smp: Allow on_each_cpu() to be called while early_boot_irqs_disabled status to init...
[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
198                 if (!cpumask_test_and_clear_cpu(cpu, data->cpumask))
199                         continue;
200
201                 data->csd.func(data->csd.info);
202
203                 refs = atomic_dec_return(&data->refs);
204                 WARN_ON(refs < 0);
205                 if (!refs) {
206                         raw_spin_lock(&call_function.lock);
207                         list_del_rcu(&data->csd.list);
208                         raw_spin_unlock(&call_function.lock);
209                 }
210
211                 if (refs)
212                         continue;
213
214                 csd_unlock(&data->csd);
215         }
216
217 }
218
219 /*
220  * Invoked by arch to handle an IPI for call function single. Must be
221  * called from the arch with interrupts disabled.
222  */
223 void generic_smp_call_function_single_interrupt(void)
224 {
225         struct call_single_queue *q = &__get_cpu_var(call_single_queue);
226         unsigned int data_flags;
227         LIST_HEAD(list);
228
229         /*
230          * Shouldn't receive this interrupt on a cpu that is not yet online.
231          */
232         WARN_ON_ONCE(!cpu_online(smp_processor_id()));
233
234         raw_spin_lock(&q->lock);
235         list_replace_init(&q->list, &list);
236         raw_spin_unlock(&q->lock);
237
238         while (!list_empty(&list)) {
239                 struct call_single_data *data;
240
241                 data = list_entry(list.next, struct call_single_data, list);
242                 list_del(&data->list);
243
244                 /*
245                  * 'data' can be invalid after this call if flags == 0
246                  * (when called through generic_exec_single()),
247                  * so save them away before making the call:
248                  */
249                 data_flags = data->flags;
250
251                 data->func(data->info);
252
253                 /*
254                  * Unlocked CSDs are valid through generic_exec_single():
255                  */
256                 if (data_flags & CSD_FLAG_LOCK)
257                         csd_unlock(data);
258         }
259 }
260
261 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct call_single_data, csd_data);
262
263 /*
264  * smp_call_function_single - Run a function on a specific CPU
265  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
266  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
267  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
268  *
269  * Returns 0 on success, else a negative status code.
270  */
271 int smp_call_function_single(int cpu, smp_call_func_t func, void *info,
272                              int wait)
273 {
274         struct call_single_data d = {
275                 .flags = 0,
276         };
277         unsigned long flags;
278         int this_cpu;
279         int err = 0;
280
281         /*
282          * prevent preemption and reschedule on another processor,
283          * as well as CPU removal
284          */
285         this_cpu = get_cpu();
286
287         /*
288          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
289          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
290          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
291          * can't happen.
292          */
293         WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
294                      && !oops_in_progress);
295
296         if (cpu == this_cpu) {
297                 local_irq_save(flags);
298                 func(info);
299                 local_irq_restore(flags);
300         } else {
301                 if ((unsigned)cpu < nr_cpu_ids && cpu_online(cpu)) {
302                         struct call_single_data *data = &d;
303
304                         if (!wait)
305                                 data = &__get_cpu_var(csd_data);
306
307                         csd_lock(data);
308
309                         data->func = func;
310                         data->info = info;
311                         generic_exec_single(cpu, data, wait);
312                 } else {
313                         err = -ENXIO;   /* CPU not online */
314                 }
315         }
316
317         put_cpu();
318
319         return err;
320 }
321 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_single);
322
323 /*
324  * smp_call_function_any - Run a function on any of the given cpus
325  * @mask: The mask of cpus it can run on.
326  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
327  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
328  * @wait: If true, wait until function has completed.
329  *
330  * Returns 0 on success, else a negative status code (if no cpus were online).
331  * Note that @wait will be implicitly turned on in case of allocation failures,
332  * since we fall back to on-stack allocation.
333  *
334  * Selection preference:
335  *      1) current cpu if in @mask
336  *      2) any cpu of current node if in @mask
337  *      3) any other online cpu in @mask
338  */
339 int smp_call_function_any(const struct cpumask *mask,
340                           smp_call_func_t func, void *info, int wait)
341 {
342         unsigned int cpu;
343         const struct cpumask *nodemask;
344         int ret;
345
346         /* Try for same CPU (cheapest) */
347         cpu = get_cpu();
348         if (cpumask_test_cpu(cpu, mask))
349                 goto call;
350
351         /* Try for same node. */
352         nodemask = cpumask_of_node(cpu_to_node(cpu));
353         for (cpu = cpumask_first_and(nodemask, mask); cpu < nr_cpu_ids;
354              cpu = cpumask_next_and(cpu, nodemask, mask)) {
355                 if (cpu_online(cpu))
356                         goto call;
357         }
358
359         /* Any online will do: smp_call_function_single handles nr_cpu_ids. */
360         cpu = cpumask_any_and(mask, cpu_online_mask);
361 call:
362         ret = smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
363         put_cpu();
364         return ret;
365 }
366 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_function_any);
367
368 /**
369  * __smp_call_function_single(): Run a function on a specific CPU
370  * @cpu: The CPU to run on.
371  * @data: Pre-allocated and setup data structure
372  * @wait: If true, wait until function has completed on specified CPU.
