generic-ipi: remove kmalloc()
[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  */
7 #include <linux/init.h>
8 #include <linux/module.h>
9 #include <linux/percpu.h>
10 #include <linux/rcupdate.h>
11 #include <linux/rculist.h>
12 #include <linux/smp.h>
13 #include <linux/cpu.h>
14
15 static DEFINE_PER_CPU(struct call_single_queue, call_single_queue);
16
17 static struct {
18         struct list_head        queue;
19         spinlock_t              lock;
20 } call_function __cacheline_aligned_in_smp = {
21         .queue = LIST_HEAD_INIT(call_function.queue),
22         .lock  = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(call_function.lock),
23 };
24
25 enum {
26         CSD_FLAG_WAIT           = 0x01,
27         CSD_FLAG_LOCK           = 0x02,
28 };
29
30 struct call_function_data {
31         struct call_single_data csd;
32         spinlock_t lock;
33         unsigned int refs;
34         cpumask_var_t cpumask;
35 };
36
37 struct call_single_queue {
38         struct list_head list;
39         spinlock_t lock;
40 };
41
42 static DEFINE_PER_CPU(struct call_function_data, cfd_data) = {
43         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(cfd_data.lock),
44 };
45
46 static int
47 hotplug_cfd(struct notifier_block *nfb, unsigned long action, void *hcpu)
48 {
49         long cpu = (long)hcpu;
50         struct call_function_data *cfd = &per_cpu(cfd_data, cpu);
51
52         switch (action) {
53         case CPU_UP_PREPARE:
54         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
55                 if (!alloc_cpumask_var_node(&cfd->cpumask, GFP_KERNEL,
56                                 cpu_to_node(cpu)))
57                         return NOTIFY_BAD;
58                 break;
59
60 #ifdef CONFIG_CPU_HOTPLUG
61         case CPU_UP_CANCELED:
62         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
63
64         case CPU_DEAD:
65         case CPU_DEAD_FROZEN:
66                 free_cpumask_var(cfd->cpumask);
67                 break;
68 #endif
69         };
70
71         return NOTIFY_OK;
72 }
73
74 static struct notifier_block __cpuinitdata hotplug_cfd_notifier = {
75         .notifier_call = hotplug_cfd,
76 };
77
78 static int __cpuinit init_call_single_data(void)
79 {
80         void *cpu = (void *)(long)smp_processor_id();
81         int i;
82
83         for_each_possible_cpu(i) {
84                 struct call_single_queue *q = &per_cpu(call_single_queue, i);
85
86                 spin_lock_init(&q->lock);
87                 INIT_LIST_HEAD(&q->list);
88         }
89
90         hotplug_cfd(&hotplug_cfd_notifier, CPU_UP_PREPARE, cpu);
91         register_cpu_notifier(&hotplug_cfd_notifier);
92
93         return 0;
94 }
95 early_initcall(init_call_single_data);
96
97 /*
98  * csd_wait/csd_complete are used for synchronous ipi calls
99  */
100 static void csd_wait_prepare(struct call_single_data *data)
101 {
102         data->flags |= CSD_FLAG_WAIT;
103 }
104
105 static void csd_complete(struct call_single_data *data)
106 {
107         if (data->flags & CSD_FLAG_WAIT) {
108                 /*
109                  * ensure we're all done before saying we are
110                  */
111                 smp_mb();
112                 data->flags &= ~CSD_FLAG_WAIT;
113         }
114 }
115
116 static void csd_wait(struct call_single_data *data)
117 {
118         while (data->flags & CSD_FLAG_WAIT)
119                 cpu_relax();
120 }
121
122 /*
123  * csd_lock/csd_unlock used to serialize access to per-cpu csd resources
124  *
125  * For non-synchronous ipi calls the csd can still be in use by the previous
126  * function call. For multi-cpu calls its even more interesting as we'll have
127  * to ensure no other cpu is observing our csd.
