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/tlbflush.h>
  37 #include <asm/ptrace.h>
  38 #include <asm/localtimer.h>
  39
  40 /*
  41  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  42  * so we need some other way of telling a new secondary core
  43  * where to place its SVC stack
  44  */
  45 struct secondary_data secondary_data;
  46
  47 /*
  48  * structures for inter-processor calls
  49  * - A collection of single bit ipi messages.
  50  */
  51 struct ipi_data {
  52         spinlock_t lock;
  53         unsigned long ipi_count;
  54         unsigned long bits;
  55 };
  56
  57 static DEFINE_PER_CPU(struct ipi_data, ipi_data) = {
  58         .lock   = SPIN_LOCK_UNLOCKED,
  59 };
  60
  61 enum ipi_msg_type {
  62         IPI_TIMER,
  63         IPI_RESCHEDULE,
  64         IPI_CALL_FUNC,
  65         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  66         IPI_CPU_STOP,
  67 };
  68
  69 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu)
  70 {
  71         struct cpuinfo_arm *ci = &per_cpu(cpu_data, cpu);
  72         struct task_struct *idle = ci->idle;
  73         pgd_t *pgd;
  74         pmd_t *pmd;
  75         int ret;
  76
  77         /*
  78          * Spawn a new process manually, if not already done.
  79          * Grab a pointer to its task struct so we can mess with it
  80          */
  81         if (!idle) {
  82                 idle = fork_idle(cpu);
  83                 if (IS_ERR(idle)) {
  84                         printk(KERN_ERR "CPU%u: fork() failed\n", cpu);
  85                         return PTR_ERR(idle);
  86                 }
  87                 ci->idle = idle;
  88         }
  89
  90         /*
  91          * Allocate initial page tables to allow the new CPU to
  92          * enable the MMU safely.  This essentially means a set
  93          * of our "standard" page tables, with the addition of
  94          * a 1:1 mapping for the physical address of the kernel.
  95          */
  96         pgd = pgd_alloc(&init_mm);
  97         pmd = pmd_offset(pgd + pgd_index(PHYS_OFFSET), PHYS_OFFSET);
  98         *pmd = __pmd((PHYS_OFFSET & PGDIR_MASK) |
  99                      PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE);
 100         flush_pmd_entry(pmd);
 101
 102         /*
 103          * We need to tell the secondary core where to find
 104          * its stack and the page tables.
 105          */
 106         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 107         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(pgd);
 108         wmb();
 109
 110         /*
 111          * Now bring the CPU into our world.
 112          */
 113         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 114         if (ret == 0) {
 115                 unsigned long timeout;
 116
 117                 /*
 118                  * CPU was successfully started, wait for it
 119                  * to come online or time out.
 120                  */
 121                 timeout = jiffies + HZ;
 122                 while (time_before(jiffies, timeout)) {
 123                         if (cpu_online(cpu))
 124                                 break;
 125
 126                         udelay(10);
 127                         barrier();
 128                 }
 129
 130                 if (!cpu_online(cpu))
 131                         ret = -EIO;
 132         }
 133
 134         secondary_data.stack = NULL;
 135         secondary_data.pgdir = 0;
 136
 137         *pmd = __pmd(0);
 138         clean_pmd_entry(pmd);
 139         pgd_free(&init_mm, pgd);
 140
 141         if (ret) {
 142                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: processor failed to boot\n", cpu);
 143
 144                 /*
 145                  * FIXME: We need to clean up the new idle thread. --rmk
 146                  */
 147         }
 148
 149         return ret;
 150 }
 151
 152 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 153 /*
 154  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 155  */
 156 int __cpuexit __cpu_disable(void)
 157 {
 158         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 159         struct task_struct *p;
 160         int ret;
 161
 162         ret = mach_cpu_disable(cpu);
 163         if (ret)
 164                 return ret;
 165
 166         /*
 167          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 168          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 169          */
 170         set_cpu_online(cpu, false);
 171
 172         /*
 173          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 174          */
 175         migrate_irqs();
 176
 177         /*
 178          * Stop the local timer for this CPU.
 179          */
 180         local_timer_stop();
 181
 182         /*
 183          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 184          * from the vm mask set of all processes.
