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[platform/kernel/linux-rpi.git] / drivers / cpuidle / coupled.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  * coupled.c - helper functions to enter the same idle state on multiple cpus
4  *
5  * Copyright (c) 2011 Google, Inc.
6  *
7  * Author: Colin Cross <ccross@android.com>
8  */
9
10 #include <linux/kernel.h>
11 #include <linux/cpu.h>
12 #include <linux/cpuidle.h>
13 #include <linux/mutex.h>
14 #include <linux/sched.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/spinlock.h>
17
18 #include "cpuidle.h"
19
20 /**
21  * DOC: Coupled cpuidle states
22  *
23  * On some ARM SMP SoCs (OMAP4460, Tegra 2, and probably more), the
24  * cpus cannot be independently powered down, either due to
25  * sequencing restrictions (on Tegra 2, cpu 0 must be the last to
26  * power down), or due to HW bugs (on OMAP4460, a cpu powering up
27  * will corrupt the gic state unless the other cpu runs a work
28  * around).  Each cpu has a power state that it can enter without
29  * coordinating with the other cpu (usually Wait For Interrupt, or
30  * WFI), and one or more "coupled" power states that affect blocks
31  * shared between the cpus (L2 cache, interrupt controller, and
32  * sometimes the whole SoC).  Entering a coupled power state must
33  * be tightly controlled on both cpus.
34  *
35  * This file implements a solution, where each cpu will wait in the
36  * WFI state until all cpus are ready to enter a coupled state, at
37  * which point the coupled state function will be called on all
38  * cpus at approximately the same time.
39  *
40  * Once all cpus are ready to enter idle, they are woken by an smp
41  * cross call.  At this point, there is a chance that one of the
42  * cpus will find work to do, and choose not to enter idle.  A
43  * final pass is needed to guarantee that all cpus will call the
44  * power state enter function at the same time.  During this pass,
45  * each cpu will increment the ready counter, and continue once the
46  * ready counter matches the number of online coupled cpus.  If any
47  * cpu exits idle, the other cpus will decrement their counter and
48  * retry.
49  *
50  * requested_state stores the deepest coupled idle state each cpu
51  * is ready for.  It is assumed that the states are indexed from
52  * shallowest (highest power, lowest exit latency) to deepest
53  * (lowest power, highest exit latency).  The requested_state
54  * variable is not locked.  It is only written from the cpu that
55  * it stores (or by the on/offlining cpu if that cpu is offline),
56  * and only read after all the cpus are ready for the coupled idle
57  * state are no longer updating it.
58  *
59  * Three atomic counters are used.  alive_count tracks the number
60  * of cpus in the coupled set that are currently or soon will be
61  * online.  waiting_count tracks the number of cpus that are in
62  * the waiting loop, in the ready loop, or in the coupled idle state.
63  * ready_count tracks the number of cpus that are in the ready loop
64  * or in the coupled idle state.
65  *
66  * To use coupled cpuidle states, a cpuidle driver must:
67  *
68  *    Set struct cpuidle_device.coupled_cpus to the mask of all
69  *    coupled cpus, usually the same as cpu_possible_mask if all cpus
70  *    are part of the same cluster.  The coupled_cpus mask must be
71  *    set in the struct cpuidle_device for each cpu.
72  *
73  *    Set struct cpuidle_device.safe_state to a state that is not a
74  *    coupled state.  This is usually WFI.
75  *
76  *    Set CPUIDLE_FLAG_COUPLED in struct cpuidle_state.flags for each
77  *    state that affects multiple cpus.
78  *
79  *    Provide a struct cpuidle_state.enter function for each state
80  *    that affects multiple cpus.  This function is guaranteed to be
81  *    called on all cpus at approximately the same time.  The driver
82  *    should ensure that the cpus all abort together if any cpu tries
83  *    to abort once the function is called.  The function should return
84  *    with interrupts still disabled.
