Merge branch 'pm-runtime'
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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/export.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 #include "smpboot.h"
17
18 #ifdef CONFIG_USE_GENERIC_SMP_HELPERS
19 enum {
20         CSD_FLAG_LOCK           = 0x01,
21         CSD_FLAG_WAIT           = 0x02,
22 };
23
24 struct call_function_data {
25         struct call_single_data __percpu *csd;
26         cpumask_var_t           cpumask;
27         cpumask_var_t           cpumask_ipi;
28 };
29
30 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct call_function_data, cfd_data);
31
32 struct call_single_queue {
33         struct list_head        list;
34         raw_spinlock_t          lock;
35 };
36
37 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct call_single_queue, call_single_queue);
38
39 static int
40 hotplug_cfd(struct notifier_block *nfb, unsigned long action, void *hcpu)
41 {
42         long cpu = (long)hcpu;
43         struct call_function_data *cfd = &per_cpu(cfd_data, cpu);
44
45         switch (action) {
46         case CPU_UP_PREPARE:
47         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
48                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&cfd->cpumask, GFP_KERNEL,
49                                 cpu_to_node(cpu)))
50                         return notifier_from_errno(-ENOMEM);
51                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&cfd->cpumask_ipi, GFP_KERNEL,
52                                 cpu_to_node(cpu))) {
53                         free_cpumask_var(cfd->cpumask);
54                         return notifier_from_errno(-ENOMEM);
55                 }
56                 cfd->csd = alloc_percpu(struct call_single_data);
57                 if (!cfd->csd) {
58                         free_cpumask_var(cfd->cpumask_ipi);
59                         free_cpumask_var(cfd->cpumask);
60                         return notifier_from_errno(-ENOMEM);
61                 }
62                 break;
63
64 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
65         case CPU_UP_CANCELED:
66         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
67
68         case CPU_DEAD:
69         case CPU_DEAD_FROZEN:
70                 free_cpumask_var(cfd->cpumask);
71                 free_cpumask_var(cfd->cpumask_ipi);
72                 free_percpu(cfd->csd);
73                 break;
74 #endif
75         };
76
77         return NOTIFY_OK;
78 }
79
80 static struct notifier_block hotplug_cfd_notifier = {
81         .notifier_call          = hotplug_cfd,
82 };
83
84 void __init call_function_init(void)
85 {
86         void *cpu = (void *)(long)smp_processor_id();
87         int i;
88
89         for_each_possible_cpu(i) {
90                 struct call_single_queue *q = &per_cpu(call_single_queue, i);
91
92                 raw_spin_lock_init(&q->lock);
93                 INIT_LIST_HEAD(&q->list);
94         }
95
96         hotplug_cfd(&hotplug_cfd_notifier, CPU_UP_PREPARE, cpu);
97         register_cpu_notifier(&hotplug_cfd_notifier);
98 }
99
100 /*
101  * csd_lock/csd_unlock used to serialize access to per-cpu csd resources
102  *
103  * For non-synchronous ipi calls the csd can still be in use by the
104  * previous function call. For multi-cpu calls its even more interesting
105  * as we'll have to ensure no other cpu is observing our csd.
106  */
107 static void csd_lock_wait(struct call_single_data *csd)
108 {
109         while (csd->flags & CSD_FLAG_LOCK)
110                 cpu_relax();
111 }
112
113 static void csd_lock(struct call_single_data *csd)
114 {
115         csd_lock_wait(csd);
116         csd->flags |= CSD_FLAG_LOCK;
117
118         /*
119          * prevent CPU from reordering the above assignment
120          * to ->flags with any subsequent assignments to other
121          * fields of the specified call_single_data structure:
122          */
123         smp_mb();
124 }
125
126 static void csd_unlock(struct call_single_data *csd)
127 {
128         WARN_ON((csd->flags & CSD_FLAG_WAIT) && !(csd->flags & CSD_FLAG_LOCK));
129
130         /*
131          * ensure we're all done before releasing data:
132          */
133         smp_mb();
134
135         csd->flags &= ~CSD_FLAG_LOCK;
136 }
137
138 /*
139  * Insert a previously allocated call_single_data element
140  * for execution on the given CPU. data must already have
141  * ->func, ->info, and ->flags set.
