Quelle  smp.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 *  linux/arch/arm/kernel/smp.c
 *
 *  Copyright (C) 2002 ARM Limited, All Rights Reserved.
 */
#include <linux/module.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/sched/mm.h>
#include <linux/sched/hotplug.h>
#include <linux/sched/task_stack.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/cache.h>
#include <linux/profile.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/cpu.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/nmi.h>
#include <linux/percpu.h>
#include <linux/clockchips.h>
#include <linux/completion.h>
#include <linux/cpufreq.h>
#include <linux/irq_work.h>
#include <linux/kernel_stat.h>

#include <linux/atomic.h>
#include <asm/bugs.h>
#include <asm/smp.h>
#include <asm/cacheflush.h>
#include <asm/cpu.h>
#include <asm/cputype.h>
#include <asm/exception.h>
#include <asm/idmap.h>
#include <asm/topology.h>
#include <asm/mmu_context.h>
#include <asm/procinfo.h>
#include <asm/processor.h>
#include <asm/sections.h>
#include <asm/tlbflush.h>
#include <asm/ptrace.h>
#include <asm/smp_plat.h>
#include <asm/virt.h>
#include <asm/mach/arch.h>
#include <asm/mpu.h>

#include <trace/events/ipi.h>

/*
 * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
 * so we need some other way of telling a new secondary core
 * where to place its SVC stack
 */
struct secondary_data secondary_data;

enum ipi_msg_type {
 IPI_WAKEUP,
 IPI_TIMER,
 IPI_RESCHEDULE,
 IPI_CALL_FUNC,
 IPI_CPU_STOP,
 IPI_IRQ_WORK,
 IPI_COMPLETION,
 NR_IPI,
 /*
 * CPU_BACKTRACE is special and not included in NR_IPI
 * or tracable with trace_ipi_*
 */
 IPI_CPU_BACKTRACE = NR_IPI,
 /*
 * SGI8-15 can be reserved by secure firmware, and thus may
 * not be usable by the kernel. Please keep the above limited
 * to at most 8 entries.
 */
 MAX_IPI
};

static int ipi_irq_base __read_mostly;
static int nr_ipi __read_mostly = NR_IPI;
static struct irq_desc *ipi_desc[MAX_IPI] __read_mostly;

static void ipi_setup(int cpu);

static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);

static struct smp_operations smp_ops __ro_after_init;

void __init smp_set_ops(const struct smp_operations *ops)
{
 if (ops)
  smp_ops = *ops;
};

static unsigned long get_arch_pgd(pgd_t *pgd)
{
#ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 return __phys_to_pfn(virt_to_phys(pgd));
#else
 return virt_to_phys(pgd);
#endif
}

#if defined(CONFIG_BIG_LITTLE) && defined(CONFIG_HARDEN_BRANCH_PREDICTOR)
static int secondary_biglittle_prepare(unsigned int cpu)
{
 if (!cpu_vtable[cpu])
  cpu_vtable[cpu] = kzalloc(sizeof(*cpu_vtable[cpu]), GFP_KERNEL);

 return cpu_vtable[cpu] ? 0 : -ENOMEM;
}

static void secondary_biglittle_init(void)
{
 init_proc_vtable(lookup_processor(read_cpuid_id())->proc);
}
#else
static int secondary_biglittle_prepare(unsigned int cpu)
{
 return 0;
}

static void secondary_biglittle_init(void)
{
}
#endif

int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
{
 int ret;

 if (!smp_ops.smp_boot_secondary)
  return -ENOSYS;

 ret = secondary_biglittle_prepare(cpu);
 if (ret)
  return ret;

 /*
 * We need to tell the secondary core where to find
 * its stack and the page tables.
 */
 secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
#ifdef CONFIG_ARM_MPU
 secondary_data.mpu_rgn_info = &mpu_rgn_info;
#endif

#ifdef CONFIG_MMU
 secondary_data.pgdir = virt_to_phys(idmap_pgd);
 secondary_data.swapper_pg_dir = get_arch_pgd(swapper_pg_dir);
#endif
 secondary_data.task = idle;
 sync_cache_w(&secondary_data);