85  */
86
87 /**
88  * struct cpuidle_coupled - data for set of cpus that share a coupled idle state
89  * @coupled_cpus: mask of cpus that are part of the coupled set
90  * @requested_state: array of requested states for cpus in the coupled set
91  * @ready_waiting_counts: combined count of cpus  in ready or waiting loops
92  * @abort_barrier: synchronisation point for abort cases
93  * @online_count: count of cpus that are online
94  * @refcnt: reference count of cpuidle devices that are using this struct
95  * @prevent: flag to prevent coupled idle while a cpu is hotplugging
96  */
97 struct cpuidle_coupled {
98         cpumask_t coupled_cpus;
99         int requested_state[NR_CPUS];
100         atomic_t ready_waiting_counts;
101         atomic_t abort_barrier;
102         int online_count;
103         int refcnt;
104         int prevent;
105 };
106
107 #define WAITING_BITS 16
108 #define MAX_WAITING_CPUS (1 << WAITING_BITS)
109 #define WAITING_MASK (MAX_WAITING_CPUS - 1)
110 #define READY_MASK (~WAITING_MASK)
111
112 #define CPUIDLE_COUPLED_NOT_IDLE        (-1)
113
114 static DEFINE_PER_CPU(call_single_data_t, cpuidle_coupled_poke_cb);
115
116 /*
117  * The cpuidle_coupled_poke_pending mask is used to avoid calling
118  * __smp_call_function_single with the per cpu call_single_data_t struct already
119  * in use.  This prevents a deadlock where two cpus are waiting for each others
120  * call_single_data_t struct to be available
121  */
122 static cpumask_t cpuidle_coupled_poke_pending;
123
124 /*
125  * The cpuidle_coupled_poked mask is used to ensure that each cpu has been poked
126  * once to minimize entering the ready loop with a poke pending, which would
127  * require aborting and retrying.
128  */
129 static cpumask_t cpuidle_coupled_poked;
130
131 /**
132  * cpuidle_coupled_parallel_barrier - synchronize all online coupled cpus
133  * @dev: cpuidle_device of the calling cpu
134  * @a:   atomic variable to hold the barrier
135  *
136  * No caller to this function will return from this function until all online
137  * cpus in the same coupled group have called this function.  Once any caller
138  * has returned from this function, the barrier is immediately available for
139  * reuse.
140  *
141  * The atomic variable must be initialized to 0 before any cpu calls
142  * this function, will be reset to 0 before any cpu returns from this function.
143  *
144  * Must only be called from within a coupled idle state handler
145  * (state.enter when state.flags has CPUIDLE_FLAG_COUPLED set).
146  *
147  * Provides full smp barrier semantics before and after calling.
148  */
149 void cpuidle_coupled_parallel_barrier(struct cpuidle_device *dev, atomic_t *a)
150 {
151         int n = dev->coupled->online_count;
152
153         smp_mb__before_atomic();
154         atomic_inc(a);
155
156         while (atomic_read(a) < n)
157                 cpu_relax();
158
159         if (atomic_inc_return(a) == n * 2) {
160                 atomic_set(a, 0);
161                 return;
162         }
163
164         while (atomic_read(a) > n)
165                 cpu_relax();
166 }
167
168 /**
169  * cpuidle_state_is_coupled - check if a state is part of a coupled set
170  * @drv: struct cpuidle_driver for the platform
171  * @state: index of the target state in drv->states
172  *
173  * Returns true if the target state is coupled with cpus besides this one
174  */
175 bool cpuidle_state_is_coupled(struct cpuidle_driver *drv, int state)
176 {
177         return drv->states[state].flags & CPUIDLE_FLAG_COUPLED;
178 }
179
180 /**
181  * cpuidle_coupled_state_verify - check if the coupled states are correctly set.
182  * @drv: struct cpuidle_driver for the platform
183  *
184  * Returns 0 for valid state values, a negative error code otherwise:
185  *  * -EINVAL if any coupled state(safe_state_index) is wrongly set.
