arch/x86_64/kernel/smp-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_lock.h>
  18 #include <linux/smp.h>
  19 #include <linux/kernel_stat.h>
  20 #include <linux/mc146818rtc.h>
  21 #include <linux/interrupt.h>
  22
  23 #include <asm/mtrr.h>
  24 #include <asm/pgalloc.h>
  25 #include <asm/tlbflush.h>
  26 #include <asm/mach_apic.h>
  27 #include <asm/mmu_context.h>
  28 #include <asm/proto.h>
  29 #include <asm/apicdef.h>
  30 #include <asm/idle.h>
  31 #ifdef CONFIG_XEN
  32 #include <xen/evtchn.h>
  33 #endif
  34
  35 #ifndef CONFIG_XEN
  36 /*
  37  *      Smarter SMP flushing macros.
  38  *              c/o Linus Torvalds.
  39  *
  40  *      These mean you can really definitely utterly forget about
  41  *      writing to user space from interrupts. (Its not allowed anyway).
  42  *
  43  *      Optimizations Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
  44  *
  45  *      More scalable flush, from Andi Kleen
  46  *
  47  *      To avoid global state use 8 different call vectors.
  48  *      Each CPU uses a specific vector to trigger flushes on other
  49  *      CPUs. Depending on the received vector the target CPUs look into
  50  *      the right per cpu variable for the flush data.
  51  *
  52  *      With more than 8 CPUs they are hashed to the 8 available
  53  *      vectors. The limited global vector space forces us to this right now.
  54  *      In future when interrupts are split into per CPU domains this could be
  55  *      fixed, at the cost of triggering multiple IPIs in some cases.
  56  */
  57
  58 union smp_flush_state {
  59         struct {
  60                 cpumask_t flush_cpumask;
  61                 struct mm_struct *flush_mm;
  62                 unsigned long flush_va;
  63 #define FLUSH_ALL       -1ULL
  64                 spinlock_t tlbstate_lock;
  65         };
  66         char pad[SMP_CACHE_BYTES];
  67 } ____cacheline_aligned;
  68
  69 /* State is put into the per CPU data section, but padded
  70    to a full cache line because other CPUs can access it and we don't
  71    want false sharing in the per cpu data segment. */
  72 static DEFINE_PER_CPU(union smp_flush_state, flush_state);
  73 #endif
  74
  75 /*
  76  * We cannot call mmdrop() because we are in interrupt context,
  77  * instead update mm->cpu_vm_mask.
  78  */
  79 static inline void leave_mm(unsigned long cpu)
  80 {
  81         if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_OK)
  82                 BUG();
  83         cpu_clear(cpu, read_pda(active_mm)->cpu_vm_mask);
  84         load_cr3(swapper_pg_dir);
  85 }
  86
  87 #ifndef CONFIG_XEN
  88 /*
  89  *
  90  * The flush IPI assumes that a thread switch happens in this order:
  91  * [cpu0: the cpu that switches]
  92  * 1) switch_mm() either 1a) or 1b)
  93  * 1a) thread switch to a different mm
  94  * 1a1) cpu_clear(cpu, old_mm->cpu_vm_mask);
  95  *      Stop ipi delivery for the old mm. This is not synchronized with
  96  *      the other cpus, but smp_invalidate_interrupt ignore flush ipis
  97  *      for the wrong mm, and in the worst case we perform a superfluous
  98  *      tlb flush.
  99  * 1a2) set cpu mmu_state to TLBSTATE_OK
 100  *      Now the smp_invalidate_interrupt won't call leave_mm if cpu0
 101  *      was in lazy tlb mode.
 102  * 1a3) update cpu active_mm
 103  *      Now cpu0 accepts tlb flushes for the new mm.
 104  * 1a4) cpu_set(cpu, new_mm->cpu_vm_mask);
 105  *      Now the other cpus will send tlb flush ipis.
 106  * 1a4) change cr3.
 107  * 1b) thread switch without mm change
 108  *      cpu active_mm is correct, cpu0 already handles
 109  *      flush ipis.