 /*
 * Now bring the CPU into our world.
 */
 ret = smp_ops.smp_boot_secondary(cpu, idle);
 if (ret == 0) {
  /*
 * CPU was successfully started, wait for it
 * to come online or time out.
 */
  wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
       msecs_to_jiffies(1000));

  if (!cpu_online(cpu)) {
   pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
   ret = -EIO;
  }
 } else {
  pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 }


 memset(&secondary_data, 0, sizeof(secondary_data));
 return ret;
}

/* platform specific SMP operations */
void __init smp_init_cpus(void)
{
 if (smp_ops.smp_init_cpus)
  smp_ops.smp_init_cpus();
}

int platform_can_secondary_boot(void)
{
 return !!smp_ops.smp_boot_secondary;
}

int platform_can_cpu_hotplug(void)
{
#ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 if (smp_ops.cpu_kill)
  return 1;
#endif

 return 0;
}

#ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
static int platform_cpu_kill(unsigned int cpu)
{
 if (smp_ops.cpu_kill)
  return smp_ops.cpu_kill(cpu);
 return 1;
}

static int platform_cpu_disable(unsigned int cpu)
{
 if (smp_ops.cpu_disable)
  return smp_ops.cpu_disable(cpu);

 return 0;
}

int platform_can_hotplug_cpu(unsigned int cpu)
{
 /* cpu_die must be specified to support hotplug */
 if (!smp_ops.cpu_die)
  return 0;

 if (smp_ops.cpu_can_disable)
  return smp_ops.cpu_can_disable(cpu);

 /*
 * By default, allow disabling all CPUs except the first one,
 * since this is special on a lot of platforms, e.g. because
 * of clock tick interrupts.
 */
 return cpu != 0;
}

static void ipi_teardown(int cpu)
{
 int i;

 if (WARN_ON_ONCE(!ipi_irq_base))
  return;

 for (i = 0; i < nr_ipi; i++)
  disable_percpu_irq(ipi_irq_base + i);
}

/*
 * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 */
int __cpu_disable(void)
{
 unsigned int cpu = smp_processor_id();
 int ret;

 ret = platform_cpu_disable(cpu);
 if (ret)
  return ret;

#ifdef CONFIG_GENERIC_ARCH_TOPOLOGY
 remove_cpu_topology(cpu);
#endif

 /*
 * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 */
 set_cpu_online(cpu, false);
 ipi_teardown(cpu);

 /*
 * OK - migrate IRQs away from this CPU
 */
 irq_migrate_all_off_this_cpu();

 /*
 * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 * from the vm mask set of all processes.
 *
 * Caches are flushed to the Level of Unification Inner Shareable
 * to write-back dirty lines to unified caches shared by all CPUs.
 */
 flush_cache_louis();
 local_flush_tlb_all();

 return 0;
}

/*
 * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown after the
 * shutdown completed.
 */
void arch_cpuhp_cleanup_dead_cpu(unsigned int cpu)
{
 pr_debug("CPU%u: shutdown\n", cpu);

 clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 /*
 * platform_cpu_kill() is generally expected to do the powering off
 * and/or cutting of clocks to the dying CPU.  Optionally, this may
 * be done by the CPU which is dying in preference to supporting
 * this call, but that means there is _no_ synchronisation between
 * the requesting CPU and the dying CPU actually losing power.
 */
 if (!platform_cpu_kill(cpu))
  pr_err("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
}

/*
 * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 *
 * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 * before returning to the caller. This is also the behaviour
 * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 * out of idle fixes this.
 */
void __noreturn arch_cpu_idle_dead(void)
{
 unsigned int cpu = smp_processor_id();

 idle_task_exit();

 local_irq_disable();

 /*
 * Flush the data out of the L1 cache for this CPU.  This must be
 * before the completion to ensure that data is safely written out
 * before platform_cpu_kill() gets called - which may disable
 * *this* CPU and power down its cache.
 */
 flush_cache_louis();