186  */
187 int cpuidle_coupled_state_verify(struct cpuidle_driver *drv)
188 {
189         int i;
190
191         for (i = drv->state_count - 1; i >= 0; i--) {
192                 if (cpuidle_state_is_coupled(drv, i) &&
193                     (drv->safe_state_index == i ||
194                      drv->safe_state_index < 0 ||
195                      drv->safe_state_index >= drv->state_count))
196                         return -EINVAL;
197         }
198
199         return 0;
200 }
201
202 /**
203  * cpuidle_coupled_set_ready - mark a cpu as ready
204  * @coupled: the struct coupled that contains the current cpu
205  */
206 static inline void cpuidle_coupled_set_ready(struct cpuidle_coupled *coupled)
207 {
208         atomic_add(MAX_WAITING_CPUS, &coupled->ready_waiting_counts);
209 }
210
211 /**
212  * cpuidle_coupled_set_not_ready - mark a cpu as not ready
213  * @coupled: the struct coupled that contains the current cpu
214  *
215  * Decrements the ready counter, unless the ready (and thus the waiting) counter
216  * is equal to the number of online cpus.  Prevents a race where one cpu
217  * decrements the waiting counter and then re-increments it just before another
218  * cpu has decremented its ready counter, leading to the ready counter going
219  * down from the number of online cpus without going through the coupled idle
220  * state.
221  *
222  * Returns 0 if the counter was decremented successfully, -EINVAL if the ready
223  * counter was equal to the number of online cpus.
224  */
225 static
226 inline int cpuidle_coupled_set_not_ready(struct cpuidle_coupled *coupled)
227 {
228         int all;
229         int ret;
230
231         all = coupled->online_count | (coupled->online_count << WAITING_BITS);
232         ret = atomic_add_unless(&coupled->ready_waiting_counts,
233                 -MAX_WAITING_CPUS, all);
234
235         return ret ? 0 : -EINVAL;
236 }
237
238 /**
239  * cpuidle_coupled_no_cpus_ready - check if no cpus in a coupled set are ready
240  * @coupled: the struct coupled that contains the current cpu
241  *
242  * Returns true if all of the cpus in a coupled set are out of the ready loop.
243  */
244 static inline int cpuidle_coupled_no_cpus_ready(struct cpuidle_coupled *coupled)
245 {
246         int r = atomic_read(&coupled->ready_waiting_counts) >> WAITING_BITS;
247         return r == 0;
248 }
249
250 /**
251  * cpuidle_coupled_cpus_ready - check if all cpus in a coupled set are ready
252  * @coupled: the struct coupled that contains the current cpu
253  *
254  * Returns true if all cpus coupled to this target state are in the ready loop
255  */
256 static inline bool cpuidle_coupled_cpus_ready(struct cpuidle_coupled *coupled)
257 {
258         int r = atomic_read(&coupled->ready_waiting_counts) >> WAITING_BITS;
259         return r == coupled->online_count;
260 }
261
262 /**
263  * cpuidle_coupled_cpus_waiting - check if all cpus in a coupled set are waiting
264  * @coupled: the struct coupled that contains the current cpu
265  *
266  * Returns true if all cpus coupled to this target state are in the wait loop
267  */
268 static inline bool cpuidle_coupled_cpus_waiting(struct cpuidle_coupled *coupled)
269 {
270         int w = atomic_read(&coupled->ready_waiting_counts) & WAITING_MASK;
271         return w == coupled->online_count;
272 }
273
274 /**
275  * cpuidle_coupled_no_cpus_waiting - check if no cpus in coupled set are waiting
276  * @coupled: the struct coupled that contains the current cpu
277  *
278  * Returns true if all of the cpus in a coupled set are out of the waiting loop.