 185          */
 186         flush_cache_all();
 187         local_flush_tlb_all();
 188
 189         read_lock(&tasklist_lock);
 190         for_each_process(p) {
 191                 if (p->mm)
 192                         cpu_clear(cpu, p->mm->cpu_vm_mask);
 193         }
 194         read_unlock(&tasklist_lock);
 195
 196         return 0;
 197 }
 198
 199 /*
 200  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 201  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 202  */
 203 void __cpuexit __cpu_die(unsigned int cpu)
 204 {
 205         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 206                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 207 }
 208
 209 /*
 210  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 211  *
 212  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 213  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 214  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 215  * out of idle fixes this.
 216  */
 217 void __cpuexit cpu_die(void)
 218 {
 219         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 220
 221         local_irq_disable();
 222         idle_task_exit();
 223
 224         /*
 225          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 226          * CPU) specific
 227          */
 228         platform_cpu_die(cpu);
 229
 230         /*
 231          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 232          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 233          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 234          */
 235         __asm__("mov    sp, %0\n"
 236         "       b       secondary_start_kernel"
 237                 :
 238                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 239 }
 240 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 241
 242 /*
 243  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 244  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 245  */
 246 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 247 {
 248         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 249         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 250
 251         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 252
 253         /*
 254          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 255          * reference and switch to it.
 256          */
 257         atomic_inc(&mm->mm_users);
 258         atomic_inc(&mm->mm_count);
 259         current->active_mm = mm;
 260         cpu_set(cpu, mm->cpu_vm_mask);
 261         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 262         enter_lazy_tlb(mm, current);
 263         local_flush_tlb_all();
 264
 265         cpu_init();
 266         preempt_disable();
 267
 268         /*
 269          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 270          */
 271         platform_secondary_init(cpu);
 272
 273         /*
 274          * Enable local interrupts.
 275          */
 276         notify_cpu_starting(cpu);
 277         local_irq_enable();
 278         local_fiq_enable();
 279
 280         /*
 281          * Setup the percpu timer for this CPU.
 282          */
 283         percpu_timer_setup();
 284
 285         calibrate_delay();
 286
 287         smp_store_cpu_info(cpu);
 288
 289         /*
 290          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue
 291          */
 292         set_cpu_online(cpu, true);
 293
 294         /*
 295          * OK, it's off to the idle thread for us
 296          */
 297         cpu_idle();
 298 }
 299
 300 /*
 301  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 302  * per-processor storage.
 303  */
 304 void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 305 {
 306         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 307
 308         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 309 }
 310
 311 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 312 {
 313         int cpu;
 314         unsigned long bogosum = 0;
 315
 316         for_each_online_cpu(cpu)
 317                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 318
 319         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 320                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 321                num_online_cpus(),
 322                bogosum / (500000/HZ),
 323                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 324 }
 325
 326 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 327 {
 328         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 329
 330         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 331 }
 332
 333 static void send_ipi_message(const struct cpumask *mask, enum ipi_msg_type msg)
 334 {
 335         unsigned long flags;
 336         unsigned int cpu;
 337
 338         local_irq_save(flags);
 339
 340         for_each_cpu(cpu, mask) {
 341                 struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 342
 343                 spin_lock(&ipi->lock);
 344                 ipi->bits |= 1 << msg;
 345                 spin_unlock(&ipi->lock);
 346         }
 347
 348         /*
 349          * Call the platform specific cross-CPU call function.