128  */
129 static void csd_lock(struct call_single_data *data)
130 {
131         while (data->flags & CSD_FLAG_LOCK)
132                 cpu_relax();
133         data->flags = CSD_FLAG_LOCK;
134
135         /*
136          * prevent CPU from reordering the above assignment to ->flags
137          * with any subsequent assignments to other fields of the
138          * specified call_single_data structure.
139          */
140
141         smp_mb();
142 }
143
144 static void csd_unlock(struct call_single_data *data)
145 {
146         WARN_ON(!(data->flags & CSD_FLAG_LOCK));
147         /*
148          * ensure we're all done before releasing data
149          */
150         smp_mb();
151         data->flags &= ~CSD_FLAG_LOCK;
152 }
153
154 /*
155  * Insert a previously allocated call_single_data element for execution
156  * on the given CPU. data must already have ->func, ->info, and ->flags set.
157  */
158 static void generic_exec_single(int cpu, struct call_single_data *data)
159 {
160         struct call_single_queue *dst = &per_cpu(call_single_queue, cpu);
161         int wait = data->flags & CSD_FLAG_WAIT, ipi;
162         unsigned long flags;
163
164         spin_lock_irqsave(&dst->lock, flags);
165         ipi = list_empty(&dst->list);
166         list_add_tail(&data->list, &dst->list);
167         spin_unlock_irqrestore(&dst->lock, flags);
168
169         /*
170          * The list addition should be visible before sending the IPI
171          * handler locks the list to pull the entry off it because of
172          * normal cache coherency rules implied by spinlocks.
173          *
174          * If IPIs can go out of order to the cache coherency protocol
175          * in an architecture, sufficient synchronisation should be added
176          * to arch code to make it appear to obey cache coherency WRT
177          * locking and barrier primitives. Generic code isn't really equipped
178          * to do the right thing...
179          */
180
181         if (ipi)
182                 arch_send_call_function_single_ipi(cpu);
183
184         if (wait)
185                 csd_wait(data);
186 }
187
188 /*
189  * Invoked by arch to handle an IPI for call function. Must be called with
190  * interrupts disabled.
191  */
192 void generic_smp_call_function_interrupt(void)
193 {
194         struct call_function_data *data;
195         int cpu = get_cpu();
196
197         /*
198          * Ensure entry is visible on call_function_queue after we have
199          * entered the IPI. See comment in smp_call_function_many.
200          * If we don't have this, then we may miss an entry on the list
201          * and never get another IPI to process it.
202          */
203         smp_mb();
204
205         /*
206          * It's ok to use list_for_each_rcu() here even though we may delete
207          * 'pos', since list_del_rcu() doesn't clear ->next
208          */
209         list_for_each_entry_rcu(data, &call_function.queue, csd.list) {
210                 int refs;
211
212                 spin_lock(&data->lock);
213                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, data->cpumask)) {
214                         spin_unlock(&data->lock);
215                         continue;
216                 }
217                 cpumask_clear_cpu(cpu, data->cpumask);
218                 spin_unlock(&data->lock);
219
220                 data->csd.func(data->csd.info);
221
222                 spin_lock(&data->lock);
223                 WARN_ON(data->refs == 0);
224                 refs = --data->refs;
225                 if (!refs) {
226                         spin_lock(&call_function.lock);
227                         list_del_rcu(&data->csd.list);
228                         spin_unlock(&call_function.lock);
229                 }
230                 spin_unlock(&data->lock);
231
232                 if (refs)
233                         continue;
234
235                 csd_complete(&data->csd);
236                 csd_unlock(&data->csd);
237         }
238
239         put_cpu();
240 }
241
242 /*
243  * Invoked by arch to handle an IPI for call function single. Must be called
244  * from the arch with interrupts disabled.