279  */
280 static inline int cpuidle_coupled_no_cpus_waiting(struct cpuidle_coupled *coupled)
281 {
282         int w = atomic_read(&coupled->ready_waiting_counts) & WAITING_MASK;
283         return w == 0;
284 }
285
286 /**
287  * cpuidle_coupled_get_state - determine the deepest idle state
288  * @dev: struct cpuidle_device for this cpu
289  * @coupled: the struct coupled that contains the current cpu
290  *
291  * Returns the deepest idle state that all coupled cpus can enter
292  */
293 static inline int cpuidle_coupled_get_state(struct cpuidle_device *dev,
294                 struct cpuidle_coupled *coupled)
295 {
296         int i;
297         int state = INT_MAX;
298
299         /*
300          * Read barrier ensures that read of requested_state is ordered after
301          * reads of ready_count.  Matches the write barriers
302          * cpuidle_set_state_waiting.
303          */
304         smp_rmb();
305
306         for_each_cpu(i, &coupled->coupled_cpus)
307                 if (cpu_online(i) && coupled->requested_state[i] < state)
308                         state = coupled->requested_state[i];
309
310         return state;
311 }
312
313 static void cpuidle_coupled_handle_poke(void *info)
314 {
315         int cpu = (unsigned long)info;
316         cpumask_set_cpu(cpu, &cpuidle_coupled_poked);
317         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpuidle_coupled_poke_pending);
318 }
319
320 /**
321  * cpuidle_coupled_poke - wake up a cpu that may be waiting
322  * @cpu: target cpu
323  *
324  * Ensures that the target cpu exits it's waiting idle state (if it is in it)
325  * and will see updates to waiting_count before it re-enters it's waiting idle
326  * state.
327  *
328  * If cpuidle_coupled_poked_mask is already set for the target cpu, that cpu
329  * either has or will soon have a pending IPI that will wake it out of idle,
330  * or it is currently processing the IPI and is not in idle.
331  */
332 static void cpuidle_coupled_poke(int cpu)
333 {
334         call_single_data_t *csd = &per_cpu(cpuidle_coupled_poke_cb, cpu);
335
336         if (!cpumask_test_and_set_cpu(cpu, &cpuidle_coupled_poke_pending))
337                 smp_call_function_single_async(cpu, csd);
338 }
339
340 /**
341  * cpuidle_coupled_poke_others - wake up all other cpus that may be waiting
342  * @this_cpu: target cpu
343  * @coupled: the struct coupled that contains the current cpu
344  *
345  * Calls cpuidle_coupled_poke on all other online cpus.
346  */
347 static void cpuidle_coupled_poke_others(int this_cpu,
348                 struct cpuidle_coupled *coupled)
349 {
350         int cpu;
351
352         for_each_cpu(cpu, &coupled->coupled_cpus)
353                 if (cpu != this_cpu && cpu_online(cpu))
354                         cpuidle_coupled_poke(cpu);
355 }
356
357 /**
358  * cpuidle_coupled_set_waiting - mark this cpu as in the wait loop
359  * @cpu: target cpu
360  * @coupled: the struct coupled that contains the current cpu
361  * @next_state: the index in drv->states of the requested state for this cpu
362  *
363  * Updates the requested idle state for the specified cpuidle device.
364  * Returns the number of waiting cpus.
365  */
366 static int cpuidle_coupled_set_waiting(int cpu,
367                 struct cpuidle_coupled *coupled, int next_state)
368 {
369         coupled->requested_state[cpu] = next_state;
370
371         /*
372          * The atomic_inc_return provides a write barrier to order the write
373          * to requested_state with the later write that increments ready_count.
374          */
375         return atomic_inc_return(&coupled->ready_waiting_counts) & WAITING_MASK;
376 }
377
378 /**
379  * cpuidle_coupled_set_not_waiting - mark this cpu as leaving the wait loop
380  * @cpu: target cpu
381  * @coupled: the struct coupled that contains the current cpu
382  *
383  * Removes the requested idle state for the specified cpuidle device.
