty(data->cpumask));
489
490         /*
491          * The global call function queue list add and delete are protected
492          * by a lock, but the list is traversed without any lock, relying
493          * on the rcu list add and delete to allow safe concurrent traversal.
494          * We reuse the call function data without waiting for any grace
495          * period after some other cpu removes it from the global queue.
496          * This means a cpu might find our data block as it is being
497          * filled out.
498          *
499          * We hold off the interrupt handler on the other cpu by
500          * ordering our writes to the cpu mask vs our setting of the
501          * refs counter.  We assert only the cpu owning the data block
502          * will set a bit in cpumask, and each bit will only be cleared
503          * by the subject cpu.  Each cpu must first find its bit is
504          * set and then check that refs is set indicating the element is
505          * ready to be processed, otherwise it must skip the entry.
506          *
507          * On the previous iteration refs was set to 0 by another cpu.
508          * To avoid the use of transitivity, set the counter to 0 here
509          * so the wmb will pair with the rmb in the interrupt handler.
510          */
511         atomic_set(&data->refs, 0);     /* convert 3rd to 1st party write */
512
513         data->csd.func = func;
514         data->csd.info = info;
515
516         /* Ensure 0 refs is visible before mask.  Also orders func and info */
517         smp_wmb();
518
519         /* We rely on the "and" being processed before the store */
520         cpumask_and(data->cpumask, mask, cpu_online_mask);
521         cpumask_clear_cpu(this_cpu, data->cpumask);
522         refs = cpumask_weight(data->cpumask);
523
524         /* Some callers race with other cpus changing the passed mask */
525         if (unlikely(!refs)) {
526                 csd_unlock(&data->csd);
527                 return;
528         }
529
530         raw_spin_lock_irqsave(&call_function.lock, flags);
531         /*
532          * Place entry at the _HEAD_ of the list, so that any cpu still
533          * observing the entry in generic_smp_call_function_interrupt()
534          * will not miss any other list entries:
535          */
536         list_add_rcu(&data->csd.list, &call_function.queue);
537         /*
538          * We rely on the wmb() in list_add_rcu to complete our writes
539          * to the cpumask before this write to refs, which indicates
540          * data is on the list and is ready to be processed.
541          */
542         atomic_set(&data->refs, refs);
543         raw_spin_unlock_irqrestore(&call_function.lock, flags);
544
545         /*
546          * Make the list addition visible before sending the ipi.
547          * (IPIs must obey or appear to obey normal Linux cache
548          * coherency rules -- see comment in generic_exec_single).
549          */
550         smp_mb();
551
552         /* Send a message to all CPUs in the map */
553         arch_send_call_function_ipi_mask(data->cpumask);
554
555         /* Optionally wait for the CPUs to complete */
556         if (wait)
557                 csd_lock_wait(&data->csd);
558 }
559 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_many);
560
561 /**
562  * smp_call_function(): Run a function on all other CPUs.
563  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
564  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
565  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
566  *        on other CPUs.
567  *
568  * Returns 0.
569  *
570  * If @wait is true, then returns once @func has returned; otherwise
571  * it returns just before the target cpu calls @func.
572  *
573  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
574  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
575  */
576 int smp_call_function(smp_call_func_t func, void *info, int wait)
577 {
578         preempt_disable();
579         smp_call_function_many(cpu_online_mask, func, info, wait);
580         preempt_enable();
581
582         return 0;
583 }
584 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function);
585
586 void ipi_call_lock(void)
587 {
588         raw_spin_lock(&call_function.lock);
589 }
590
591 void ipi_call_unlock(void)
592 {
593         raw_spin_unlock(&call_function.lock);
594 }
595
596 void ipi_call_lock_irq(void)
597 {
598         raw_spin_lock_irq(&call_function.lock);
599 }
600
601 void ipi_call_unlock_irq(void)
602 {
603         raw_spin_unlock_irq(&call_function.lock);
604 }
605 #endif /* USE_GENERIC_SMP_HELPERS */
606
607 /* Setup configured maximum number of CPUs to activate */
608 unsigned int setup_max_cpus = NR_CPUS;
609 EXPORT_SYMBOL(setup_max_cpus);
610
611
612 /*
613  * Setup routine for controlling SMP activation
614  *
615  * Command-line option of "nosmp" or "maxcpus=0" will disable SMP
616  * activation entirely (the MPS table probe still happens, though).
617  *
618  * Command-line option of "maxcpus=<NUM>", where <NUM> is an integer
619  * greater than 0, limits the maximum number of CPUs activated in
620  * SMP mode to <NUM>.
621  */
622
623 void __weak arch_disable_smp_support(void) { }
624
625 static int __init nosmp(char *str)
626 {
627         setup_max_cpus = 0;
628         arch_disable_smp_support();
629
630         return 0;
631 }
632
633 early_param("nosmp", nosmp);
634
635 /* this is hard limit */
636 static int __init nrcpus(char *str)
637 {
638         int nr_cpus;
639
640         get_option(&str, &nr_cpus);
641         if (nr_cpus > 0 && nr_cpus < nr_cpu_ids)
642                 nr_cpu_ids = nr_cpus;
643
644         return 0;
645 }
646
647 early_param("nr_cpus", nrcpus);
648
649 static int __init maxcpus(char *str)
650 {
651         get_option(&str, &setup_max_cpus);
652         if (setup_max_cpus == 0)
653                 arch_disable_smp_support();
654
655         return 0;
656 }
657
658 early_param("maxcpus", maxcpus);
659
660 /* Setup number of possible processor ids */
661 int nr_cpu_ids __read_mostly = NR_CPUS;
662 EXPORT_SYMBOL(nr_cpu_ids);
663
664 /* An arch may set nr_cpu_ids earlier if needed, so this would be redundant */
665 void __init setup_nr_cpu_ids(void)
666 {
667         nr_cpu_ids = find_last_bit(cpumask_bits(cpu_possible_mask),NR_CPUS) + 1;
668 }
669
670 /* Called by boot processor to activate the rest. */
671 void __init smp_init(void)
672 {
673         unsigned int cpu;
674
675         /* FIXME: This should be done in userspace --RR */
676         for_each_present_cpu(cpu) {
677                 if (num_online_cpus() >= setup_max_cpus)
678                         break;
679                 if (!cpu_online(cpu))
680                         cpu_up(cpu);
681         }
682
683         /* Any cleanup work */
684         printk(KERN_INFO "Brought up %ld CPUs\n", (long)num_online_cpus());
685         smp_cpus_done(setup_max_cpus);
686 }
687
688 /*
689  * Call a function on all processors.  May be used during early boot while
690  * early_boot_irqs_disabled is set.  Use local_irq_save/restore() instead
691  * of local_irq_disable/enable().
692  */
693 int on_each_cpu(void (*func) (void *info), void *info, int wait)
694 {
695         unsigned long flags;
696         int ret = 0;
697
698         preempt_disable();
699         ret = smp_call_function(func, info, wait);
700         local_irq_save(flags);
701         func(info);
702         local_irq_restore(flags);
703         preempt_enable();
704         return ret;
705 }
706 EXPORT_SYMBOL(on_each_cpu);