[PATCH] x86_64: Switch SMP bootup over to new CPU hotplug state machine
[linux-2.6.git] / arch / x86_64 / kernel / smp.c
1 /*
2  *      Intel SMP support routines.
3  *
4  *      (c) 1995 Alan Cox, Building #3 <alan@redhat.com>
5  *      (c) 1998-99, 2000 Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *      (c) 2002,2003 Andi Kleen, SuSE Labs.
7  *
8  *      This code is released under the GNU General Public License version 2 or
9  *      later.
10  */
11
12 #include <linux/init.h>
13
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/irq.h>
16 #include <linux/delay.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/smp_lock.h>
19 #include <linux/smp.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/mc146818rtc.h>
22 #include <linux/interrupt.h>
23
24 #include <asm/mtrr.h>
25 #include <asm/pgalloc.h>
26 #include <asm/tlbflush.h>
27 #include <asm/mach_apic.h>
28 #include <asm/mmu_context.h>
29 #include <asm/proto.h>
30 #include <asm/apicdef.h>
31
32 /*
33  *      Smarter SMP flushing macros. 
34  *              c/o Linus Torvalds.
35  *
36  *      These mean you can really definitely utterly forget about
37  *      writing to user space from interrupts. (Its not allowed anyway).
38  *
39  *      Optimizations Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
40  */
41
42 static cpumask_t flush_cpumask;
43 static struct mm_struct * flush_mm;
44 static unsigned long flush_va;
45 static DEFINE_SPINLOCK(tlbstate_lock);
46 #define FLUSH_ALL       -1ULL
47
48 /*
49  * We cannot call mmdrop() because we are in interrupt context, 
50  * instead update mm->cpu_vm_mask.
51  */
52 static inline void leave_mm (unsigned long cpu)
53 {
54         if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_OK)
55                 BUG();
56         clear_bit(cpu, &read_pda(active_mm)->cpu_vm_mask);
57         load_cr3(swapper_pg_dir);
58 }
59
60 /*
61  *
62  * The flush IPI assumes that a thread switch happens in this order:
63  * [cpu0: the cpu that switches]
64  * 1) switch_mm() either 1a) or 1b)
65  * 1a) thread switch to a different mm
66  * 1a1) clear_bit(cpu, &old_mm->cpu_vm_mask);
67  *      Stop ipi delivery for the old mm. This is not synchronized with
68  *      the other cpus, but smp_invalidate_interrupt ignore flush ipis
69  *      for the wrong mm, and in the worst case we perform a superfluous
70  *      tlb flush.
71  * 1a2) set cpu mmu_state to TLBSTATE_OK
72  *      Now the smp_invalidate_interrupt won't call leave_mm if cpu0
73  *      was in lazy tlb mode.
74  * 1a3) update cpu active_mm
75  *      Now cpu0 accepts tlb flushes for the new mm.
76  * 1a4) set_bit(cpu, &new_mm->cpu_vm_mask);
77  *      Now the other cpus will send tlb flush ipis.
78  * 1a4) change cr3.
79  * 1b) thread switch without mm change
80  *      cpu active_mm is correct, cpu0 already handles
81  *      flush ipis.
82  * 1b1) set cpu mmu_state to TLBSTATE_OK
83  * 1b2) test_and_set the cpu bit in cpu_vm_mask.
84  *      Atomically set the bit [other cpus will start sending flush ipis],
85  *      and test the bit.
86  * 1b3) if the bit was 0: leave_mm was called, flush the tlb.
87  * 2) switch %%esp, ie current
88  *
89  * The interrupt must handle 2 special cases:
90  * - cr3 is changed before %%esp, ie. it cannot use current->{active_,}mm.
91  * - the cpu performs speculative tlb reads, i.e. even if the cpu only
92  *   runs in kernel space, the cpu could load tlb entries for user space
93  *   pages.
94  *
95  * The good news is that cpu mmu_state is local to each cpu, no
96  * write/read ordering problems.
97  */
98
99 /*
100  * TLB flush IPI:
101  *
102  * 1) Flush the tlb entries if the cpu uses the mm that's being flushed.
103  * 2) Leave the mm if we are in the lazy tlb mode.