384  */
385 static void cpuidle_coupled_set_not_waiting(int cpu,
386                 struct cpuidle_coupled *coupled)
387 {
388         /*
389          * Decrementing waiting count can race with incrementing it in
390          * cpuidle_coupled_set_waiting, but that's OK.  Worst case, some
391          * cpus will increment ready_count and then spin until they
392          * notice that this cpu has cleared it's requested_state.
393          */
394         atomic_dec(&coupled->ready_waiting_counts);
395
396         coupled->requested_state[cpu] = CPUIDLE_COUPLED_NOT_IDLE;
397 }
398
399 /**
400  * cpuidle_coupled_set_done - mark this cpu as leaving the ready loop
401  * @cpu: the current cpu
402  * @coupled: the struct coupled that contains the current cpu
403  *
404  * Marks this cpu as no longer in the ready and waiting loops.  Decrements
405  * the waiting count first to prevent another cpu looping back in and seeing
406  * this cpu as waiting just before it exits idle.
407  */
408 static void cpuidle_coupled_set_done(int cpu, struct cpuidle_coupled *coupled)
409 {
410         cpuidle_coupled_set_not_waiting(cpu, coupled);
411         atomic_sub(MAX_WAITING_CPUS, &coupled->ready_waiting_counts);
412 }
413
414 /**
415  * cpuidle_coupled_clear_pokes - spin until the poke interrupt is processed
416  * @cpu: this cpu
417  *
418  * Turns on interrupts and spins until any outstanding poke interrupts have
419  * been processed and the poke bit has been cleared.
420  *
421  * Other interrupts may also be processed while interrupts are enabled, so
422  * need_resched() must be tested after this function returns to make sure
423  * the interrupt didn't schedule work that should take the cpu out of idle.
424  *
425  * Returns 0 if no poke was pending, 1 if a poke was cleared.
426  */
427 static int cpuidle_coupled_clear_pokes(int cpu)
428 {
429         if (!cpumask_test_cpu(cpu, &cpuidle_coupled_poke_pending))
430                 return 0;
431
432         local_irq_enable();
433         while (cpumask_test_cpu(cpu, &cpuidle_coupled_poke_pending))
434                 cpu_relax();
435         local_irq_disable();
436
437         return 1;
438 }
439
440 static bool cpuidle_coupled_any_pokes_pending(struct cpuidle_coupled *coupled)
441 {
442         cpumask_t cpus;
443         int ret;
444
445         cpumask_and(&cpus, cpu_online_mask, &coupled->coupled_cpus);
446         ret = cpumask_and(&cpus, &cpuidle_coupled_poke_pending, &cpus);
447
448         return ret;
449 }
450
451 /**
452  * cpuidle_enter_state_coupled - attempt to enter a state with coupled cpus
453  * @dev: struct cpuidle_device for the current cpu
454  * @drv: struct cpuidle_driver for the platform
455  * @next_state: index of the requested state in drv->states
456  *
457  * Coordinate with coupled cpus to enter the target state.  This is a two
458  * stage process.  In the first stage, the cpus are operating independently,
459  * and may call into cpuidle_enter_state_coupled at completely different times.
460  * To save as much power as possible, the first cpus to call this function will
461  * go to an intermediate state (the cpuidle_device's safe state), and wait for
462  * all the other cpus to call this function.  Once all coupled cpus are idle,
463  * the second stage will start.  Each coupled cpu will spin until all cpus have
464  * guaranteed that they will call the target_state.
465  *
466  * This function must be called with interrupts disabled.  It may enable
467  * interrupts while preparing for idle, and it will always return with
468  * interrupts enabled.