 /*
 * Tell cpuhp_bp_sync_dead() that this CPU is now safe to dispose
 * of. Once this returns, power and/or clocks can be removed at
 * any point from this CPU and its cache by platform_cpu_kill().
 */
 cpuhp_ap_report_dead();

 /*
 * Ensure that the cache lines associated with that completion are
 * written out.  This covers the case where _this_ CPU is doing the
 * powering down, to ensure that the completion is visible to the
 * CPU waiting for this one.
 */
 flush_cache_louis();

 /*
 * The actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 * CPU) specific.  This may remove power, or it may simply spin.
 *
 * Platforms are generally expected *NOT* to return from this call,
 * although there are some which do because they have no way to
 * power down the CPU.  These platforms are the _only_ reason we
 * have a return path which uses the fragment of assembly below.
 *
 * The return path should not be used for platforms which can
 * power off the CPU.
 */
 if (smp_ops.cpu_die)
  smp_ops.cpu_die(cpu);

 pr_warn("CPU%u: smp_ops.cpu_die() returned, trying to resuscitate\n",
  cpu);

 /*
 * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 */
 __asm__("mov sp, %0\n"
 " mov fp, #0\n"
 " mov r0, %1\n"
 " b secondary_start_kernel"
  :
  : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8),
    "r" (current)
  : "r0");

 unreachable();
}
#endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */

/*
 * Called by both boot and secondaries to move global data into
 * per-processor storage.
 */
static void smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
{
 struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);

 cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 cpu_info->cpuid = read_cpuid_id();

 store_cpu_topology(cpuid);
 check_cpu_icache_size(cpuid);
}

static void set_current(struct task_struct *cur)
{
 /* Set TPIDRURO */
 asm("mcr p15, 0, %0, c13, c0, 3" :: "r"(cur) : "memory");
}

/*
 * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 */
asmlinkage void secondary_start_kernel(struct task_struct *task)
{
 struct mm_struct *mm = &init_mm;
 unsigned int cpu;

 set_current(task);

 secondary_biglittle_init();

 /*
 * The identity mapping is uncached (strongly ordered), so
 * switch away from it before attempting any exclusive accesses.
 */
 cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 local_flush_bp_all();
 enter_lazy_tlb(mm, current);
 local_flush_tlb_all();

 /*
 * All kernel threads share the same mm context; grab a
 * reference and switch to it.
 */
 cpu = smp_processor_id();
 mmgrab(mm);
 current->active_mm = mm;
 cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));

 cpu_init();

#ifndef CONFIG_MMU
 setup_vectors_base();
#endif
 pr_debug("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);

 trace_hardirqs_off();

 /*
 * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 */
 if (smp_ops.smp_secondary_init)
  smp_ops.smp_secondary_init(cpu);

 notify_cpu_starting(cpu);

 ipi_setup(cpu);

 calibrate_delay();

 smp_store_cpu_info(cpu);

 /*
 * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 * before we continue - which happens after __cpu_up returns.
 */
 set_cpu_online(cpu, true);

 check_other_bugs();

 complete(&cpu_running);

 local_irq_enable();
 local_fiq_enable();
 local_abt_enable();

 /*
 * OK, it's off to the idle thread for us
 */
 cpu_startup_entry(CPUHP_AP_ONLINE_IDLE);
}

void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
{
 int cpu;
 unsigned long bogosum = 0;

 for_each_online_cpu(cpu)
  bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;

 printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
        "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
        num_online_cpus(),
        bogosum / (500000/HZ),
        (bogosum / (5000/HZ)) % 100);

 hyp_mode_check();
}

void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
{
 set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
}

void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
{
 unsigned int ncores = num_possible_cpus();

 init_cpu_topology();

 smp_store_cpu_info(smp_processor_id());

 /*
 * are we trying to boot more cores than exist?
 */
 if (max_cpus > ncores)
  max_cpus = ncores;
 if (ncores > 1 && max_cpus) {
  /*
 * Initialise the present map, which describes the set of CPUs
 * actually populated at the present time. A platform should
 * re-initialize the map in the platforms smp_prepare_cpus()
 * if present != possible (e.g. physical hotplug).
 */
  init_cpu_present(cpu_possible_mask);

