05c46bae5e55ba920d342e9e0247d65f4d76e36a
[platform/kernel/linux-rpi.git] / kernel / cpu.c
1 /* CPU control.
2  * (C) 2001, 2002, 2003, 2004 Rusty Russell
3  *
4  * This code is licenced under the GPL.
5  */
6 #include <linux/proc_fs.h>
7 #include <linux/smp.h>
8 #include <linux/init.h>
9 #include <linux/notifier.h>
10 #include <linux/sched.h>
11 #include <linux/unistd.h>
12 #include <linux/cpu.h>
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/kthread.h>
15 #include <linux/stop_machine.h>
16 #include <linux/mutex.h>
17 #include <linux/gfp.h>
18 #include <linux/suspend.h>
19
20 #include "smpboot.h"
21
22 #ifdef CONFIG_SMP
23 /* Serializes the updates to cpu_online_mask, cpu_present_mask */
24 static DEFINE_MUTEX(cpu_add_remove_lock);
25
26 /*
27  * The following two API's must be used when attempting
28  * to serialize the updates to cpu_online_mask, cpu_present_mask.
29  */
30 void cpu_maps_update_begin(void)
31 {
32         mutex_lock(&cpu_add_remove_lock);
33 }
34
35 void cpu_maps_update_done(void)
36 {
37         mutex_unlock(&cpu_add_remove_lock);
38 }
39
40 static RAW_NOTIFIER_HEAD(cpu_chain);
41
42 /* If set, cpu_up and cpu_down will return -EBUSY and do nothing.
43  * Should always be manipulated under cpu_add_remove_lock
44  */
45 static int cpu_hotplug_disabled;
46
47 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
48
49 static struct {
50         struct task_struct *active_writer;
51         struct mutex lock; /* Synchronizes accesses to refcount, */
52         /*
53          * Also blocks the new readers during
54          * an ongoing cpu hotplug operation.
55          */
56         int refcount;
57 } cpu_hotplug = {
58         .active_writer = NULL,
59         .lock = __MUTEX_INITIALIZER(cpu_hotplug.lock),
60         .refcount = 0,
61 };
62
63 void get_online_cpus(void)
64 {
65         might_sleep();
66         if (cpu_hotplug.active_writer == current)
67                 return;
68         mutex_lock(&cpu_hotplug.lock);
69         cpu_hotplug.refcount++;
70         mutex_unlock(&cpu_hotplug.lock);
71
72 }
73 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_online_cpus);
74
75 void put_online_cpus(void)
76 {
77         if (cpu_hotplug.active_writer == current)
78                 return;
79         mutex_lock(&cpu_hotplug.lock);
80         if (!--cpu_hotplug.refcount && unlikely(cpu_hotplug.active_writer))
81                 wake_up_process(cpu_hotplug.active_writer);
82         mutex_unlock(&cpu_hotplug.lock);
83
84 }
85 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_online_cpus);
86
87 /*
88  * This ensures that the hotplug operation can begin only when the
89  * refcount goes to zero.
90  *
91  * Note that during a cpu-hotplug operation, the new readers, if any,
92  * will be blocked by the cpu_hotplug.lock
93  *
94  * Since cpu_hotplug_begin() is always called after invoking
95  * cpu_maps_update_begin(), we can be sure that only one writer is active.
96  *
97  * Note that theoretically, there is a possibility of a livelock:
98  * - Refcount goes to zero, last reader wakes up the sleeping
99  *   writer.
100  * - Last reader unlocks the cpu_hotplug.lock.
101  * - A new reader arrives at this moment, bumps up the refcount.
102  * - The writer acquires the cpu_hotplug.lock finds the refcount
103  *   non zero and goes to sleep again.
104  *
105  * However, this is very difficult to achieve in practice since
106  * get_online_cpus() not an api which is called all that often.