469  */
470 int cpuidle_enter_state_coupled(struct cpuidle_device *dev,
471                 struct cpuidle_driver *drv, int next_state)
472 {
473         int entered_state = -1;
474         struct cpuidle_coupled *coupled = dev->coupled;
475         int w;
476
477         if (!coupled)
478                 return -EINVAL;
479
480         while (coupled->prevent) {
481                 cpuidle_coupled_clear_pokes(dev->cpu);
482                 if (need_resched()) {
483                         local_irq_enable();
484                         return entered_state;
485                 }
486                 entered_state = cpuidle_enter_state(dev, drv,
487                         drv->safe_state_index);
488                 local_irq_disable();
489         }
490
491         /* Read barrier ensures online_count is read after prevent is cleared */
492         smp_rmb();
493
494 reset:
495         cpumask_clear_cpu(dev->cpu, &cpuidle_coupled_poked);
496
497         w = cpuidle_coupled_set_waiting(dev->cpu, coupled, next_state);
498         /*
499          * If this is the last cpu to enter the waiting state, poke
500          * all the other cpus out of their waiting state so they can
501          * enter a deeper state.  This can race with one of the cpus
502          * exiting the waiting state due to an interrupt and
503          * decrementing waiting_count, see comment below.
504          */
505         if (w == coupled->online_count) {
506                 cpumask_set_cpu(dev->cpu, &cpuidle_coupled_poked);
507                 cpuidle_coupled_poke_others(dev->cpu, coupled);
508         }
509
510 retry:
511         /*
512          * Wait for all coupled cpus to be idle, using the deepest state
513          * allowed for a single cpu.  If this was not the poking cpu, wait
514          * for at least one poke before leaving to avoid a race where
515          * two cpus could arrive at the waiting loop at the same time,
516          * but the first of the two to arrive could skip the loop without
517          * processing the pokes from the last to arrive.
518          */
519         while (!cpuidle_coupled_cpus_waiting(coupled) ||
520                         !cpumask_test_cpu(dev->cpu, &cpuidle_coupled_poked)) {
521                 if (cpuidle_coupled_clear_pokes(dev->cpu))
522                         continue;
523
524                 if (need_resched()) {
525                         cpuidle_coupled_set_not_waiting(dev->cpu, coupled);
526                         goto out;
527                 }
528
529                 if (coupled->prevent) {
530                         cpuidle_coupled_set_not_waiting(dev->cpu, coupled);
531                         goto out;
532                 }
533
534                 entered_state = cpuidle_enter_state(dev, drv,
535                         drv->safe_state_index);
536                 local_irq_disable();
537         }
538
539         cpuidle_coupled_clear_pokes(dev->cpu);
540         if (need_resched()) {
541                 cpuidle_coupled_set_not_waiting(dev->cpu, coupled);
542                 goto out;
543         }
544
545         /*
546          * Make sure final poke status for this cpu is visible before setting
547          * cpu as ready.
548          */
549         smp_wmb();
550
551         /*
552          * All coupled cpus are probably idle.  There is a small chance that
553          * one of the other cpus just became active.  Increment the ready count,
554          * and spin until all coupled cpus have incremented the counter. Once a
555          * cpu has incremented the ready counter, it cannot abort idle and must
556          * spin until either all cpus have incremented the ready counter, or
557          * another cpu leaves idle and decrements the waiting counter.
558          */
559
560         cpuidle_coupled_set_ready(coupled);
561         while (!cpuidle_coupled_cpus_ready(coupled)) {
562                 /* Check if any other cpus bailed out of idle. */
563                 if (!cpuidle_coupled_cpus_waiting(coupled))
564                         if (!cpuidle_coupled_set_not_ready(coupled))
565                                 goto retry;
566
567                 cpu_relax();
568         }
569
570         /*
571          * Make sure read of all cpus ready is done before reading pending pokes
572          */
573         smp_rmb();
574
575         /*
576          * There is a small chance that a cpu left and reentered idle after this
577          * cpu saw that all cpus were waiting.  The cpu that reentered idle will
578          * have sent this cpu a poke, which will still be pending after the
579          * ready loop.  The pending interrupt may be lost by the interrupt
580          * controller when entering the deep idle state.  It's not possible to
581          * clear a pending interrupt without turning interrupts on and handling
582          * it, and it's too late to turn on interrupts here, so reset the
583          * coupled idle state of all cpus and retry.