 350          */
 351         smp_cross_call(mask);
 352
 353         local_irq_restore(flags);
 354 }
 355
 356 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 357 {
 358         send_ipi_message(mask, IPI_CALL_FUNC);
 359 }
 360
 361 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 362 {
 363         send_ipi_message(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 364 }
 365
 366 void show_ipi_list(struct seq_file *p)
 367 {
 368         unsigned int cpu;
 369
 370         seq_puts(p, "IPI:");
 371
 372         for_each_present_cpu(cpu)
 373                 seq_printf(p, " %10lu", per_cpu(ipi_data, cpu).ipi_count);
 374
 375         seq_putc(p, '\n');
 376 }
 377
 378 void show_local_irqs(struct seq_file *p)
 379 {
 380         unsigned int cpu;
 381
 382         seq_printf(p, "LOC: ");
 383
 384         for_each_present_cpu(cpu)
 385                 seq_printf(p, "%10u ", irq_stat[cpu].local_timer_irqs);
 386
 387         seq_putc(p, '\n');
 388 }
 389
 390 /*
 391  * Timer (local or broadcast) support
 392  */
 393 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, percpu_clockevent);
 394
 395 static void ipi_timer(void)
 396 {
 397         struct clock_event_device *evt = &__get_cpu_var(percpu_clockevent);
 398         irq_enter();
 399         evt->event_handler(evt);
 400         irq_exit();
 401 }
 402
 403 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
 404 asmlinkage void __exception do_local_timer(struct pt_regs *regs)
 405 {
 406         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 407         int cpu = smp_processor_id();
 408
 409         if (local_timer_ack()) {
 410                 irq_stat[cpu].local_timer_irqs++;
 411                 ipi_timer();
 412         }
 413
 414         set_irq_regs(old_regs);
 415 }
 416 #endif
 417
 418 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 419 static void smp_timer_broadcast(const struct cpumask *mask)
 420 {
 421         send_ipi_message(mask, IPI_TIMER);
 422 }
 423
 424 static void broadcast_timer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 425         struct clock_event_device *evt)
 426 {
 427 }
 428
 429 static void local_timer_setup(struct clock_event_device *evt)
 430 {
 431         evt->name       = "dummy_timer";
 432         evt->features   = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT |
 433                           CLOCK_EVT_FEAT_PERIODIC |
 434                           CLOCK_EVT_FEAT_DUMMY;
 435         evt->rating     = 400;
 436         evt->mult       = 1;
 437         evt->set_mode   = broadcast_timer_set_mode;
 438         evt->broadcast  = smp_timer_broadcast;
 439
 440         clockevents_register_device(evt);
 441 }
 442 #endif
 443
 444 void __cpuinit percpu_timer_setup(void)
 445 {
 446         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 447         struct clock_event_device *evt = &per_cpu(percpu_clockevent, cpu);
 448
 449         evt->cpumask = cpumask_of(cpu);
 450
 451         local_timer_setup(evt);
 452 }
 453
 454 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
 455
 456 /*
 457  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 458  */
 459 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 460 {
 461         spin_lock(&stop_lock);
 462         printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 463         dump_stack();
 464         spin_unlock(&stop_lock);
 465
 466         set_cpu_online(cpu, false);
 467
 468         local_fiq_disable();
 469         local_irq_disable();
 470
 471         while (1)
 472                 cpu_relax();
 473 }
 474
 475 /*
 476  * Main handler for inter-processor interrupts
 477  *
 478  * For ARM, the ipimask now only identifies a single
 479  * category of IPI (Bit 1 IPIs have been replaced by a
 480  * different mechanism):
 481  *
 482  *  Bit 0 - Inter-processor function call
 483  */
 484 asmlinkage void __exception do_IPI(struct pt_regs *regs)
 485 {
 486         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 487         struct ipi_data *ipi = &per_cpu(ipi_data, cpu);
 488         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 489
 490         ipi->ipi_count++;
 491
 492         for (;;) {
 493                 unsigned long msgs;
 494
 495                 spin_lock(&ipi->lock);
 496                 msgs = ipi->bits;
 497                 ipi->bits = 0;
 498                 spin_unlock(&ipi->lock);
 499
 500                 if (!msgs)
 501                         break;
 502
 503                 do {
 504                         unsigned nextmsg;
 505
 506                         nextmsg = msgs & -msgs;
 507                         msgs &= ~nextmsg;
 508                         nextmsg = ffz(~nextmsg);
 509
 510                         switch (nextmsg) {
 511                         case IPI_TIMER:
 512                                 ipi_timer();
 513                                 break;
 514
 515                         case IPI_RESCHEDULE:
 516                                 /*
 517                                  * nothing more to do - eveything is
 518                                  * done on the interrupt return path
 519                                  */
 520                                 break;
 521
 522                         case IPI_CALL_FUNC:
 523                                 generic_smp_call_function_interrupt();
 524                                 break;
 525