  /*
 * Initialise the SCU if there are more than one CPU
 * and let them know where to start.
 */
  if (smp_ops.smp_prepare_cpus)
   smp_ops.smp_prepare_cpus(max_cpus);
 }
}

static const char *ipi_types[NR_IPI] __tracepoint_string = {
 [IPI_WAKEUP]  = "CPU wakeup interrupts",
 [IPI_TIMER]  = "Timer broadcast interrupts",
 [IPI_RESCHEDULE] = "Rescheduling interrupts",
 [IPI_CALL_FUNC]  = "Function call interrupts",
 [IPI_CPU_STOP]  = "CPU stop interrupts",
 [IPI_IRQ_WORK]  = "IRQ work interrupts",
 [IPI_COMPLETION] = "completion interrupts",
};

static void smp_cross_call(const struct cpumask *target, unsigned int ipinr);

void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
{
 unsigned int cpu, i;

 for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
  if (!ipi_desc[i])
   continue;

  seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i,
      prec >= 4 ? " " : "");

  for_each_online_cpu(cpu)
   seq_printf(p, "%10u ", irq_desc_kstat_cpu(ipi_desc[i], cpu));

  seq_printf(p, " %s\n", ipi_types[i]);
 }
}

void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
{
 smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
}

void arch_send_wakeup_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
{
 smp_cross_call(mask, IPI_WAKEUP);
}

void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
{
 smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC);
}

#ifdef CONFIG_IRQ_WORK
void arch_irq_work_raise(void)
{
 if (arch_irq_work_has_interrupt())
  smp_cross_call(cpumask_of(smp_processor_id()), IPI_IRQ_WORK);
}
#endif

#ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
{
 smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
}
#endif

static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);

/*
 * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 */
static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
{
 local_fiq_disable();

 if (system_state <= SYSTEM_RUNNING) {
  raw_spin_lock(&stop_lock);
  pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
  dump_stack();
  raw_spin_unlock(&stop_lock);
 }

 set_cpu_online(cpu, false);

 while (1) {
  cpu_relax();
  wfe();
 }
}

static DEFINE_PER_CPU(struct completion *, cpu_completion);

int register_ipi_completion(struct completion *completion, int cpu)
{
 per_cpu(cpu_completion, cpu) = completion;
 return IPI_COMPLETION;
}

static void ipi_complete(unsigned int cpu)
{
 complete(per_cpu(cpu_completion, cpu));
}

/*
 * Main handler for inter-processor interrupts
 */
static void do_handle_IPI(int ipinr)
{
 unsigned int cpu = smp_processor_id();

 if ((unsigned)ipinr < NR_IPI)
  trace_ipi_entry(ipi_types[ipinr]);

 switch (ipinr) {
 case IPI_WAKEUP:
  break;

#ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 case IPI_TIMER:
  tick_receive_broadcast();
  break;
#endif

 case IPI_RESCHEDULE:
  scheduler_ipi();
  break;

 case IPI_CALL_FUNC:
  generic_smp_call_function_interrupt();
  break;

 case IPI_CPU_STOP:
  ipi_cpu_stop(cpu);
  break;

#ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 case IPI_IRQ_WORK:
  irq_work_run();
  break;
#endif

 case IPI_COMPLETION:
  ipi_complete(cpu);
  break;

 case IPI_CPU_BACKTRACE:
  printk_deferred_enter();
  nmi_cpu_backtrace(get_irq_regs());
  printk_deferred_exit();
  break;

 default:
  pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
          cpu, ipinr);
  break;
 }

 if ((unsigned)ipinr < NR_IPI)
  trace_ipi_exit(ipi_types[ipinr]);
}

/* Legacy version, should go away once all irqchips have been converted */
void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
{
 struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);

 irq_enter();
 do_handle_IPI(ipinr);
 irq_exit();

 set_irq_regs(old_regs);
}

static irqreturn_t ipi_handler(int irq, void *data)
{
 do_handle_IPI(irq - ipi_irq_base);
 return IRQ_HANDLED;
}

static void smp_cross_call(const struct cpumask *target, unsigned int ipinr)
{
 trace_ipi_raise(target, ipi_types[ipinr]);
 __ipi_send_mask(ipi_desc[ipinr], target);
}

static void ipi_setup(int cpu)
{
 int i;

 if (WARN_ON_ONCE(!ipi_irq_base))
  return;

 for (i = 0; i < nr_ipi; i++)
  enable_percpu_irq(ipi_irq_base + i, 0);
}

void __init set_smp_ipi_range(int ipi_base, int n)
{
 int i;