107  *
108  */
109 static void cpu_hotplug_begin(void)
110 {
111         cpu_hotplug.active_writer = current;
112
113         for (;;) {
114                 mutex_lock(&cpu_hotplug.lock);
115                 if (likely(!cpu_hotplug.refcount))
116                         break;
117                 __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
118                 mutex_unlock(&cpu_hotplug.lock);
119                 schedule();
120         }
121 }
122
123 static void cpu_hotplug_done(void)
124 {
125         cpu_hotplug.active_writer = NULL;
126         mutex_unlock(&cpu_hotplug.lock);
127 }
128
129 #else /* #if CONFIG_HOTPLUG_CPU */
130 static void cpu_hotplug_begin(void) {}
131 static void cpu_hotplug_done(void) {}
132 #endif  /* #else #if CONFIG_HOTPLUG_CPU */
133
134 /* Need to know about CPUs going up/down? */
135 int __ref register_cpu_notifier(struct notifier_block *nb)
136 {
137         int ret;
138         cpu_maps_update_begin();
139         ret = raw_notifier_chain_register(&cpu_chain, nb);
140         cpu_maps_update_done();
141         return ret;
142 }
143
144 static int __cpu_notify(unsigned long val, void *v, int nr_to_call,
145                         int *nr_calls)
146 {
147         int ret;
148
149         ret = __raw_notifier_call_chain(&cpu_chain, val, v, nr_to_call,
150                                         nr_calls);
151
152         return notifier_to_errno(ret);
153 }
154
155 static int cpu_notify(unsigned long val, void *v)
156 {
157         return __cpu_notify(val, v, -1, NULL);
158 }
159
160 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
161
162 static void cpu_notify_nofail(unsigned long val, void *v)
163 {
164         BUG_ON(cpu_notify(val, v));
165 }
166 EXPORT_SYMBOL(register_cpu_notifier);
167
168 void __ref unregister_cpu_notifier(struct notifier_block *nb)
169 {
170         cpu_maps_update_begin();
171         raw_notifier_chain_unregister(&cpu_chain, nb);
172         cpu_maps_update_done();
173 }
174 EXPORT_SYMBOL(unregister_cpu_notifier);
175
176 static inline void check_for_tasks(int cpu)
177 {
178         struct task_struct *p;
179
180         write_lock_irq(&tasklist_lock);
181         for_each_process(p) {
182                 if (task_cpu(p) == cpu && p->state == TASK_RUNNING &&
183                     (p->utime || p->stime))
184                         printk(KERN_WARNING "Task %s (pid = %d) is on cpu %d "
185                                 "(state = %ld, flags = %x)\n",
186                                 p->comm, task_pid_nr(p), cpu,
187                                 p->state, p->flags);
188         }
189         write_unlock_irq(&tasklist_lock);
190 }
191
192 struct take_cpu_down_param {
193         unsigned long mod;
194         void *hcpu;
195 };
196
197 /* Take this CPU down. */
198 static int __ref take_cpu_down(void *_param)
199 {
200         struct take_cpu_down_param *param = _param;
201         int err;
202
203         /* Ensure this CPU doesn't handle any more interrupts. */
204         err = __cpu_disable();
205         if (err < 0)
206                 return err;
207
208         cpu_notify(CPU_DYING | param->mod, param->hcpu);
209         return 0;
210 }
211
212 /* Requires cpu_add_remove_lock to be held */
213 static int __ref _cpu_down(unsigned int cpu, int tasks_frozen)
214 {
215         int err, nr_calls = 0;
216         void *hcpu = (void *)(long)cpu;
217         unsigned long mod = tasks_frozen ? CPU_TASKS_FROZEN : 0;
218         struct take_cpu_down_param tcd_param = {
219                 .mod = mod,
220                 .hcpu = hcpu,
221         };
222
223         if (num_online_cpus() == 1)
224                 return -EBUSY;
225
226         if (!cpu_online(cpu))
227                 return -EINVAL;
228
229         cpu_hotplug_begin();
230
231         err = __cpu_notify(CPU_DOWN_PREPARE | mod, hcpu, -1, &nr_calls);
232         if (err) {
233                 nr_calls--;
234                 __cpu_notify(CPU_DOWN_FAILED | mod, hcpu, nr_calls, NULL);
235                 printk("%s: attempt to take down CPU %u failed\n",
236                                 __func__, cpu);
237                 goto out_release;
238         }
239
240         err = __stop_machine(take_cpu_down, &tcd_param, cpumask_of(cpu));
241         if (err) {
242                 /* CPU didn't die: tell everyone.  Can't complain. */
243                 cpu_notify_nofail(CPU_DOWN_FAILED | mod, hcpu);
244
245                 goto out_release;
246         }
247         BUG_ON(cpu_online(cpu));
248
249         /*
250          * The migration_call() CPU_DYING callback will have removed all
251          * runnable tasks from the cpu, there's only the idle task left now
252          * that the migration thread is done doing the stop_machine thing.