584          */
585         if (cpuidle_coupled_any_pokes_pending(coupled)) {
586                 cpuidle_coupled_set_done(dev->cpu, coupled);
587                 /* Wait for all cpus to see the pending pokes */
588                 cpuidle_coupled_parallel_barrier(dev, &coupled->abort_barrier);
589                 goto reset;
590         }
591
592         /* all cpus have acked the coupled state */
593         next_state = cpuidle_coupled_get_state(dev, coupled);
594
595         entered_state = cpuidle_enter_state(dev, drv, next_state);
596
597         cpuidle_coupled_set_done(dev->cpu, coupled);
598
599 out:
600         /*
601          * Normal cpuidle states are expected to return with irqs enabled.
602          * That leads to an inefficiency where a cpu receiving an interrupt
603          * that brings it out of idle will process that interrupt before
604          * exiting the idle enter function and decrementing ready_count.  All
605          * other cpus will need to spin waiting for the cpu that is processing
606          * the interrupt.  If the driver returns with interrupts disabled,
607          * all other cpus will loop back into the safe idle state instead of
608          * spinning, saving power.
609          *
610          * Calling local_irq_enable here allows coupled states to return with
611          * interrupts disabled, but won't cause problems for drivers that
612          * exit with interrupts enabled.
613          */
614         local_irq_enable();
615
616         /*
617          * Wait until all coupled cpus have exited idle.  There is no risk that
618          * a cpu exits and re-enters the ready state because this cpu has
619          * already decremented its waiting_count.
620          */
621         while (!cpuidle_coupled_no_cpus_ready(coupled))
622                 cpu_relax();
623
624         return entered_state;
625 }
626
627 static void cpuidle_coupled_update_online_cpus(struct cpuidle_coupled *coupled)
628 {
629         cpumask_t cpus;
630         cpumask_and(&cpus, cpu_online_mask, &coupled->coupled_cpus);
631         coupled->online_count = cpumask_weight(&cpus);
632 }
633
634 /**
635  * cpuidle_coupled_register_device - register a coupled cpuidle device
636  * @dev: struct cpuidle_device for the current cpu
637  *
638  * Called from cpuidle_register_device to handle coupled idle init.  Finds the
639  * cpuidle_coupled struct for this set of coupled cpus, or creates one if none
640  * exists yet.
641  */
642 int cpuidle_coupled_register_device(struct cpuidle_device *dev)
643 {
644         int cpu;
645         struct cpuidle_device *other_dev;
646         call_single_data_t *csd;
647         struct cpuidle_coupled *coupled;
648
649         if (cpumask_empty(&dev->coupled_cpus))
650                 return 0;
651
652         for_each_cpu(cpu, &dev->coupled_cpus) {
653                 other_dev = per_cpu(cpuidle_devices, cpu);
654                 if (other_dev && other_dev->coupled) {
655                         coupled = other_dev->coupled;
656                         goto have_coupled;
657                 }
658         }
659
660         /* No existing coupled info found, create a new one */
661         coupled = kzalloc(sizeof(struct cpuidle_coupled), GFP_KERNEL);
662         if (!coupled)
663                 return -ENOMEM;
664
665         coupled->coupled_cpus = dev->coupled_cpus;
666
667 have_coupled:
668         dev->coupled = coupled;
669         if (WARN_ON(!cpumask_equal(&dev->coupled_cpus, &coupled->coupled_cpus)))
670                 coupled->prevent++;
671
672         cpuidle_coupled_update_online_cpus(coupled);
673
674         coupled->refcnt++;
675
676         csd = &per_cpu(cpuidle_coupled_poke_cb, dev->cpu);
677         INIT_CSD(csd, cpuidle_coupled_handle_poke, (void *)(unsigned long)dev->cpu);
678
679         return 0;
680 }
681
682 /**
683  * cpuidle_coupled_unregister_device - unregister a coupled cpuidle device
684  * @dev: struct cpuidle_device for the current cpu
685  *
686  * Called from cpuidle_unregister_device to tear down coupled idle.  Removes the
687  * cpu from the coupled idle set, and frees the cpuidle_coupled_info struct if
688  * this was the last cpu in the set.
