ARM: SMP: ensure smp_send_stop() waits for CPUs to stop
[linux-3.10.git] / 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/module.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/err.h>
21 #include <linux/cpu.h>
22 #include <linux/smp.h>
23 #include <linux/seq_file.h>
24 #include <linux/irq.h>
25 #include <linux/percpu.h>
26 #include <linux/clockchips.h>
27
28 #include <asm/atomic.h>
29 #include <asm/cacheflush.h>
30 #include <asm/cpu.h>
31 #include <asm/cputype.h>
32 #include <asm/mmu_context.h>
33 #include <asm/pgtable.h>
34 #include <asm/pgalloc.h>
35 #include <asm/processor.h>
36 #include <asm/sections.h>
37 #include <asm/tlbflush.h>
38 #include <asm/ptrace.h>
39 #include <asm/localtimer.h>
40 #include <asm/smp_plat.h>
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 enum ipi_msg_type {
50         IPI_TIMER = 2,
51         IPI_RESCHEDULE,
52         IPI_CALL_FUNC,
53         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
54         IPI_CPU_STOP,
55 };
56
57 static inline void identity_mapping_add(pgd_t *pgd, unsigned long start,
58         unsigned long end)
59 {
60         unsigned long addr, prot;
61         pmd_t *pmd;
62
63         prot = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE;
64         if (cpu_architecture() <= CPU_ARCH_ARMv5TEJ && !cpu_is_xscale())
65                 prot |= PMD_BIT4;
66
67         for (addr = start & PGDIR_MASK; addr < end;) {
68                 pmd = pmd_offset(pgd + pgd_index(addr), addr);
69                 pmd[0] = __pmd(addr | prot);
70                 addr += SECTION_SIZE;
71                 pmd[1] = __pmd(addr | prot);
72                 addr += SECTION_SIZE;
73                 flush_pmd_entry(pmd);
74                 outer_clean_range(__pa(pmd), __pa(pmd + 1));
75         }
76 }
77
78 static inline void identity_mapping_del(pgd_t *pgd, unsigned long start,
79         unsigned long end)
80 {
81         unsigned long addr;
82         pmd_t *pmd;
83
84         for (addr = start & PGDIR_MASK; addr < end; addr += PGDIR_SIZE) {
85                 pmd = pmd_offset(pgd + pgd_index(addr), addr);
86                 pmd[0] = __pmd(0);
87                 pmd[1] = __pmd(0);
88                 clean_pmd_entry(pmd);
89                 outer_clean_range(__pa(pmd), __pa(pmd + 1));
90         }
91 }
92
93 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu)
94 {
95         struct cpuinfo_arm *ci = &per_cpu(cpu_data, cpu);
96         struct task_struct *idle = ci->idle;
97         pgd_t *pgd;
98         int ret;
99
100         /*
101          * Spawn a new process manually, if not already done.
102          * Grab a pointer to its task struct so we can mess with it
103          */
104         if (!idle) {
105                 idle = fork_idle(cpu);
106                 if (IS_ERR(idle)) {
107                         printk(KERN_ERR "CPU%u: fork() failed\n", cpu);
108                         return PTR_ERR(idle);
109                 }
110                 ci->idle = idle;
111         } else {
112                 /*
113                  * Since this idle thread is being re-used, call
114                  * init_idle() to reinitialize the thread structure.
115                  */
116                 init_idle(idle, cpu);
117         }
118
119         /*
120          * Allocate initial page tables to allow the new CPU to
121          * enable the MMU safely.  This essentially means a set
122          * of our "standard" page tables, with the addition of
123          * a 1:1 mapping for the physical address of the kernel.
124          */
125         pgd = pgd_alloc(&init_mm);
126         if (!pgd)
127                 return -ENOMEM;
128
129         if (PHYS_OFFSET != PAGE_OFFSET) {
130 #ifndef CONFIG_HOTPLUG_CPU
131                 identity_mapping_add(pgd, __pa(__init_begin), __pa(__init_end));
132 #endif
133                 identity_mapping_add(pgd, __pa(_stext), __pa(_etext));
134                 identity_mapping_add(pgd, __pa(_sdata), __pa(_edata));
135         }
136
137         /*
138          * We need to tell the secondary core where to find
139          * its stack and the page tables.