253          *
254          * Wait for the stop thread to go away.
255          */
256         while (!idle_cpu(cpu))
257                 cpu_relax();
258
259         /* This actually kills the CPU. */
260         __cpu_die(cpu);
261
262         /* CPU is completely dead: tell everyone.  Too late to complain. */
263         cpu_notify_nofail(CPU_DEAD | mod, hcpu);
264
265         check_for_tasks(cpu);
266
267 out_release:
268         cpu_hotplug_done();
269         if (!err)
270                 cpu_notify_nofail(CPU_POST_DEAD | mod, hcpu);
271         return err;
272 }
273
274 int __ref cpu_down(unsigned int cpu)
275 {
276         int err;
277
278         cpu_maps_update_begin();
279
280         if (cpu_hotplug_disabled) {
281                 err = -EBUSY;
282                 goto out;
283         }
284
285         err = _cpu_down(cpu, 0);
286
287 out:
288         cpu_maps_update_done();
289         return err;
290 }
291 EXPORT_SYMBOL(cpu_down);
292 #endif /*CONFIG_HOTPLUG_CPU*/
293
294 /* Requires cpu_add_remove_lock to be held */
295 static int __cpuinit _cpu_up(unsigned int cpu, int tasks_frozen)
296 {
297         int ret, nr_calls = 0;
298         void *hcpu = (void *)(long)cpu;
299         unsigned long mod = tasks_frozen ? CPU_TASKS_FROZEN : 0;
300
301         if (cpu_online(cpu) || !cpu_present(cpu))
302                 return -EINVAL;
303
304         cpu_hotplug_begin();
305
306         ret = smpboot_prepare(cpu);
307         if (ret)
308                 goto out;
309
310         ret = __cpu_notify(CPU_UP_PREPARE | mod, hcpu, -1, &nr_calls);
311         if (ret) {
312                 nr_calls--;
313                 printk(KERN_WARNING "%s: attempt to bring up CPU %u failed\n",
314                                 __func__, cpu);
315                 goto out_notify;
316         }
317
318         /* Arch-specific enabling code. */
319         ret = __cpu_up(cpu, idle_thread_get(cpu));
320         if (ret != 0)
321                 goto out_notify;
322         BUG_ON(!cpu_online(cpu));
323
324         /* Now call notifier in preparation. */
325         cpu_notify(CPU_ONLINE | mod, hcpu);
326
327 out_notify:
328         if (ret != 0)
329                 __cpu_notify(CPU_UP_CANCELED | mod, hcpu, nr_calls, NULL);
330 out:
331         cpu_hotplug_done();
332
333         return ret;
334 }
335
336 int __cpuinit cpu_up(unsigned int cpu)
337 {
338         int err = 0;
339
340 #ifdef  CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
341         int nid;
342         pg_data_t       *pgdat;
343 #endif
344
345         if (!cpu_possible(cpu)) {
346                 printk(KERN_ERR "can't online cpu %d because it is not "
347                         "configured as may-hotadd at boot time\n", cpu);
348 #if defined(CONFIG_IA64)
349                 printk(KERN_ERR "please check additional_cpus= boot "
350                                 "parameter\n");
351 #endif
352                 return -EINVAL;
353         }
354
355 #ifdef  CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
356         nid = cpu_to_node(cpu);
357         if (!node_online(nid)) {
358                 err = mem_online_node(nid);
359                 if (err)
360                         return err;
361         }
362
363         pgdat = NODE_DATA(nid);
364         if (!pgdat) {
365                 printk(KERN_ERR
366                         "Can't online cpu %d due to NULL pgdat\n", cpu);
367                 return -ENOMEM;
368         }
369
370         if (pgdat->node_zonelists->_zonerefs->zone == NULL) {
371                 mutex_lock(&zonelists_mutex);
372                 build_all_zonelists(NULL);
373                 mutex_unlock(&zonelists_mutex);
374         }
375 #endif
376
377         cpu_maps_update_begin();
378
379         if (cpu_hotplug_disabled) {
380                 err = -EBUSY;
381                 goto out;
382         }
383
384         err = _cpu_up(cpu, 0);
385
386 out:
387         cpu_maps_update_done();
388         return err;
389 }
390 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_up);
391
392 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP_SMP
393 static cpumask_var_t frozen_cpus;
394
395 void __weak arch_disable_nonboot_cpus_begin(void)
396 {