142  */
143 static
144 void generic_exec_single(int cpu, struct call_single_data *csd, int wait)
145 {
146         struct call_single_queue *dst = &per_cpu(call_single_queue, cpu);
147         unsigned long flags;
148         int ipi;
149
150         if (wait)
151                 csd->flags |= CSD_FLAG_WAIT;
152
153         raw_spin_lock_irqsave(&dst->lock, flags);
154         ipi = list_empty(&dst->list);
155         list_add_tail(&csd->list, &dst->list);
156         raw_spin_unlock_irqrestore(&dst->lock, flags);
157
158         /*
159          * The list addition should be visible before sending the IPI
160          * handler locks the list to pull the entry off it because of
161          * normal cache coherency rules implied by spinlocks.
162          *
163          * If IPIs can go out of order to the cache coherency protocol
164          * in an architecture, sufficient synchronisation should be added
165          * to arch code to make it appear to obey cache coherency WRT
166          * locking and barrier primitives. Generic code isn't really
167          * equipped to do the right thing...
168          */
169         if (ipi)
170                 arch_send_call_function_single_ipi(cpu);
171
172         if (wait)
173                 csd_lock_wait(csd);
174 }
175
176 /*
177  * Invoked by arch to handle an IPI for call function single. Must be
178  * called from the arch with interrupts disabled.
179  */
180 void generic_smp_call_function_single_interrupt(void)
181 {
182         struct call_single_queue *q = &__get_cpu_var(call_single_queue);
183         LIST_HEAD(list);
184
185         /*
186          * Shouldn't receive this interrupt on a cpu that is not yet online.
187          */
188         WARN_ON_ONCE(!cpu_online(smp_processor_id()));
189
190         raw_spin_lock(&q->lock);
191         list_replace_init(&q->list, &list);
192         raw_spin_unlock(&q->lock);
193
194         while (!list_empty(&list)) {
195                 struct call_single_data *csd;
196
197                 csd = list_entry(list.next, struct call_single_data, list);
198                 list_del(&csd->list);
199
200                 csd->func(csd->info);
201
202                 csd_unlock(csd);
203         }
204 }
205
206 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct call_single_data, csd_data);
207
208 /*
209  * smp_call_function_single - Run a function on a specific CPU
210  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
211  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
212  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
213  *
214  * Returns 0 on success, else a negative status code.
215  */
216 int smp_call_function_single(int cpu, smp_call_func_t func, void *info,
217                              int wait)
218 {
219         struct call_single_data d = {
220                 .flags = 0,
221         };
222         unsigned long flags;
223         int this_cpu;
224         int err = 0;
225
226         /*
227          * prevent preemption and reschedule on another processor,
228          * as well as CPU removal
229          */
230         this_cpu = get_cpu();
231
232         /*
233          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
234          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
235          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
236          * can't happen.
237          */
238         WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
239                      && !oops_in_progress);
240
241         if (cpu == this_cpu) {
242                 local_irq_save(flags);
243                 func(info);
244                 local_irq_restore(flags);
245         } else {
246                 if ((unsigned)cpu < nr_cpu_ids && cpu_online(cpu)) {
247                         struct call_single_data *csd = &d;
248
249                         if (!wait)
250                                 csd = &__get_cpu_var(csd_data);
251
252                         csd_lock(csd);
253
254                         csd->func = func;
255                         csd->info = info;
256                         generic_exec_single(cpu, csd, wait);
257                 } else {
258                         err = -ENXIO;   /* CPU not online */
259                 }
260         }
261
262         put_cpu();
263
264         return err;
265 }
266 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_single);
267
268 /*
269  * smp_call_function_any - Run a function on any of the given cpus
270  * @mask: The mask of cpus it can run on.
271  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
272  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
273  * @wait: If true, wait until function has completed.
274  *
275  * Returns 0 on success, else a negative status code (if no cpus were online).