140          */
141         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
142         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(pgd);
143         __cpuc_flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
144         outer_clean_range(__pa(&secondary_data), __pa(&secondary_data + 1));
145
146         /*
147          * Now bring the CPU into our world.
148          */
149         ret = boot_secondary(cpu, idle);
150         if (ret == 0) {
151                 unsigned long timeout;
152
153                 /*
154                  * CPU was successfully started, wait for it
155                  * to come online or time out.
156                  */
157                 timeout = jiffies + HZ;
158                 while (time_before(jiffies, timeout)) {
159                         if (cpu_online(cpu))
160                                 break;
161
162                         udelay(10);
163                         barrier();
164                 }
165
166                 if (!cpu_online(cpu))
167                         ret = -EIO;
168         }
169
170         secondary_data.stack = NULL;
171         secondary_data.pgdir = 0;
172
173         if (PHYS_OFFSET != PAGE_OFFSET) {
174 #ifndef CONFIG_HOTPLUG_CPU
175                 identity_mapping_del(pgd, __pa(__init_begin), __pa(__init_end));
176 #endif
177                 identity_mapping_del(pgd, __pa(_stext), __pa(_etext));
178                 identity_mapping_del(pgd, __pa(_sdata), __pa(_edata));
179         }
180
181         pgd_free(&init_mm, pgd);
182
183         if (ret) {
184                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: processor failed to boot\n", cpu);
185
186                 /*
187                  * FIXME: We need to clean up the new idle thread. --rmk
188                  */
189         }
190
191         return ret;
192 }
193
194 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
195 /*
196  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
197  */
198 int __cpu_disable(void)
199 {
200         unsigned int cpu = smp_processor_id();
201         struct task_struct *p;
202         int ret;
203
204         ret = platform_cpu_disable(cpu);
205         if (ret)
206                 return ret;
207
208         /*
209          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
210          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
211          */
212         set_cpu_online(cpu, false);
213
214         /*
215          * OK - migrate IRQs away from this CPU
216          */
217         migrate_irqs();
218
219         /*
220          * Stop the local timer for this CPU.
221          */
222         local_timer_stop();
223
224         /*
225          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
226          * from the vm mask set of all processes.
227          */
228         flush_cache_all();
229         local_flush_tlb_all();
230
231         read_lock(&tasklist_lock);
232         for_each_process(p) {
233                 if (p->mm)
234                         cpumask_clear_cpu(cpu, mm_cpumask(p->mm));
235         }
236         read_unlock(&tasklist_lock);
237
238         return 0;
239 }
240
241 /*
242  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
243  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
244  */
245 void __cpu_die(unsigned int cpu)
246 {
247         if (!platform_cpu_kill(cpu))
248                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
249 }
250
251 /*
252  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
253  *
254  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
255  * before returning to the caller. This is also the behaviour
256  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
257  * out of idle fixes this.
258  */
259 void __ref cpu_die(void)
260 {
261         unsigned int cpu = smp_processor_id();
262
263         local_irq_disable();
264         idle_task_exit();
265
266         /*
267          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
268          * CPU) specific
269          */
270         platform_cpu_die(cpu);
271
272         /*
273          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
274          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
275          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
276          */
277         __asm__("mov    sp, %0\n"
278         "       b       secondary_start_kernel"
279                 :
280                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
281 }
282 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
283
284 /*
285  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
286  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
287  */
288 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
289 {
290         struct mm_struct *mm = &init_mm;
291         unsigned int cpu = smp_processor_id();
292
293         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
294
295         /*
296          * All kernel threads share the same mm context; grab a
297          * reference and switch to it.
298          */
299         atomic_inc(&mm->mm_users);
300         atomic_inc(&mm->mm_count);
301         current->active_mm = mm;
302         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
303         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
304         enter_lazy_tlb(mm, current);
305         local_flush_tlb_all();
306
307         cpu_init();
308         preempt_disable();
309
310         /*
311          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
312          */
313         platform_secondary_init(cpu);
314
315         /*
316          * Enable local interrupts.
317          */
318         notify_cpu_starting(cpu);
319         local_irq_enable();
320         local_fiq_enable();
321
322         /*
323          * Setup the percpu timer for this CPU.