 526                         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 527                                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 528                                 break;
 529
 530                         case IPI_CPU_STOP:
 531                                 ipi_cpu_stop(cpu);
 532                                 break;
 533
 534                         default:
 535                                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 536                                        cpu, nextmsg);
 537                                 break;
 538                         }
 539                 } while (msgs);
 540         }
 541
 542         set_irq_regs(old_regs);
 543 }
 544
 545 void smp_send_reschedule(int cpu)
 546 {
 547         send_ipi_message(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 548 }
 549
 550 void smp_send_stop(void)
 551 {
 552         cpumask_t mask = cpu_online_map;
 553         cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 554         send_ipi_message(&mask, IPI_CPU_STOP);
 555 }
 556
 557 /*
 558  * not supported here
 559  */
 560 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 561 {
 562         return -EINVAL;
 563 }
 564
 565 static void
 566 on_each_cpu_mask(void (*func)(void *), void *info, int wait,
 567                 const struct cpumask *mask)
 568 {
 569         preempt_disable();
 570
 571         smp_call_function_many(mask, func, info, wait);
 572         if (cpumask_test_cpu(smp_processor_id(), mask))
 573                 func(info);
 574
 575         preempt_enable();
 576 }
 577
 578 /**********************************************************************/
 579
 580 /*
 581  * TLB operations
 582  */
 583 struct tlb_args {
 584         struct vm_area_struct *ta_vma;
 585         unsigned long ta_start;
 586         unsigned long ta_end;
 587 };
 588
 589 /* all SMP configurations have the extended CPUID registers */
 590 static inline int tlb_ops_need_broadcast(void)
 591 {
 592         return ((read_cpuid_ext(CPUID_EXT_MMFR3) >> 12) & 0xf) < 2;
 593 }
 594
 595 static inline void ipi_flush_tlb_all(void *ignored)
 596 {
 597         local_flush_tlb_all();
 598 }
 599
 600 static inline void ipi_flush_tlb_mm(void *arg)
 601 {
 602         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *)arg;
 603
 604         local_flush_tlb_mm(mm);
 605 }
 606
 607 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
 608 {
 609         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 610
 611         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
 612 }
 613
 614 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_page(void *arg)
 615 {
 616         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 617
 618         local_flush_tlb_kernel_page(ta->ta_start);
 619 }
 620
 621 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
 622 {
 623         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 624
 625         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
 626 }
 627
 628 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
 629 {
 630         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
 631
 632         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
 633 }
 634
 635 void flush_tlb_all(void)
 636 {
 637         if (tlb_ops_need_broadcast())
 638                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_all, NULL, 1);
 639         else
 640                 local_flush_tlb_all();
 641 }
 642
 643 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 644 {
 645         if (tlb_ops_need_broadcast())
 646                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_mm, mm, 1, &mm->cpu_vm_mask);
 647         else
 648                 local_flush_tlb_mm(mm);
 649 }
 650
 651 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
 652 {
 653         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 654                 struct tlb_args ta;
 655                 ta.ta_vma = vma;
 656                 ta.ta_start = uaddr;
 657                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_page, &ta, 1, &vma->vm_mm->cpu_vm_mask);
 658         } else
 659                 local_flush_tlb_page(vma, uaddr);
 660 }
 661
 662 void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
 663 {
 664         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 665                 struct tlb_args ta;
 666                 ta.ta_start = kaddr;
 667                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_page, &ta, 1);
 668         } else
 669                 local_flush_tlb_kernel_page(kaddr);
 670 }
 671
 672 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma,
 673                      unsigned long start, unsigned long end)
 674 {
 675         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 676                 struct tlb_args ta;
 677                 ta.ta_vma = vma;
 678                 ta.ta_start = start;
 679                 ta.ta_end = end;
 680                 on_each_cpu_mask(ipi_flush_tlb_range, &ta, 1, &vma->vm_mm->cpu_vm_mask);
 681         } else
 682                 local_flush_tlb_range(vma, start, end);
 683 }
 684
 685 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
 686 {
 687         if (tlb_ops_need_broadcast()) {
 688                 struct tlb_args ta;
 689                 ta.ta_start = start;
 690                 ta.ta_end = end;
 691                 on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1);
 692         } else
 693                 local_flush_tlb_kernel_range(start, end);
 694 }