276  *
277  * Selection preference:
278  *      1) current cpu if in @mask
279  *      2) any cpu of current node if in @mask
280  *      3) any other online cpu in @mask
281  */
282 int smp_call_function_any(const struct cpumask *mask,
283                           smp_call_func_t func, void *info, int wait)
284 {
285         unsigned int cpu;
286         const struct cpumask *nodemask;
287         int ret;
288
289         /* Try for same CPU (cheapest) */
290         cpu = get_cpu();
291         if (cpumask_test_cpu(cpu, mask))
292                 goto call;
293
294         /* Try for same node. */
295         nodemask = cpumask_of_node(cpu_to_node(cpu));
296         for (cpu = cpumask_first_and(nodemask, mask); cpu < nr_cpu_ids;
297              cpu = cpumask_next_and(cpu, nodemask, mask)) {
298                 if (cpu_online(cpu))
299                         goto call;
300         }
301
302         /* Any online will do: smp_call_function_single handles nr_cpu_ids. */
303         cpu = cpumask_any_and(mask, cpu_online_mask);
304 call:
305         ret = smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
306         put_cpu();
307         return ret;
308 }
309 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_function_any);
310
311 /**
312  * __smp_call_function_single(): Run a function on a specific CPU
313  * @cpu: The CPU to run on.
314  * @data: Pre-allocated and setup data structure
315  * @wait: If true, wait until function has completed on specified CPU.
316  *
317  * Like smp_call_function_single(), but allow caller to pass in a
318  * pre-allocated data structure. Useful for embedding @data inside
319  * other structures, for instance.
320  */
321 void __smp_call_function_single(int cpu, struct call_single_data *csd,
322                                 int wait)
323 {
324         unsigned int this_cpu;
325         unsigned long flags;
326
327         this_cpu = get_cpu();
328         /*
329          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
330          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
331          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
332          * can't happen.
333          */
334         WARN_ON_ONCE(cpu_online(smp_processor_id()) && wait && irqs_disabled()
335                      && !oops_in_progress);
336
337         if (cpu == this_cpu) {
338                 local_irq_save(flags);
339                 csd->func(csd->info);
340                 local_irq_restore(flags);
341         } else {
342                 csd_lock(csd);
343                 generic_exec_single(cpu, csd, wait);
344         }
345         put_cpu();
346 }
347 EXPORT_SYMBOL_GPL(__smp_call_function_single);
348
349 /**
350  * smp_call_function_many(): Run a function on a set of other CPUs.
351  * @mask: The set of cpus to run on (only runs on online subset).
352  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
353  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
354  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
355  *        on other CPUs.
356  *
357  * If @wait is true, then returns once @func has returned.
358  *
359  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
360  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler. Preemption
361  * must be disabled when calling this function.
362  */
363 void smp_call_function_many(const struct cpumask *mask,
364                             smp_call_func_t func, void *info, bool wait)
365 {
366         struct call_function_data *cfd;
367         int cpu, next_cpu, this_cpu = smp_processor_id();
368
369         /*
370          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
371          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
372          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
373          * can't happen.
374          */
375         WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
376                      && !oops_in_progress && !early_boot_irqs_disabled);
377
378         /* Try to fastpath.  So, what's a CPU they want? Ignoring this one. */
379         cpu = cpumask_first_and(mask, cpu_online_mask);
380         if (cpu == this_cpu)
381                 cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
382
383         /* No online cpus?  We're done. */
384         if (cpu >= nr_cpu_ids)
385                 return;
386
387         /* Do we have another CPU which isn't us? */
388         next_cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
389         if (next_cpu == this_cpu)
390                 next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, mask, cpu_online_mask);
391
392         /* Fastpath: do that cpu by itself. */
393         if (next_cpu >= nr_cpu_ids) {
394                 smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
395                 return;
396         }
397
398         cfd = &__get_cpu_var(cfd_data);
399
400         cpumask_and(cfd->cpumask, mask, cpu_online_mask);
401         cpumask_clear_cpu(this_cpu, cfd->cpumask);
402
403         /* Some callers race with other cpus changing the passed mask */
404         if (unlikely(!cpumask_weight(cfd->cpumask)))
405                 return;
406
407         /*
408          * After we put an entry into the list, cfd->cpumask may be cleared
409          * again when another CPU sends another IPI for a SMP function call, so
410          * cfd->cpumask will be zero.
411          */
412         cpumask_copy(cfd->cpumask_ipi, cfd->cpumask);
413
414         for_each_cpu(cpu, cfd->cpumask) {
415                 struct call_single_data *csd = per_cpu_ptr(cfd->csd, cpu);
416                 struct call_single_queue *dst =
417                                         &per_cpu(call_single_queue, cpu);
418                 unsigned long flags;
419
420                 csd_lock(csd);
421                 csd->func = func;
422                 csd->info = info;
423
424                 raw_spin_lock_irqsave(&dst->lock, flags);
425                 list_add_tail(&csd->list, &dst->list);
426                 raw_spin_unlock_irqrestore(&dst->lock, flags);
427         }
428
429         /* Send a message to all CPUs in the map */
430         arch_send_call_function_ipi_mask(cfd->cpumask_ipi);
431
432         if (wait) {
433                 for_each_cpu(cpu, cfd->cpumask) {
434                         struct call_single_data *csd;
435
436                         csd = per_cpu_ptr(cfd->csd, cpu);
437                         csd_lock_wait(csd);
438                 }
439         }
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_many);
442
443 /**
444  * smp_call_function(): Run a function on all other CPUs.