 110  * 1b1) set cpu mmu_state to TLBSTATE_OK
 111  * 1b2) test_and_set the cpu bit in cpu_vm_mask.
 112  *      Atomically set the bit [other cpus will start sending flush ipis],
 113  *      and test the bit.
 114  * 1b3) if the bit was 0: leave_mm was called, flush the tlb.
 115  * 2) switch %%esp, ie current
 116  *
 117  * The interrupt must handle 2 special cases:
 118  * - cr3 is changed before %%esp, ie. it cannot use current->{active_,}mm.
 119  * - the cpu performs speculative tlb reads, i.e. even if the cpu only
 120  *   runs in kernel space, the cpu could load tlb entries for user space
 121  *   pages.
 122  *
 123  * The good news is that cpu mmu_state is local to each cpu, no
 124  * write/read ordering problems.
 125  */
 126
 127 /*
 128  * TLB flush IPI:
 129  *
 130  * 1) Flush the tlb entries if the cpu uses the mm that's being flushed.
 131  * 2) Leave the mm if we are in the lazy tlb mode.
 132  *
 133  * Interrupts are disabled.
 134  */
 135
 136 asmlinkage void smp_invalidate_interrupt(struct pt_regs *regs)
 137 {
 138         int cpu;
 139         int sender;
 140         union smp_flush_state *f;
 141
 142         cpu = smp_processor_id();
 143         /*
 144          * orig_rax contains the interrupt vector - 256.
 145          * Use that to determine where the sender put the data.
 146          */
 147         sender = regs->orig_rax + 256 - INVALIDATE_TLB_VECTOR_START;
 148         f = &per_cpu(flush_state, sender);
 149
 150         if (!cpu_isset(cpu, f->flush_cpumask))
 151                 goto out;
 152                 /*
 153                  * This was a BUG() but until someone can quote me the
 154                  * line from the intel manual that guarantees an IPI to
 155                  * multiple CPUs is retried _only_ on the erroring CPUs
 156                  * its staying as a return
 157                  *
 158                  * BUG();
 159                  */
 160
 161         if (f->flush_mm == read_pda(active_mm)) {
 162                 if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_OK) {
 163                         if (f->flush_va == FLUSH_ALL)
 164                                 local_flush_tlb();
 165                         else
 166                                 __flush_tlb_one(f->flush_va);
 167                 } else
 168                         leave_mm(cpu);
 169         }
 170 out:
 171         ack_APIC_irq();
 172         cpu_clear(cpu, f->flush_cpumask);
 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 #else
 293 asmlinkage void smp_invalidate_interrupt (void)
 294 { return; }
 295 void flush_tlb_current_task(void)
 296 { xen_tlb_flush_mask(&current->mm->cpu_vm_mask); }
 297 void flush_tlb_mm (struct mm_struct * mm)
 298 { xen_tlb_flush_mask(&mm->cpu_vm_mask); }
 299 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct * vma, unsigned long va)
 300 { xen_invlpg_mask(&vma->vm_mm->cpu_vm_mask, va); }
 301 void flush_tlb_all(void)
 302 { xen_tlb_flush_all(); }
 303 #endif /* Xen */
 304
 305 /*
 306  * this function sends a 'reschedule' IPI to another CPU.
 307  * it goes straight through and wastes no time serializing
 308  * anything. Worst case is that we lose a reschedule ...
 309  */
 310
 311 void smp_send_reschedule(int cpu)
 312 {
 313         send_IPI_mask(cpumask_of_cpu(cpu), RESCHEDULE_VECTOR);
 314 }
 315
 316 /*
 317  * Structure and data for smp_call_function(). This is designed to minimise
 318  * static memory requirements. It also looks cleaner.
 319  */
 320 static DEFINE_SPINLOCK(call_lock);
 321
 322 struct call_data_struct {
 323         void (*func) (void *info);
 324         void *info;
 325         atomic_t started;
 326         atomic_t finished;
 327         int wait;
 328 };
 329
 330 static struct call_data_struct * call_data;
 331
 332 void lock_ipi_call_lock(void)
 333 {
 334         spin_lock_irq(&call_lock);
 335 }
 336
 337 void unlock_ipi_call_lock(void)
 338 {
 339         spin_unlock_irq(&call_lock);
 340 }
 341
 342 /*
 343  * this function sends a 'generic call function' IPI to one other CPU
 344  * in the system.