 WARN_ON(n < MAX_IPI);
 nr_ipi = min(n, MAX_IPI);

 for (i = 0; i < nr_ipi; i++) {
  int err;

  err = request_percpu_irq(ipi_base + i, ipi_handler,
      "IPI", &irq_stat);
  WARN_ON(err);

  ipi_desc[i] = irq_to_desc(ipi_base + i);
  irq_set_status_flags(ipi_base + i, IRQ_HIDDEN);
 }

 ipi_irq_base = ipi_base;

 /* Setup the boot CPU immediately */
 ipi_setup(smp_processor_id());
}

void arch_smp_send_reschedule(int cpu)
{
 smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
}

void smp_send_stop(void)
{
 unsigned long timeout;
 struct cpumask mask;

 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), &mask);
 if (!cpumask_empty(&mask))
  smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);

 /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 timeout = USEC_PER_SEC;
 while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
  udelay(1);

 if (num_online_cpus() > 1)
  pr_warn("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
}

/* In case panic() and panic() called at the same time on CPU1 and CPU2,
 * and CPU 1 calls panic_smp_self_stop() before crash_smp_send_stop()
 * CPU1 can't receive the ipi irqs from CPU2, CPU1 will be always online,
 * kdump fails. So split out the panic_smp_self_stop() and add
 * set_cpu_online(smp_processor_id(), false).
 */
void __noreturn panic_smp_self_stop(void)
{
 pr_debug("CPU %u will stop doing anything useful since another CPU has paniced\n",
          smp_processor_id());
 set_cpu_online(smp_processor_id(), false);
 while (1)
  cpu_relax();
}

#ifdef CONFIG_CPU_FREQ

static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref);
static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref_freq);
static unsigned long global_l_p_j_ref;
static unsigned long global_l_p_j_ref_freq;

static int cpufreq_callback(struct notifier_block *nb,
     unsigned long val, void *data)
{
 struct cpufreq_freqs *freq = data;
 struct cpumask *cpus = freq->policy->cpus;
 int cpu, first = cpumask_first(cpus);
 unsigned int lpj;

 if (freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS)
  return NOTIFY_OK;

 if (!per_cpu(l_p_j_ref, first)) {
  for_each_cpu(cpu, cpus) {
   per_cpu(l_p_j_ref, cpu) =
    per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
   per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu) = freq->old;
  }

  if (!global_l_p_j_ref) {
   global_l_p_j_ref = loops_per_jiffy;
   global_l_p_j_ref_freq = freq->old;
  }
 }

 if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
     (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new)) {
  loops_per_jiffy = cpufreq_scale(global_l_p_j_ref,
      global_l_p_j_ref_freq,
      freq->new);

  lpj = cpufreq_scale(per_cpu(l_p_j_ref, first),
        per_cpu(l_p_j_ref_freq, first), freq->new);
  for_each_cpu(cpu, cpus)
   per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy = lpj;
 }
 return NOTIFY_OK;
}

static struct notifier_block cpufreq_notifier = {
 .notifier_call  = cpufreq_callback,
};

static int __init register_cpufreq_notifier(void)
{
 return cpufreq_register_notifier(&cpufreq_notifier,
      CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
}
core_initcall(register_cpufreq_notifier);

#endif

static void raise_nmi(cpumask_t *mask)
{
 __ipi_send_mask(ipi_desc[IPI_CPU_BACKTRACE], mask);
}

void arch_trigger_cpumask_backtrace(const cpumask_t *mask, int exclude_cpu)
{
 nmi_trigger_cpumask_backtrace(mask, exclude_cpu, raise_nmi);
}