arch/x86/kernel/smp_64-xen.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/delay.h>
  16 #include <linux/spinlock.h>
  17 #include <linux/smp.h>
  18 #include <linux/kernel_stat.h>
  19 #include <linux/mc146818rtc.h>
  20 #include <linux/interrupt.h>
  21
  22 #include <asm/mtrr.h>
  23 #include <asm/pgalloc.h>
  24 #include <asm/tlbflush.h>
  25 #include <asm/mach_apic.h>
  26 #include <asm/mmu_context.h>
  27 #include <asm/proto.h>
  28 #include <asm/apicdef.h>
  29 #include <asm/idle.h>
  30 #ifdef CONFIG_XEN
  31 #include <xen/evtchn.h>
  32 #endif
  33
  34 #ifndef CONFIG_XEN
  35 /*
  36  *      Smarter SMP flushing macros.
  37  *              c/o Linus Torvalds.
  38  *
  39  *      These mean you can really definitely utterly forget about
  40  *      writing to user space from interrupts. (Its not allowed anyway).
  41  *
  42  *      Optimizations Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
  43  *
  44  *      More scalable flush, from Andi Kleen
  45  *
  46  *      To avoid global state use 8 different call vectors.
  47  *      Each CPU uses a specific vector to trigger flushes on other
  48  *      CPUs. Depending on the received vector the target CPUs look into
  49  *      the right per cpu variable for the flush data.
  50  *
  51  *      With more than 8 CPUs they are hashed to the 8 available
  52  *      vectors. The limited global vector space forces us to this right now.
  53  *      In future when interrupts are split into per CPU domains this could be
  54  *      fixed, at the cost of triggering multiple IPIs in some cases.
  55  */
  56
  57 union smp_flush_state {
  58         struct {
  59                 cpumask_t flush_cpumask;
  60                 struct mm_struct *flush_mm;
  61                 unsigned long flush_va;
  62 #define FLUSH_ALL       -1ULL
  63                 spinlock_t tlbstate_lock;
  64         };
  65         char pad[SMP_CACHE_BYTES];
  66 } ____cacheline_aligned;
  67
  68 /* State is put into the per CPU data section, but padded
  69    to a full cache line because other CPUs can access it and we don't
  70    want false sharing in the per cpu data segment. */
  71 static DEFINE_PER_CPU(union smp_flush_state, flush_state);
  72 #endif
  73
  74 /*
  75  * We cannot call mmdrop() because we are in interrupt context,
  76  * instead update mm->cpu_vm_mask.
  77  */
  78 static inline void leave_mm(unsigned long cpu)
  79 {
  80         if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_OK)
  81                 BUG();
  82         cpu_clear(cpu, read_pda(active_mm)->cpu_vm_mask);
  83         load_cr3(swapper_pg_dir);
  84 }
  85
  86 #ifndef CONFIG_XEN
  87 /*
  88  *
  89  * The flush IPI assumes that a thread switch happens in this order:
  90  * [cpu0: the cpu that switches]
  91  * 1) switch_mm() either 1a) or 1b)
  92  * 1a) thread switch to a different mm
  93  * 1a1) cpu_clear(cpu, old_mm->cpu_vm_mask);
  94  *      Stop ipi delivery for the old mm. This is not synchronized with
  95  *      the other cpus, but smp_invalidate_interrupt ignore flush ipis
  96  *      for the wrong mm, and in the worst case we perform a superfluous
  97  *      tlb flush.
  98  * 1a2) set cpu mmu_state to TLBSTATE_OK
  99  *      Now the smp_invalidate_interrupt won't call leave_mm if cpu0
 100  *      was in lazy tlb mode.
 101  * 1a3) update cpu active_mm
 102  *      Now cpu0 accepts tlb flushes for the new mm.
 103  * 1a4) cpu_set(cpu, new_mm->cpu_vm_mask);
 104  *      Now the other cpus will send tlb flush ipis.
 105  * 1a4) change cr3.
 106  * 1b) thread switch without mm change
 107  *      cpu active_mm is correct, cpu0 already handles
 108  *      flush ipis.
 109  * 1b1) set cpu mmu_state to TLBSTATE_OK
 110  * 1b2) test_and_set the cpu bit in cpu_vm_mask.
 111  *      Atomically set the bit [other cpus will start sending flush ipis],
 112  *      and test the bit.
 113  * 1b3) if the bit was 0: leave_mm was called, flush the tlb.
 114  * 2) switch %%esp, ie current
 115  *
 116  * The interrupt must handle 2 special cases:
 117  * - cr3 is changed before %%esp, ie. it cannot use current->{active_,}mm.