324          */
325         percpu_timer_setup();
326
327         calibrate_delay();
328
329         smp_store_cpu_info(cpu);
330
331         /*
332          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue
333          */
334         set_cpu_online(cpu, true);
335
336         /*
337          * OK, it's off to the idle thread for us
338          */
339         cpu_idle();
340 }
341
342 /*
343  * Called by both boot and secondaries to move global data into
344  * per-processor storage.
345  */
346 void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
347 {
348         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
349
350         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
351 }
352
353 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
354 {
355         int cpu;
356         unsigned long bogosum = 0;
357
358         for_each_online_cpu(cpu)
359                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
360
361         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
362                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
363                num_online_cpus(),
364                bogosum / (500000/HZ),
365                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
366 }
367
368 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
369 {
370         unsigned int cpu = smp_processor_id();
371
372         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
373 }
374
375 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
376 {
377         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
378 }
379
380 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
381 {
382         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
383 }
384
385 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
386 #define S(x,s)  [x - IPI_TIMER] = s
387         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
388         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
389         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
390         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
391         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
392 };
393
394 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
395 {
396         unsigned int cpu, i;
397
398         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
399                 seq_printf(p, "%*s%u: ", prec - 1, "IPI", i);
400
401                 for_each_present_cpu(cpu)
402                         seq_printf(p, "%10u ",
403                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
404
405                 seq_printf(p, " %s\n", ipi_types[i]);
406         }
407 }
408
409 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
410 {
411         u64 sum = 0;
412         int i;
413
414         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
415                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
416
417 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
418         sum += __get_irq_stat(cpu, local_timer_irqs);
419 #endif
420
421         return sum;
422 }
423
424 /*
425  * Timer (local or broadcast) support
426  */
427 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, percpu_clockevent);
428
429 static void ipi_timer(void)
430 {
431         struct clock_event_device *evt = &__get_cpu_var(percpu_clockevent);
432         irq_enter();
433         evt->event_handler(evt);
434         irq_exit();
435 }
436
437 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
438 asmlinkage void __exception do_local_timer(struct pt_regs *regs)
439 {
440         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
441         int cpu = smp_processor_id();
442
443         if (local_timer_ack()) {
444                 __inc_irq_stat(cpu, local_timer_irqs);
445                 ipi_timer();
446         }
447
448         set_irq_regs(old_regs);
449 }
450
451 void show_local_irqs(struct seq_file *p, int prec)
452 {
453         unsigned int cpu;
454
455         seq_printf(p, "%*s: ", prec, "LOC");
456
457         for_each_present_cpu(cpu)
458                 seq_printf(p, "%10u ", __get_irq_stat(cpu, local_timer_irqs));
459
460         seq_printf(p, " Local timer interrupts\n");
461 }
462 #endif
463
464 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
465 static void smp_timer_broadcast(const struct cpumask *mask)
466 {
467         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
468 }
469 #else
470 #define smp_timer_broadcast     NULL
471 #endif
472
473 #ifndef CONFIG_LOCAL_TIMERS
474 static void broadcast_timer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
475         struct clock_event_device *evt)
476 {
477 }
478
479 static void local_timer_setup(struct clock_event_device *evt)
480 {
481         evt->name       = "dummy_timer";
482         evt->features   = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT |
483                           CLOCK_EVT_FEAT_PERIODIC |
484                           CLOCK_EVT_FEAT_DUMMY;
485         evt->rating     = 400;
486         evt->mult       = 1;
487         evt->set_mode   = broadcast_timer_set_mode;
488
489         clockevents_register_device(evt);
490 }
491 #endif
492
493 void __cpuinit percpu_timer_setup(void)
494 {
495         unsigned int cpu = smp_processor_id();
496         struct clock_event_device *evt = &per_cpu(percpu_clockevent, cpu);
497
498         evt->cpumask = cpumask_of(cpu);
499         evt->broadcast = smp_timer_broadcast;
500
501         local_timer_setup(evt);
502 }
503
504 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
505
506 /*
507  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
508  */
509 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
510 {
511         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
512             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
513                 spin_lock(&stop_lock);
514                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
515                 dump_stack();
516                 spin_unlock(&stop_lock);
517         }
518
519         set_cpu_online(cpu, false);
520
521         local_fiq_disable();
522         local_irq_disable();
523
524         while (1)
525                 cpu_relax();