104  */
105
106 asmlinkage void smp_invalidate_interrupt (void)
107 {
108         unsigned long cpu;
109
110         cpu = get_cpu();
111
112         if (!cpu_isset(cpu, flush_cpumask))
113                 goto out;
114                 /* 
115                  * This was a BUG() but until someone can quote me the
116                  * line from the intel manual that guarantees an IPI to
117                  * multiple CPUs is retried _only_ on the erroring CPUs
118                  * its staying as a return
119                  *
120                  * BUG();
121                  */
122                  
123         if (flush_mm == read_pda(active_mm)) {
124                 if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_OK) {
125                         if (flush_va == FLUSH_ALL)
126                                 local_flush_tlb();
127                         else
128                                 __flush_tlb_one(flush_va);
129                 } else
130                         leave_mm(cpu);
131         }
132         ack_APIC_irq();
133         cpu_clear(cpu, flush_cpumask);
134
135 out:
136         put_cpu_no_resched();
137 }
138
139 static void flush_tlb_others(cpumask_t cpumask, struct mm_struct *mm,
140                                                 unsigned long va)
141 {
142         cpumask_t tmp;
143         /*
144          * A couple of (to be removed) sanity checks:
145          *
146          * - we do not send IPIs to not-yet booted CPUs.
147          * - current CPU must not be in mask
148          * - mask must exist :)
149          */
150         BUG_ON(cpus_empty(cpumask));
151         cpus_and(tmp, cpumask, cpu_online_map);
152         BUG_ON(!cpus_equal(tmp, cpumask));
153         BUG_ON(cpu_isset(smp_processor_id(), cpumask));
154         if (!mm)
155                 BUG();
156
157         /*
158          * I'm not happy about this global shared spinlock in the
159          * MM hot path, but we'll see how contended it is.
160          * Temporarily this turns IRQs off, so that lockups are
161          * detected by the NMI watchdog.
162          */
163         spin_lock(&tlbstate_lock);
164         
165         flush_mm = mm;
166         flush_va = va;
167         cpus_or(flush_cpumask, cpumask, flush_cpumask);
168
169         /*
170          * We have to send the IPI only to
171          * CPUs affected.
172          */
173         send_IPI_mask(cpumask, INVALIDATE_TLB_VECTOR);
174
175         while (!cpus_empty(flush_cpumask))
176                 mb();   /* nothing. lockup detection does not belong here */;
177
178         flush_mm = NULL;
179         flush_va = 0;
180         spin_unlock(&tlbstate_lock);
181 }
182         
183 void flush_tlb_current_task(void)
184 {
185         struct mm_struct *mm = current->mm;
186         cpumask_t cpu_mask;
187
188         preempt_disable();
189         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
190         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
191
192         local_flush_tlb();
193         if (!cpus_empty(cpu_mask))
194                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, FLUSH_ALL);
195         preempt_enable();
196 }
197
198 void flush_tlb_mm (struct mm_struct * mm)
199 {
200         cpumask_t cpu_mask;
201
202         preempt_disable();
203         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
204         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
205
206         if (current->active_mm == mm) {
207                 if (current->mm)
208                         local_flush_tlb();
209                 else
210                         leave_mm(smp_processor_id());
211         }
212         if (!cpus_empty(cpu_mask))
213                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, FLUSH_ALL);
214
215         preempt_enable();
216 }
217
218 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct * vma, unsigned long va)
219 {
220         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
221         cpumask_t cpu_mask;
222
223         preempt_disable();
224         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
225         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
226
227         if (current->active_mm == mm) {
228                 if(current->mm)
229                         __flush_tlb_one(va);
230                  else
231                         leave_mm(smp_processor_id());
232         }
233
234         if (!cpus_empty(cpu_mask))
235                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, va);
236
237         preempt_enable();
238 }
239
240 static void do_flush_tlb_all(void* info)
241 {
242         unsigned long cpu = smp_processor_id();
243
244         __flush_tlb_all();
245         if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_LAZY)
246                 leave_mm(cpu);
247 }
248
249 void flush_tlb_all(void)
250 {
251         on_each_cpu(do_flush_tlb_all, NULL, 1, 1);
252 }
253
254 void smp_kdb_stop(void)
255 {
256         send_IPI_allbutself(KDB_VECTOR);
257 }
258
259 /*
260  * this function sends a 'reschedule' IPI to another CPU.
261  * it goes straight through and wastes no time serializing
262  * anything. Worst case is that we lose a reschedule ...
263  */
264
265 void smp_send_reschedule(int cpu)
266 {
267         send_IPI_mask(cpumask_of_cpu(cpu), RESCHEDULE_VECTOR);
268 }
269
270 /*
271  * Structure and data for smp_call_function(). This is designed to minimise
272  * static memory requirements. It also looks cleaner.