 118  * - the cpu performs speculative tlb reads, i.e. even if the cpu only
 119  *   runs in kernel space, the cpu could load tlb entries for user space
 120  *   pages.
 121  *
 122  * The good news is that cpu mmu_state is local to each cpu, no
 123  * write/read ordering problems.
 124  */
 125
 126 /*
 127  * TLB flush IPI:
 128  *
 129  * 1) Flush the tlb entries if the cpu uses the mm that's being flushed.
 130  * 2) Leave the mm if we are in the lazy tlb mode.
 131  *
 132  * Interrupts are disabled.
 133  */
 134
 135 asmlinkage void smp_invalidate_interrupt(struct pt_regs *regs)
 136 {
 137         int cpu;
 138         int sender;
 139         union smp_flush_state *f;
 140
 141         cpu = smp_processor_id();
 142         /*
 143          * orig_rax contains the negated interrupt vector.
 144          * Use that to determine where the sender put the data.
 145          */
 146         sender = ~regs->orig_rax - INVALIDATE_TLB_VECTOR_START;
 147         f = &per_cpu(flush_state, sender);
 148
 149         if (!cpu_isset(cpu, f->flush_cpumask))
 150                 goto out;
 151                 /*
 152                  * This was a BUG() but until someone can quote me the
 153                  * line from the intel manual that guarantees an IPI to
 154                  * multiple CPUs is retried _only_ on the erroring CPUs
 155                  * its staying as a return
 156                  *
 157                  * BUG();
 158                  */
 159
 160         if (f->flush_mm == read_pda(active_mm)) {
 161                 if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_OK) {
 162                         if (f->flush_va == FLUSH_ALL)
 163                                 local_flush_tlb();
 164                         else
 165                                 __flush_tlb_one(f->flush_va);
 166                 } else
 167                         leave_mm(cpu);
 168         }
 169 out:
 170         ack_APIC_irq();
 171         cpu_clear(cpu, f->flush_cpumask);
 172         add_pda(irq_tlb_count, 1);
 173 }
 174
 175 static void flush_tlb_others(cpumask_t cpumask, struct mm_struct *mm,
 176                                                 unsigned long va)
 177 {
 178         int sender;
 179         union smp_flush_state *f;
 180
 181         /* Caller has disabled preemption */
 182         sender = smp_processor_id() % NUM_INVALIDATE_TLB_VECTORS;
 183         f = &per_cpu(flush_state, sender);
 184
 185         /* Could avoid this lock when
 186            num_online_cpus() <= NUM_INVALIDATE_TLB_VECTORS, but it is
 187            probably not worth checking this for a cache-hot lock. */
 188         spin_lock(&f->tlbstate_lock);
 189
 190         f->flush_mm = mm;
 191         f->flush_va = va;
 192         cpus_or(f->flush_cpumask, cpumask, f->flush_cpumask);
 193
 194         /*
 195          * We have to send the IPI only to
 196          * CPUs affected.
 197          */
 198         send_IPI_mask(cpumask, INVALIDATE_TLB_VECTOR_START + sender);
 199
 200         while (!cpus_empty(f->flush_cpumask))
 201                 cpu_relax();
 202
 203         f->flush_mm = NULL;
 204         f->flush_va = 0;
 205         spin_unlock(&f->tlbstate_lock);
 206 }
 207
 208 int __cpuinit init_smp_flush(void)
 209 {
 210         int i;
 211         for_each_cpu_mask(i, cpu_possible_map) {
 212                 spin_lock_init(&per_cpu(flush_state, i).tlbstate_lock);
 213         }
 214         return 0;
 215 }
 216
 217 core_initcall(init_smp_flush);
 218
 219 void flush_tlb_current_task(void)
 220 {
 221         struct mm_struct *mm = current->mm;
 222         cpumask_t cpu_mask;
 223
 224         preempt_disable();
 225         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
 226         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
 227
 228         local_flush_tlb();
 229         if (!cpus_empty(cpu_mask))
 230                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, FLUSH_ALL);
 231         preempt_enable();
 232 }
 233 EXPORT_SYMBOL(flush_tlb_current_task);
 234
 235 void flush_tlb_mm (struct mm_struct * mm)
 236 {
 237         cpumask_t cpu_mask;
 238
 239         preempt_disable();
 240         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
 241         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
 242
 243         if (current->active_mm == mm) {
 244                 if (current->mm)
 245                         local_flush_tlb();
 246                 else
 247                         leave_mm(smp_processor_id());
 248         }
 249         if (!cpus_empty(cpu_mask))
 250                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, FLUSH_ALL);
 251
 252         preempt_enable();
 253 }
 254 EXPORT_SYMBOL(flush_tlb_mm);
 255
 256 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct * vma, unsigned long va)
 257 {
 258         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 259         cpumask_t cpu_mask;
 260
 261         preempt_disable();
 262         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
 263         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
 264
 265         if (current->active_mm == mm) {
 266                 if(current->mm)
 267                         __flush_tlb_one(va);
 268                  else
 269                         leave_mm(smp_processor_id());
 270         }
 271
 272         if (!cpus_empty(cpu_mask))
 273                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, va);
 274
 275         preempt_enable();
 276 }
 277 EXPORT_SYMBOL(flush_tlb_page);
 278
 279 static void do_flush_tlb_all(void* info)
 280 {
 281         unsigned long cpu = smp_processor_id();
 282
 283         __flush_tlb_all();
 284         if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_LAZY)
 285                 leave_mm(cpu);
 286 }
 287
 288 void flush_tlb_all(void)
 289 {
 290         on_each_cpu(do_flush_tlb_all, NULL, 1, 1);
 291 }
 292 #endif /* Xen */
 293
 294 /*
 295  * this function sends a 'reschedule' IPI to another CPU.