526 }
527
528 /*
529  * Main handler for inter-processor interrupts
530  */
531 asmlinkage void __exception do_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
532 {
533         unsigned int cpu = smp_processor_id();
534         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
535
536         if (ipinr >= IPI_TIMER && ipinr < IPI_TIMER + NR_IPI)
537                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_TIMER]);
538
539         switch (ipinr) {
540         case IPI_TIMER:
541                 ipi_timer();
542                 break;
543
544         case IPI_RESCHEDULE:
545                 /*
546                  * nothing more to do - eveything is
547                  * done on the interrupt return path
548                  */
549                 break;
550
551         case IPI_CALL_FUNC:
552                 generic_smp_call_function_interrupt();
553                 break;
554
555         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
556                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
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, ipinr);
566                 break;
567         }
568         set_irq_regs(old_regs);
569 }
570
571 void smp_send_reschedule(int cpu)
572 {
573         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
574 }
575
576 void smp_send_stop(void)
577 {
578         unsigned long timeout;
579
580         if (num_online_cpus() > 1) {
581                 cpumask_t mask = cpu_online_map;
582                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
583
584                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
585         }
586
587         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
588         timeout = USEC_PER_SEC;
589         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
590                 udelay(1);
591
592         if (num_online_cpus() > 1)
593                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
594 }
595
596 /*
597  * not supported here
598  */
599 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
600 {
601         return -EINVAL;
602 }
603
604 static void
605 on_each_cpu_mask(void (*func)(void *), void *info, int wait,
606                 const struct cpumask *mask)
607 {
608         preempt_disable();
609
610         smp_call_function_many(mask, func, info, wait);
611         if (cpumask_test_cpu(smp_processor_id(), mask))
612                 func(info);
613
614         preempt_enable();
615 }
616
617 /**********************************************************************/
618
619 /*
620  * TLB operations
621  */
622 struct tlb_args {
623         struct vm_area_struct *ta_vma;
624         unsigned long ta_start;
625         unsigned long ta_end;
626 };
627
628 static inline void ipi_flush_tlb_all(void *ignored)
629 {
630         local_flush_tlb_all();
631 }
632
633 static inline void ipi_flush_tlb_mm(void *arg)
634 {
635         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *)arg;
636
637         local_flush_tlb_mm(mm);
638 }
639
640 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
641 {
642         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
643
644         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
645 }
646
647 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_page(void *arg)
648 {
649         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
650
651         local_flush_tlb_kernel_page(ta->ta_start);
652 }
653
654 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
655 {
656         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
657
658         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
659 }
660
661 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
662 {
663         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
664
665         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
666 }
667
668 void flush_tlb_all(void)
669 {
670         if (tlb_ops_need_broadcast())
671                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_all, NULL, 1);
672         else
673                 local_flush_tlb_all();
674 }
675
676 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
677 {
678         if (tlb_ops_need_broadcast())
679                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_mm, mm, 1, mm_cpumask(mm));
680         else
681                 local_flush_tlb_mm(mm);
682 }
683
684 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
685 {
686         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
687                 struct tlb_args ta;
688                 ta.ta_vma = vma;
689                 ta.ta_start = uaddr;
690                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_page, &ta, 1, mm_cpumask(vma->vm_mm));
691         } else
692                 local_flush_tlb_page(vma, uaddr);
693 }
694
695 void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
696 {
697         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
698                 struct tlb_args ta;
699                 ta.ta_start = kaddr;
700                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_page, &ta, 1);
701         } else
702                 local_flush_tlb_kernel_page(kaddr);
703 }
704
705 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma,
706                      unsigned long start, unsigned long end)
707 {
708         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
709                 struct tlb_args ta;
710                 ta.ta_vma = vma;
711                 ta.ta_start = start;
712                 ta.ta_end = end;
713                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_range, &ta, 1, mm_cpumask(vma->vm_mm));
714         } else
715                 local_flush_tlb_range(vma, start, end);
716 }
717
718 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
719 {
720         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
721                 struct tlb_args ta;
722                 ta.ta_start = start;
723                 ta.ta_end = end;
724                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1);
725         } else
726                 local_flush_tlb_kernel_range(start, end);
727 }