689  */
690 void cpuidle_coupled_unregister_device(struct cpuidle_device *dev)
691 {
692         struct cpuidle_coupled *coupled = dev->coupled;
693
694         if (cpumask_empty(&dev->coupled_cpus))
695                 return;
696
697         if (--coupled->refcnt)
698                 kfree(coupled);
699         dev->coupled = NULL;
700 }
701
702 /**
703  * cpuidle_coupled_prevent_idle - prevent cpus from entering a coupled state
704  * @coupled: the struct coupled that contains the cpu that is changing state
705  *
706  * Disables coupled cpuidle on a coupled set of cpus.  Used to ensure that
707  * cpu_online_mask doesn't change while cpus are coordinating coupled idle.
708  */
709 static void cpuidle_coupled_prevent_idle(struct cpuidle_coupled *coupled)
710 {
711         int cpu = get_cpu();
712
713         /* Force all cpus out of the waiting loop. */
714         coupled->prevent++;
715         cpuidle_coupled_poke_others(cpu, coupled);
716         put_cpu();
717         while (!cpuidle_coupled_no_cpus_waiting(coupled))
718                 cpu_relax();
719 }
720
721 /**
722  * cpuidle_coupled_allow_idle - allows cpus to enter a coupled state
723  * @coupled: the struct coupled that contains the cpu that is changing state
724  *
725  * Enables coupled cpuidle on a coupled set of cpus.  Used to ensure that
726  * cpu_online_mask doesn't change while cpus are coordinating coupled idle.
727  */
728 static void cpuidle_coupled_allow_idle(struct cpuidle_coupled *coupled)
729 {
730         int cpu = get_cpu();
731
732         /*
733          * Write barrier ensures readers see the new online_count when they
734          * see prevent == 0.
735          */
736         smp_wmb();
737         coupled->prevent--;
738         /* Force cpus out of the prevent loop. */
739         cpuidle_coupled_poke_others(cpu, coupled);
740         put_cpu();
741 }
742
743 static int coupled_cpu_online(unsigned int cpu)
744 {
745         struct cpuidle_device *dev;
746
747         mutex_lock(&cpuidle_lock);
748
749         dev = per_cpu(cpuidle_devices, cpu);
750         if (dev && dev->coupled) {
751                 cpuidle_coupled_update_online_cpus(dev->coupled);
752                 cpuidle_coupled_allow_idle(dev->coupled);
753         }
754
755         mutex_unlock(&cpuidle_lock);
756         return 0;
757 }
758
759 static int coupled_cpu_up_prepare(unsigned int cpu)
760 {
761         struct cpuidle_device *dev;
762
763         mutex_lock(&cpuidle_lock);
764
765         dev = per_cpu(cpuidle_devices, cpu);
766         if (dev && dev->coupled)
767                 cpuidle_coupled_prevent_idle(dev->coupled);
768
769         mutex_unlock(&cpuidle_lock);
770         return 0;
771 }
772
773 static int __init cpuidle_coupled_init(void)
774 {
775         int ret;
776
777         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_CPUIDLE_COUPLED_PREPARE,
778                                         "cpuidle/coupled:prepare",
779                                         coupled_cpu_up_prepare,
780                                         coupled_cpu_online);
781         if (ret)
782                 return ret;
783         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
784                                         "cpuidle/coupled:online",
785                                         coupled_cpu_online,
786                                         coupled_cpu_up_prepare);
787         if (ret < 0)
788                 cpuhp_remove_state_nocalls(CPUHP_CPUIDLE_COUPLED_PREPARE);
789         return ret;
790 }
791 core_initcall(cpuidle_coupled_init);