245  */
246 void generic_smp_call_function_single_interrupt(void)
247 {
248         struct call_single_queue *q = &__get_cpu_var(call_single_queue);
249         LIST_HEAD(list);
250         unsigned int data_flags;
251
252         spin_lock(&q->lock);
253         list_replace_init(&q->list, &list);
254         spin_unlock(&q->lock);
255
256         while (!list_empty(&list)) {
257                 struct call_single_data *data;
258
259                 data = list_entry(list.next, struct call_single_data,
260                                         list);
261                 list_del(&data->list);
262
263                 /*
264                  * 'data' can be invalid after this call if
265                  * flags == 0 (when called through
266                  * generic_exec_single(), so save them away before
267                  * making the call.
268                  */
269                 data_flags = data->flags;
270
271                 data->func(data->info);
272
273                 if (data_flags & CSD_FLAG_WAIT)
274                         csd_complete(data);
275
276                 /*
277                  * Unlocked CSDs are valid through generic_exec_single()
278                  */
279                 if (data_flags & CSD_FLAG_LOCK)
280                         csd_unlock(data);
281         }
282 }
283
284 static DEFINE_PER_CPU(struct call_single_data, csd_data);
285
286 /*
287  * smp_call_function_single - Run a function on a specific CPU
288  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
289  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
290  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
291  *
292  * Returns 0 on success, else a negative status code. Note that @wait
293  * will be implicitly turned on in case of allocation failures, since
294  * we fall back to on-stack allocation.
295  */
296 int smp_call_function_single(int cpu, void (*func) (void *info), void *info,
297                              int wait)
298 {
299         struct call_single_data d = {
300                 .flags = 0,
301         };
302         unsigned long flags;
303         /* prevent preemption and reschedule on another processor,
304            as well as CPU removal */
305         int me = get_cpu();
306         int err = 0;
307
308         /* Can deadlock when called with interrupts disabled */
309         WARN_ON(irqs_disabled());
310
311         if (cpu == me) {
312                 local_irq_save(flags);
313                 func(info);
314                 local_irq_restore(flags);
315         } else if ((unsigned)cpu < nr_cpu_ids && cpu_online(cpu)) {
316                 struct call_single_data *data;
317
318                 if (!wait) {
319                         /*
320                          * We are calling a function on a single CPU
321                          * and we are not going to wait for it to finish.
322                          * We use a per cpu data to pass the information to
323                          * that CPU. Since all callers of this code will
324                          * use the same data, we must synchronize the
325                          * callers to prevent a new caller from corrupting
326                          * the data before the callee can access it.
327                          *
328                          * The CSD_FLAG_LOCK is used to let us know when
329                          * the IPI handler is done with the data.
330                          * The first caller will set it, and the callee
331                          * will clear it. The next caller must wait for
332                          * it to clear before we set it again. This
333                          * will make sure the callee is done with the
334                          * data before a new caller will use it.
335                          */
336                         data = &__get_cpu_var(csd_data);
337                         csd_lock(data);
338                 } else {
339                         data = &d;
340                         csd_wait_prepare(data);
341                 }
342
343                 data->func = func;
344                 data->info = info;
345                 generic_exec_single(cpu, data);
346         } else {
347                 err = -ENXIO;   /* CPU not online */
348         }
349
350         put_cpu();
351         return err;
352 }
353 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_single);
354
355 /**
356  * __smp_call_function_single(): Run a function on another CPU
357  * @cpu: The CPU to run on.
358  * @data: Pre-allocated and setup data structure
359  *
360  * Like smp_call_function_single(), but allow caller to pass in a pre-allocated
361  * data structure. Useful for embedding @data inside other structures, for
362  * instance.
363  *
364  */
365 void __smp_call_function_single(int cpu, struct call_single_data *data)
366 {
367         /* Can deadlock when called with interrupts disabled */
368         WARN_ON((data->flags & CSD_FLAG_WAIT) && irqs_disabled());
369
370         generic_exec_single(cpu, data);
371 }
372
373 /* FIXME: Shim for archs using old arch_send_call_function_ipi API. */
374 #ifndef arch_send_call_function_ipi_mask
375 #define arch_send_call_function_ipi_mask(maskp) \
376         arch_send_call_function_ipi(*(maskp))
377 #endif
378
379 /**
380  * smp_call_function_many(): Run a function on a set of other CPUs.