 296  * it goes straight through and wastes no time serializing
 297  * anything. Worst case is that we lose a reschedule ...
 298  */
 299
 300 void smp_send_reschedule(int cpu)
 301 {
 302         send_IPI_mask(cpumask_of_cpu(cpu), RESCHEDULE_VECTOR);
 303 }
 304
 305 /*
 306  * Structure and data for smp_call_function(). This is designed to minimise
 307  * static memory requirements. It also looks cleaner.
 308  */
 309 static DEFINE_SPINLOCK(call_lock);
 310
 311 struct call_data_struct {
 312         void (*func) (void *info);
 313         void *info;
 314         atomic_t started;
 315         atomic_t finished;
 316         int wait;
 317 };
 318
 319 static struct call_data_struct * call_data;
 320
 321 void lock_ipi_call_lock(void)
 322 {
 323         spin_lock_irq(&call_lock);
 324 }
 325
 326 void unlock_ipi_call_lock(void)
 327 {
 328         spin_unlock_irq(&call_lock);
 329 }
 330
 331 /*
 332  * this function sends a 'generic call function' IPI to all other CPU
 333  * of the system defined in the mask.
 334  */
 335
 336 static int
 337 __smp_call_function_mask(cpumask_t mask,
 338                          void (*func)(void *), void *info,
 339                          int wait)
 340 {
 341         struct call_data_struct data;
 342         cpumask_t allbutself;
 343         int cpus;
 344
 345         allbutself = cpu_online_map;
 346         cpu_clear(smp_processor_id(), allbutself);
 347
 348         cpus_and(mask, mask, allbutself);
 349         cpus = cpus_weight(mask);
 350
 351         if (!cpus)
 352                 return 0;
 353
 354         data.func = func;
 355         data.info = info;
 356         atomic_set(&data.started, 0);
 357         data.wait = wait;
 358         if (wait)
 359                 atomic_set(&data.finished, 0);
 360
 361         call_data = &data;
 362         wmb();
 363
 364         /* Send a message to other CPUs */
 365         if (cpus_equal(mask, allbutself))
 366                 send_IPI_allbutself(CALL_FUNCTION_VECTOR);
 367         else
 368                 send_IPI_mask(mask, CALL_FUNCTION_VECTOR);
 369
 370         /* Wait for response */
 371         while (atomic_read(&data.started) != cpus)
 372                 cpu_relax();
 373
 374         if (!wait)
 375                 return 0;
 376
 377         while (atomic_read(&data.finished) != cpus)
 378                 cpu_relax();
 379
 380         return 0;
 381 }
 382 /**
 383  * smp_call_function_mask(): Run a function on a set of other CPUs.
 384  * @mask: The set of cpus to run on.  Must not include the current cpu.
 385  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 386  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 387  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed on other CPUs.
 388  *
 389  * Returns 0 on success, else a negative status code.
 390  *
 391  * If @wait is true, then returns once @func has returned; otherwise
 392  * it returns just before the target cpu calls @func.
 393  *
 394  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
 395  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
 396  */
 397 int smp_call_function_mask(cpumask_t mask,
 398                            void (*func)(void *), void *info,
 399                            int wait)
 400 {
 401         int ret;
 402
 403         /* Can deadlock when called with interrupts disabled */
 404         WARN_ON(irqs_disabled());
 405
 406         spin_lock(&call_lock);
 407         ret = __smp_call_function_mask(mask, func, info, wait);
 408         spin_unlock(&call_lock);
 409         return ret;
 410 }
 411 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_mask);
 412
 413 /*
 414  * smp_call_function_single - Run a function on a specific CPU
 415  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 416  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 417  * @nonatomic: Currently unused.