445  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
446  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
447  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
448  *        on other CPUs.
449  *
450  * Returns 0.
451  *
452  * If @wait is true, then returns once @func has returned; otherwise
453  * it returns just before the target cpu calls @func.
454  *
455  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
456  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
457  */
458 int smp_call_function(smp_call_func_t func, void *info, int wait)
459 {
460         preempt_disable();
461         smp_call_function_many(cpu_online_mask, func, info, wait);
462         preempt_enable();
463
464         return 0;
465 }
466 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function);
467 #endif /* USE_GENERIC_SMP_HELPERS */
468
469 /* Setup configured maximum number of CPUs to activate */
470 unsigned int setup_max_cpus = NR_CPUS;
471 EXPORT_SYMBOL(setup_max_cpus);
472
473
474 /*
475  * Setup routine for controlling SMP activation
476  *
477  * Command-line option of "nosmp" or "maxcpus=0" will disable SMP
478  * activation entirely (the MPS table probe still happens, though).
479  *
480  * Command-line option of "maxcpus=<NUM>", where <NUM> is an integer
481  * greater than 0, limits the maximum number of CPUs activated in
482  * SMP mode to <NUM>.
483  */
484
485 void __weak arch_disable_smp_support(void) { }
486
487 static int __init nosmp(char *str)
488 {
489         setup_max_cpus = 0;
490         arch_disable_smp_support();
491
492         return 0;
493 }
494
495 early_param("nosmp", nosmp);
496
497 /* this is hard limit */
498 static int __init nrcpus(char *str)
499 {
500         int nr_cpus;
501
502         get_option(&str, &nr_cpus);
503         if (nr_cpus > 0 && nr_cpus < nr_cpu_ids)
504                 nr_cpu_ids = nr_cpus;
505
506         return 0;
507 }
508
509 early_param("nr_cpus", nrcpus);
510
511 static int __init maxcpus(char *str)
512 {
513         get_option(&str, &setup_max_cpus);
514         if (setup_max_cpus == 0)
515                 arch_disable_smp_support();
516
517         return 0;
518 }
519
520 early_param("maxcpus", maxcpus);
521
522 /* Setup number of possible processor ids */
523 int nr_cpu_ids __read_mostly = NR_CPUS;
524 EXPORT_SYMBOL(nr_cpu_ids);
525
526 /* An arch may set nr_cpu_ids earlier if needed, so this would be redundant */
527 void __init setup_nr_cpu_ids(void)
528 {
529         nr_cpu_ids = find_last_bit(cpumask_bits(cpu_possible_mask),NR_CPUS) + 1;
530 }
531
532 void __weak smp_announce(void)
533 {
534         printk(KERN_INFO "Brought up %d CPUs\n", num_online_cpus());
535 }
536
537 /* Called by boot processor to activate the rest. */
538 void __init smp_init(void)
539 {
540         unsigned int cpu;
541
542         idle_threads_init();
543
544         /* FIXME: This should be done in userspace --RR */
545         for_each_present_cpu(cpu) {
546                 if (num_online_cpus() >= setup_max_cpus)
547                         break;
548                 if (!cpu_online(cpu))
549                         cpu_up(cpu);
550         }
551
552         /* Any cleanup work */
553         smp_announce();
554         smp_cpus_done(setup_max_cpus);
555 }
556
557 /*
558  * Call a function on all processors.  May be used during early boot while
559  * early_boot_irqs_disabled is set.  Use local_irq_save/restore() instead
560  * of local_irq_disable/enable().
561  */
562 int on_each_cpu(void (*func) (void *info), void *info, int wait)
563 {
564         unsigned long flags;
565         int ret = 0;
566
567         preempt_disable();
568         ret = smp_call_function(func, info, wait);
569         local_irq_save(flags);
570         func(info);
571         local_irq_restore(flags);
572         preempt_enable();
573         return ret;
574 }
575 EXPORT_SYMBOL(on_each_cpu);
576
577 /**
578  * on_each_cpu_mask(): Run a function on processors specified by
579  * cpumask, which may include the local processor.