381  * @mask: The set of cpus to run on (only runs on online subset).
382  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
383  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
384  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed on other CPUs.
385  *
386  * If @wait is true, then returns once @func has returned. Note that @wait
387  * will be implicitly turned on in case of allocation failures, since
388  * we fall back to on-stack allocation.
389  *
390  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
391  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler. Preemption
392  * must be disabled when calling this function.
393  */
394 void smp_call_function_many(const struct cpumask *mask,
395                             void (*func)(void *), void *info,
396                             bool wait)
397 {
398         struct call_function_data *data;
399         unsigned long flags;
400         int cpu, next_cpu, me = smp_processor_id();
401
402         /* Can deadlock when called with interrupts disabled */
403         WARN_ON(irqs_disabled());
404
405         /* So, what's a CPU they want?  Ignoring this one. */
406         cpu = cpumask_first_and(mask, cpu_online_mask);
407         if (cpu == me)
408                 cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
409         /* No online cpus?  We're done. */
410         if (cpu >= nr_cpu_ids)
411                 return;
412
413         /* Do we have another CPU which isn't us? */
414         next_cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
415         if (next_cpu == me)
416                 next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, mask, cpu_online_mask);
417
418         /* Fastpath: do that cpu by itself. */
419         if (next_cpu >= nr_cpu_ids) {
420                 smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
421                 return;
422         }
423
424         data = &__get_cpu_var(cfd_data);
425         csd_lock(&data->csd);
426
427         spin_lock_irqsave(&data->lock, flags);
428         if (wait)
429                 csd_wait_prepare(&data->csd);
430
431         data->csd.func = func;
432         data->csd.info = info;
433         cpumask_and(data->cpumask, mask, cpu_online_mask);
434         cpumask_clear_cpu(me, data->cpumask);
435         data->refs = cpumask_weight(data->cpumask);
436
437         spin_lock(&call_function.lock);
438         /*
439          * Place entry at the _HEAD_ of the list, so that any cpu still
440          * observing the entry in generic_smp_call_function_interrupt() will
441          * not miss any other list entries.
442          */
443         list_add_rcu(&data->csd.list, &call_function.queue);
444         spin_unlock(&call_function.lock);
445         spin_unlock_irqrestore(&data->lock, flags);
446
447         /*
448          * Make the list addition visible before sending the ipi.
449          * (IPIs must obey or appear to obey normal Linux cache coherency
450          * rules -- see comment in generic_exec_single).
451          */
452         smp_mb();
453
454         /* Send a message to all CPUs in the map */
455         arch_send_call_function_ipi_mask(data->cpumask);
456
457         /* optionally wait for the CPUs to complete */
458         if (wait)
459                 csd_wait(&data->csd);
460 }
461 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_many);
462
463 /**
464  * smp_call_function(): Run a function on all other CPUs.
465  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
466  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
467  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed on other CPUs.
468  *
469  * Returns 0.
470  *
471  * If @wait is true, then returns once @func has returned; otherwise
472  * it returns just before the target cpu calls @func. In case of allocation
473  * failure, @wait will be implicitly turned on.
474  *
475  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
476  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
477  */
478 int smp_call_function(void (*func)(void *), void *info, int wait)
479 {
480         preempt_disable();
481         smp_call_function_many(cpu_online_mask, func, info, wait);
482         preempt_enable();
483         return 0;
484 }
485 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function);
486
487 void ipi_call_lock(void)
488 {
489         spin_lock(&call_function.lock);
490 }
491
492 void ipi_call_unlock(void)
493 {
494         spin_unlock(&call_function.lock);
495 }
496
497 void ipi_call_lock_irq(void)
498 {
499         spin_lock_irq(&call_function.lock);
500 }
501
502 void ipi_call_unlock_irq(void)
503 {
504         spin_unlock_irq(&call_function.lock);
505 }