 418  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
 419  *
 420  * Retrurns 0 on success, else a negative status code.
 421  *
 422  * Does not return until the remote CPU is nearly ready to execute <func>
 423  * or is or has executed.
 424  */
 425
 426 int smp_call_function_single (int cpu, void (*func) (void *info), void *info,
 427         int nonatomic, int wait)
 428 {
 429         /* prevent preemption and reschedule on another processor */
 430         int ret;
 431         int me = get_cpu();
 432
 433         /* Can deadlock when called with interrupts disabled */
 434         WARN_ON(irqs_disabled());
 435
 436         if (cpu == me) {
 437                 local_irq_disable();
 438                 func(info);
 439                 local_irq_enable();
 440                 put_cpu();
 441                 return 0;
 442         }
 443
 444         ret = smp_call_function_mask(cpumask_of_cpu(cpu), func, info, wait);
 445
 446         put_cpu();
 447         return ret;
 448 }
 449 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_single);
 450
 451 /*
 452  * smp_call_function - run a function on all other CPUs.
 453  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 454  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 455  * @nonatomic: currently unused.
 456  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed on other
 457  *        CPUs.
 458  *
 459  * Returns 0 on success, else a negative status code. Does not return until
 460  * remote CPUs are nearly ready to execute func or are or have executed.
 461  *
 462  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
 463  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
 464  * Actually there are a few legal cases, like panic.
 465  */
 466 int smp_call_function (void (*func) (void *info), void *info, int nonatomic,
 467                         int wait)
 468 {
 469         return smp_call_function_mask(cpu_online_map, func, info, wait);
 470 }
 471 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function);
 472
 473 static void stop_this_cpu(void *dummy)
 474 {
 475         local_irq_disable();
 476         /*
 477          * Remove this CPU:
 478          */
 479         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_online_map);
 480         disable_all_local_evtchn();
 481         for (;;)
 482                 halt();
 483 }
 484
 485 void smp_send_stop(void)
 486 {
 487         int nolock;
 488         unsigned long flags;
 489
 490 #ifndef CONFIG_XEN
 491         if (reboot_force)
 492                 return;
 493 #endif
 494
 495         /* Don't deadlock on the call lock in panic */
 496         nolock = !spin_trylock(&call_lock);
 497         local_irq_save(flags);
 498         __smp_call_function_mask(cpu_online_map, stop_this_cpu, NULL, 0);
 499         if (!nolock)
 500                 spin_unlock(&call_lock);
 501         disable_all_local_evtchn();
 502         local_irq_restore(flags);
 503 }
 504
 505 /*
 506  * Reschedule call back. Nothing to do,
 507  * all the work is done automatically when
 508  * we return from the interrupt.
 509  */
 510 #ifndef CONFIG_XEN
 511 asmlinkage void smp_reschedule_interrupt(void)
 512 #else
 513 asmlinkage irqreturn_t smp_reschedule_interrupt(int irq, void *ctx)
 514 #endif
 515 {
 516 #ifndef CONFIG_XEN
 517         ack_APIC_irq();
 518 #endif
 519         add_pda(irq_resched_count, 1);
 520 #ifdef CONFIG_XEN
 521         return IRQ_HANDLED;
 522 #endif
 523 }
 524
 525 #ifndef CONFIG_XEN
 526 asmlinkage void smp_call_function_interrupt(void)
 527 #else
 528 asmlinkage irqreturn_t smp_call_function_interrupt(int irq, void *ctx)
 529 #endif
 530 {
 531         void (*func) (void *info) = call_data->func;
 532         void *info = call_data->info;
 533         int wait = call_data->wait;
 534
 535 #ifndef CONFIG_XEN
 536         ack_APIC_irq();
 537 #endif
 538         /*
 539          * Notify initiating CPU that I've grabbed the data and am
 540          * about to execute the function
 541          */
 542         mb();
 543         atomic_inc(&call_data->started);
 544         /*
 545          * At this point the info structure may be out of scope unless wait==1
 546          */
 547         exit_idle();
 548         irq_enter();
 549         (*func)(info);
 550         add_pda(irq_call_count, 1);
 551         irq_exit();
 552         if (wait) {
 553                 mb();
 554                 atomic_inc(&call_data->finished);
 555         }
 556 #ifdef CONFIG_XEN
 557         return IRQ_HANDLED;
 558 #endif
 559 }