373  *
374  * Like smp_call_function_single(), but allow caller to pass in a
375  * pre-allocated data structure. Useful for embedding @data inside
376  * other structures, for instance.
377  */
378 void __smp_call_function_single(int cpu, struct call_single_data *data,
379                                 int wait)
380 {
381         unsigned int this_cpu;
382         unsigned long flags;
383
384         this_cpu = get_cpu();
385         /*
386          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
387          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
388          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
389          * can't happen.
390          */
391         WARN_ON_ONCE(cpu_online(smp_processor_id()) && wait && irqs_disabled()
392                      && !oops_in_progress);
393
394         if (cpu == this_cpu) {
395                 local_irq_save(flags);
396                 data->func(data->info);
397                 local_irq_restore(flags);
398         } else {
399                 csd_lock(data);
400                 generic_exec_single(cpu, data, wait);
401         }
402         put_cpu();
403 }
404
405 /**
406  * smp_call_function_many(): Run a function on a set of other CPUs.
407  * @mask: The set of cpus to run on (only runs on online subset).
408  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
409  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
410  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
411  *        on other CPUs.
412  *
413  * If @wait is true, then returns once @func has returned.
414  *
415  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
416  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler. Preemption
417  * must be disabled when calling this function.
418  */
419 void smp_call_function_many(const struct cpumask *mask,
420                             smp_call_func_t func, void *info, bool wait)
421 {
422         struct call_function_data *data;
423         unsigned long flags;
424         int cpu, next_cpu, this_cpu = smp_processor_id();
425
426         /*
427          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
428          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
429          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
430          * can't happen.
431          */
432         WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
433                      && !oops_in_progress && !early_boot_irqs_disabled);
434
435         /* So, what's a CPU they want? Ignoring this one. */
436         cpu = cpumask_first_and(mask, cpu_online_mask);
437         if (cpu == this_cpu)
438                 cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
439
440         /* No online cpus?  We're done. */
441         if (cpu >= nr_cpu_ids)
442                 return;
443
444         /* Do we have another CPU which isn't us? */
445         next_cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
446         if (next_cpu == this_cpu)
447                 next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, mask, cpu_online_mask);
448
449         /* Fastpath: do that cpu by itself. */
450         if (next_cpu >= nr_cpu_ids) {
451                 smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
452                 return;
453         }
454
455         data = &__get_cpu_var(cfd_data);
456         csd_lock(&data->csd);
457
458         data->csd.func = func;
459         data->csd.info = info;
460         cpumask_and(data->cpumask, mask, cpu_online_mask);
461         cpumask_clear_cpu(this_cpu, data->cpumask);
462         atomic_set(&data->refs, cpumask_weight(data->cpumask));
463
464         raw_spin_lock_irqsave(&call_function.lock, flags);
465         /*
466          * Place entry at the _HEAD_ of the list, so that any cpu still
467          * observing the entry in generic_smp_call_function_interrupt()
468          * will not miss any other list entries:
469          */
470         list_add_rcu(&data->csd.list, &call_function.queue);
471         raw_spin_unlock_irqrestore(&call_function.lock, flags);
472
473         /*
474          * Make the list addition visible before sending the ipi.
475          * (IPIs must obey or appear to obey normal Linux cache
476          * coherency rules -- see comment in generic_exec_single).
477          */
478         smp_mb();
479
480         /* Send a message to all CPUs in the map */
481         arch_send_call_function_ipi_mask(data->cpumask);
482
483         /* Optionally wait for the CPUs to complete */
484         if (wait)
485                 csd_lock_wait(&data->csd);
486 }
487 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_many);
488
489 /**
490  * smp_call_function(): Run a function on all other CPUs.
491  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
492  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
493  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
494  *        on other CPUs.
495  *
496  * Returns 0.
497  *
498  * If @wait is true, then returns once @func has returned; otherwise
499  * it returns just before the target cpu calls @func.
500  *
501  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
502  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
503  */
504 int smp_call_function(smp_call_func_t func, void *info, int wait)
505 {
506         preempt_disable();
507         smp_call_function_many(cpu_online_mask, func, info, wait);
508         preempt_enable();
509
510         return 0;
511 }
512 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function);
513
514 void ipi_call_lock(void)
515 {
516         raw_spin_lock(&call_function.lock);
517 }
518
519 void ipi_call_unlock(void)
520 {
521         raw_spin_unlock(&call_function.lock);
522 }
523
524 void ipi_call_lock_irq(void)
525 {
526         raw_spin_lock_irq(&call_function.lock);
527 }
528
529 void ipi_call_unlock_irq(void)
530 {
531         raw_spin_unlock_irq(&call_function.lock);
532 }
533 #endif /* USE_GENERIC_SMP_HELPERS */
534
535 /*
536  * Call a function on all processors.  May be used during early boot while
537  * early_boot_irqs_disabled is set.  Use local_irq_save/restore() instead
538  * of local_irq_disable/enable().
539  */
540 int on_each_cpu(void (*func) (void *info), void *info, int wait)
541 {
542         unsigned long flags;
543         int ret = 0;
544
545         preempt_disable();
546         ret = smp_call_function(func, info, wait);
547         local_irq_save(flags);
548         func(info);
549         local_irq_restore(flags);
550         preempt_enable();
551         return ret;
552 }
553 EXPORT_SYMBOL(on_each_cpu);