273  */
274 static DEFINE_SPINLOCK(call_lock);
275
276 struct call_data_struct {
277         void (*func) (void *info);
278         void *info;
279         atomic_t started;
280         atomic_t finished;
281         int wait;
282 };
283
284 static struct call_data_struct * call_data;
285
286 /*
287  * this function sends a 'generic call function' IPI to all other CPUs
288  * in the system.
289  */
290 static void __smp_call_function (void (*func) (void *info), void *info,
291                                 int nonatomic, int wait)
292 {
293         struct call_data_struct data;
294         int cpus = num_online_cpus()-1;
295
296         if (!cpus)
297                 return;
298
299         data.func = func;
300         data.info = info;
301         atomic_set(&data.started, 0);
302         data.wait = wait;
303         if (wait)
304                 atomic_set(&data.finished, 0);
305
306         call_data = &data;
307         wmb();
308         /* Send a message to all other CPUs and wait for them to respond */
309         send_IPI_allbutself(CALL_FUNCTION_VECTOR);
310
311         /* Wait for response */
312         while (atomic_read(&data.started) != cpus)
313                 cpu_relax();
314
315         if (!wait)
316                 return;
317
318         while (atomic_read(&data.finished) != cpus)
319                 cpu_relax();
320 }
321
322 /*
323  * smp_call_function - run a function on all other CPUs.
324  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
325  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
326  * @nonatomic: currently unused.
327  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed on other
328  *        CPUs.
329  *
330  * Returns 0 on success, else a negative status code. Does not return until
331  * remote CPUs are nearly ready to execute func or are or have executed.
332  *
333  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
334  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
335  * Actually there are a few legal cases, like panic.
336  */
337 int smp_call_function (void (*func) (void *info), void *info, int nonatomic,
338                         int wait)
339 {
340         spin_lock(&call_lock);
341         __smp_call_function(func,info,nonatomic,wait);
342         spin_unlock(&call_lock);
343         return 0;
344 }
345
346 void smp_stop_cpu(void)
347 {
348         /*
349          * Remove this CPU:
350          */
351         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_online_map);
352         local_irq_disable();
353         disable_local_APIC();
354         local_irq_enable(); 
355 }
356
357 static void smp_really_stop_cpu(void *dummy)
358 {
359         smp_stop_cpu(); 
360         for (;;) 
361                 asm("hlt"); 
362
363
364 void smp_send_stop(void)
365 {
366         int nolock = 0;
367         if (reboot_force)
368                 return;
369         /* Don't deadlock on the call lock in panic */
370         if (!spin_trylock(&call_lock)) {
371                 /* ignore locking because we have paniced anyways */
372                 nolock = 1;
373         }
374         __smp_call_function(smp_really_stop_cpu, NULL, 0, 0);
375         if (!nolock)
376                 spin_unlock(&call_lock);
377
378         local_irq_disable();
379         disable_local_APIC();
380         local_irq_enable();
381 }
382
383 /*
384  * Reschedule call back. Nothing to do,
385  * all the work is done automatically when
386  * we return from the interrupt.
387  */
388 asmlinkage void smp_reschedule_interrupt(void)
389 {
390         ack_APIC_irq();
391 }
392
393 asmlinkage void smp_call_function_interrupt(void)
394 {
395         void (*func) (void *info) = call_data->func;
396         void *info = call_data->info;
397         int wait = call_data->wait;
398
399         ack_APIC_irq();
400         /*
401          * Notify initiating CPU that I've grabbed the data and am
402          * about to execute the function
403          */
404         mb();
405         atomic_inc(&call_data->started);
406         /*
407          * At this point the info structure may be out of scope unless wait==1
408          */
409         irq_enter();
410         (*func)(info);
411         irq_exit();
412         if (wait) {
413                 mb();
414                 atomic_inc(&call_data->finished);
415         }
416 }
417
418 int safe_smp_processor_id(void)
419 {
420         int apicid, i;
421
422         if (disable_apic)
423                 return 0;
424
425         apicid = hard_smp_processor_id();
426         if (x86_cpu_to_apicid[apicid] == apicid)
427                 return apicid;
428
429         for (i = 0; i < NR_CPUS; ++i) {
430                 if (x86_cpu_to_apicid[i] == apicid)
431                         return i;
432         }
433
434         /* No entries in x86_cpu_to_apicid?  Either no MPS|ACPI,
435          * or called too early.  Either way, we must be CPU 0. */
436         if (x86_cpu_to_apicid[0] == BAD_APICID)
437                 return 0;
438
439         return 0; /* Should not happen */
440 }