580  * @mask: The set of cpus to run on (only runs on online subset).
581  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
582  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
583  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
584  *        on other CPUs.
585  *
586  * If @wait is true, then returns once @func has returned.
587  *
588  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
589  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.  The
590  * exception is that it may be used during early boot while
591  * early_boot_irqs_disabled is set.
592  */
593 void on_each_cpu_mask(const struct cpumask *mask, smp_call_func_t func,
594                         void *info, bool wait)
595 {
596         int cpu = get_cpu();
597
598         smp_call_function_many(mask, func, info, wait);
599         if (cpumask_test_cpu(cpu, mask)) {
600                 unsigned long flags;
601                 local_irq_save(flags);
602                 func(info);
603                 local_irq_restore(flags);
604         }
605         put_cpu();
606 }
607 EXPORT_SYMBOL(on_each_cpu_mask);
608
609 /*
610  * on_each_cpu_cond(): Call a function on each processor for which
611  * the supplied function cond_func returns true, optionally waiting
612  * for all the required CPUs to finish. This may include the local
613  * processor.
614  * @cond_func:  A callback function that is passed a cpu id and
615  *              the the info parameter. The function is called
616  *              with preemption disabled. The function should
617  *              return a blooean value indicating whether to IPI
618  *              the specified CPU.
619  * @func:       The function to run on all applicable CPUs.
620  *              This must be fast and non-blocking.
621  * @info:       An arbitrary pointer to pass to both functions.
622  * @wait:       If true, wait (atomically) until function has
623  *              completed on other CPUs.
624  * @gfp_flags:  GFP flags to use when allocating the cpumask
625  *              used internally by the function.
626  *
627  * The function might sleep if the GFP flags indicates a non
628  * atomic allocation is allowed.
629  *
630  * Preemption is disabled to protect against CPUs going offline but not online.
631  * CPUs going online during the call will not be seen or sent an IPI.
632  *
633  * You must not call this function with disabled interrupts or
634  * from a hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
635  */
636 void on_each_cpu_cond(bool (*cond_func)(int cpu, void *info),
637                         smp_call_func_t func, void *info, bool wait,
638                         gfp_t gfp_flags)
639 {
640         cpumask_var_t cpus;
641         int cpu, ret;
642
643         might_sleep_if(gfp_flags & __GFP_WAIT);
644
645         if (likely(zalloc_cpumask_var(&cpus, (gfp_flags|__GFP_NOWARN)))) {
646                 preempt_disable();
647                 for_each_online_cpu(cpu)
648                         if (cond_func(cpu, info))
649                                 cpumask_set_cpu(cpu, cpus);
650                 on_each_cpu_mask(cpus, func, info, wait);
651                 preempt_enable();
652                 free_cpumask_var(cpus);
653         } else {
654                 /*
655                  * No free cpumask, bother. No matter, we'll
656                  * just have to IPI them one by one.
657                  */
658                 preempt_disable();
659                 for_each_online_cpu(cpu)
660                         if (cond_func(cpu, info)) {
661                                 ret = smp_call_function_single(cpu, func,
662                                                                 info, wait);
663                                 WARN_ON_ONCE(!ret);
664                         }
665                 preempt_enable();
666         }
667 }
668 EXPORT_SYMBOL(on_each_cpu_cond);
669
670 static void do_nothing(void *unused)
671 {
672 }
673
674 /**
675  * kick_all_cpus_sync - Force all cpus out of idle
676  *
677  * Used to synchronize the update of pm_idle function pointer. It's
678  * called after the pointer is updated and returns after the dummy
679  * callback function has been executed on all cpus. The execution of
680  * the function can only happen on the remote cpus after they have
681  * left the idle function which had been called via pm_idle function
682  * pointer. So it's guaranteed that nothing uses the previous pointer
683  * anymore.
684  */
685 void kick_all_cpus_sync(void)
686 {
687         /* Make sure the change is visible before we kick the cpus */
688         smp_mb();
689         smp_call_function(do_nothing, NULL, 1);
690 }
691 EXPORT_SYMBOL_GPL(kick_all_cpus_sync);