 345  *
 346  * cpu is a standard Linux logical CPU number.
 347  */
 348 static void
 349 __smp_call_function_single(int cpu, void (*func) (void *info), void *info,
 350                                 int nonatomic, int wait)
 351 {
 352         struct call_data_struct data;
 353         int cpus = 1;
 354
 355         data.func = func;
 356         data.info = info;
 357         atomic_set(&data.started, 0);
 358         data.wait = wait;
 359         if (wait)
 360                 atomic_set(&data.finished, 0);
 361
 362         call_data = &data;
 363         wmb();
 364         /* Send a message to all other CPUs and wait for them to respond */
 365         send_IPI_mask(cpumask_of_cpu(cpu), CALL_FUNCTION_VECTOR);
 366
 367         /* Wait for response */
 368         while (atomic_read(&data.started) != cpus)
 369                 cpu_relax();
 370
 371         if (!wait)
 372                 return;
 373
 374         while (atomic_read(&data.finished) != cpus)
 375                 cpu_relax();
 376 }
 377
 378 /*
 379  * smp_call_function_single - Run a function on another CPU
 380  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 381  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 382  * @nonatomic: Currently unused.
 383  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
 384  *
 385  * Retrurns 0 on success, else a negative status code.
 386  *
 387  * Does not return until the remote CPU is nearly ready to execute <func>
 388  * or is or has executed.
 389  */
 390
 391 int smp_call_function_single (int cpu, void (*func) (void *info), void *info,
 392         int nonatomic, int wait)
 393 {
 394         /* prevent preemption and reschedule on another processor */
 395         int me = get_cpu();
 396         if (cpu == me) {
 397                 WARN_ON(1);
 398                 put_cpu();
 399                 return -EBUSY;
 400         }
 401         spin_lock_bh(&call_lock);
 402         __smp_call_function_single(cpu, func, info, nonatomic, wait);
 403         spin_unlock_bh(&call_lock);
 404         put_cpu();
 405         return 0;
 406 }
 407
 408 /*
 409  * this function sends a 'generic call function' IPI to all other CPUs
 410  * in the system.
 411  */
 412 static void __smp_call_function (void (*func) (void *info), void *info,
 413                                 int nonatomic, int wait)
 414 {
 415         struct call_data_struct data;
 416         int cpus = num_online_cpus()-1;
 417
 418         if (!cpus)
 419                 return;
 420
 421         data.func = func;
 422         data.info = info;
 423         atomic_set(&data.started, 0);
 424         data.wait = wait;
 425         if (wait)
 426                 atomic_set(&data.finished, 0);
 427
 428         call_data = &data;
 429         wmb();
 430         /* Send a message to all other CPUs and wait for them to respond */
 431         send_IPI_allbutself(CALL_FUNCTION_VECTOR);
 432
 433         /* Wait for response */
 434         while (atomic_read(&data.started) != cpus)
 435 #ifndef CONFIG_XEN
 436                 cpu_relax();
 437 #else
 438                 barrier();
 439 #endif
 440
 441         if (!wait)
 442                 return;
 443
 444         while (atomic_read(&data.finished) != cpus)
 445 #ifndef CONFIG_XEN
 446                 cpu_relax();
 447 #else
 448                 barrier();
 449 #endif
 450 }
 451
 452 /*
 453  * smp_call_function - run a function on all other CPUs.
 454  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 455  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 456  * @nonatomic: currently unused.
 457  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed on other
 458  *        CPUs.
 459  *
 460  * Returns 0 on success, else a negative status code. Does not return until
 461  * remote CPUs are nearly ready to execute func or are or have executed.
 462  *
 463  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
 464  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
 465  * Actually there are a few legal cases, like panic.
 466  */
 467 int smp_call_function (void (*func) (void *info), void *info, int nonatomic,
 468                         int wait)
 469 {
 470         spin_lock(&call_lock);
 471         __smp_call_function(func,info,nonatomic,wait);
 472         spin_unlock(&call_lock);
 473         return 0;
 474 }
 475 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function);
 476
 477 void smp_stop_cpu(void)
 478 {
 479         unsigned long flags;
 480         /*
 481          * Remove this CPU:
 482          */
 483         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_online_map);
 484         local_irq_save(flags);
 485 #ifndef CONFIG_XEN
 486         disable_local_APIC();
 487 #endif
 488         local_irq_restore(flags);
 489 }
 490
 491 static void smp_really_stop_cpu(void *dummy)
 492 {
 493         smp_stop_cpu();
 494         for (;;)
 495                 halt();
 496 }
 497
 498 void smp_send_stop(void)
 499 {
 500         int nolock = 0;
 501 #ifndef CONFIG_XEN
 502         if (reboot_force)
 503                 return;
 504 #endif
 505         /* Don't deadlock on the call lock in panic */
 506         if (!spin_trylock(&call_lock)) {
 507                 /* ignore locking because we have panicked anyways */
 508                 nolock = 1;
 509         }
 510         __smp_call_function(smp_really_stop_cpu, NULL, 0, 0);
 511         if (!nolock)
 512                 spin_unlock(&call_lock);
 513
 514         local_irq_disable();
 515 #ifndef CONFIG_XEN
 516         disable_local_APIC();
 517 #endif
 518         local_irq_enable();
 519 }
 520
 521 /*
 522  * Reschedule call back. Nothing to do,
 523  * all the work is done automatically when
 524  * we return from the interrupt.
 525  */
 526 #ifndef CONFIG_XEN
 527 asmlinkage void smp_reschedule_interrupt(void)
 528 #else
 529 asmlinkage irqreturn_t smp_reschedule_interrupt(void)
 530 #endif
 531 {
 532 #ifndef CONFIG_XEN
 533         ack_APIC_irq();
 534 #else
 535         return IRQ_HANDLED;
 536 #endif
 537 }
 538
 539 #ifndef CONFIG_XEN
 540 asmlinkage void smp_call_function_interrupt(void)
 541 #else
 542 asmlinkage irqreturn_t smp_call_function_interrupt(void)
 543 #endif
 544 {
 545         void (*func) (void *info) = call_data->func;
 546         void *info = call_data->info;
 547         int wait = call_data->wait;
 548
 549 #ifndef CONFIG_XEN
 550         ack_APIC_irq();
 551 #endif
 552         /*
 553          * Notify initiating CPU that I've grabbed the data and am
 554          * about to execute the function
 555          */
 556         mb();
 557         atomic_inc(&call_data->started);
 558         /*
 559          * At this point the info structure may be out of scope unless wait==1
 560          */
 561         exit_idle();
 562         irq_enter();
 563         (*func)(info);
 564         irq_exit();
 565         if (wait) {
 566                 mb();
 567                 atomic_inc(&call_data->finished);
 568         }
 569 #ifdef CONFIG_XEN
 570         return IRQ_HANDLED;
 571 #endif
 572 }
 573
 574 int safe_smp_processor_id(void)
 575 {
 576 #ifdef CONFIG_XEN
 577         return smp_processor_id();
 578 #else
 579         unsigned apicid, i;
 580
 581         if (disable_apic)
 582                 return 0;
 583
 584         apicid = hard_smp_processor_id();
 585         if (apicid < NR_CPUS && x86_cpu_to_apicid[apicid] == apicid)
 586                 return apicid;
 587
 588         for (i = 0; i < NR_CPUS; ++i) {
 589                 if (x86_cpu_to_apicid[i] == apicid)
 590                         return i;
 591         }
 592
 593         /* No entries in x86_cpu_to_apicid?  Either no MPS|ACPI,
 594          * or called too early.  Either way, we must be CPU 0. */
 595         if (x86_cpu_to_apicid[0] == BAD_APICID)
 596                 return 0;
 597
 598         return 0; /* Should not happen */
 599 #endif
 600 }