397 }
398
399 void __weak arch_disable_nonboot_cpus_end(void)
400 {
401 }
402
403 int disable_nonboot_cpus(void)
404 {
405         int cpu, first_cpu, error = 0;
406
407         cpu_maps_update_begin();
408         first_cpu = cpumask_first(cpu_online_mask);
409         /*
410          * We take down all of the non-boot CPUs in one shot to avoid races
411          * with the userspace trying to use the CPU hotplug at the same time
412          */
413         cpumask_clear(frozen_cpus);
414         arch_disable_nonboot_cpus_begin();
415
416         printk("Disabling non-boot CPUs ...\n");
417         for_each_online_cpu(cpu) {
418                 if (cpu == first_cpu)
419                         continue;
420                 error = _cpu_down(cpu, 1);
421                 if (!error)
422                         cpumask_set_cpu(cpu, frozen_cpus);
423                 else {
424                         printk(KERN_ERR "Error taking CPU%d down: %d\n",
425                                 cpu, error);
426                         break;
427                 }
428         }
429
430         arch_disable_nonboot_cpus_end();
431
432         if (!error) {
433                 BUG_ON(num_online_cpus() > 1);
434                 /* Make sure the CPUs won't be enabled by someone else */
435                 cpu_hotplug_disabled = 1;
436         } else {
437                 printk(KERN_ERR "Non-boot CPUs are not disabled\n");
438         }
439         cpu_maps_update_done();
440         return error;
441 }
442
443 void __weak arch_enable_nonboot_cpus_begin(void)
444 {
445 }
446
447 void __weak arch_enable_nonboot_cpus_end(void)
448 {
449 }
450
451 void __ref enable_nonboot_cpus(void)
452 {
453         int cpu, error;
454
455         /* Allow everyone to use the CPU hotplug again */
456         cpu_maps_update_begin();
457         cpu_hotplug_disabled = 0;
458         if (cpumask_empty(frozen_cpus))
459                 goto out;
460
461         printk(KERN_INFO "Enabling non-boot CPUs ...\n");
462
463         arch_enable_nonboot_cpus_begin();
464
465         for_each_cpu(cpu, frozen_cpus) {
466                 error = _cpu_up(cpu, 1);
467                 if (!error) {
468                         printk(KERN_INFO "CPU%d is up\n", cpu);
469                         continue;
470                 }
471                 printk(KERN_WARNING "Error taking CPU%d up: %d\n", cpu, error);
472         }
473
474         arch_enable_nonboot_cpus_end();
475
476         cpumask_clear(frozen_cpus);
477 out:
478         cpu_maps_update_done();
479 }
480
481 static int __init alloc_frozen_cpus(void)
482 {
483         if (!alloc_cpumask_var(&frozen_cpus, GFP_KERNEL|__GFP_ZERO))
484                 return -ENOMEM;
485         return 0;
486 }
487 core_initcall(alloc_frozen_cpus);
488
489 /*
490  * Prevent regular CPU hotplug from racing with the freezer, by disabling CPU
491  * hotplug when tasks are about to be frozen. Also, don't allow the freezer
492  * to continue until any currently running CPU hotplug operation gets
493  * completed.
494  * To modify the 'cpu_hotplug_disabled' flag, we need to acquire the
495  * 'cpu_add_remove_lock'. And this same lock is also taken by the regular
496  * CPU hotplug path and released only after it is complete. Thus, we
497  * (and hence the freezer) will block here until any currently running CPU
498  * hotplug operation gets completed.
499  */
500 void cpu_hotplug_disable_before_freeze(void)
501 {
502         cpu_maps_update_begin();
503         cpu_hotplug_disabled = 1;
504         cpu_maps_update_done();
505 }
506
507
508 /*
509  * When tasks have been thawed, re-enable regular CPU hotplug (which had been
510  * disabled while beginning to freeze tasks).
511  */
512 void cpu_hotplug_enable_after_thaw(void)
513 {
514         cpu_maps_update_begin();
515         cpu_hotplug_disabled = 0;
516         cpu_maps_update_done();
517 }
518
519 /*
520  * When callbacks for CPU hotplug notifications are being executed, we must
521  * ensure that the state of the system with respect to the tasks being frozen
522  * or not, as reported by the notification, remains unchanged *throughout the
523  * duration* of the execution of the callbacks.
524  * Hence we need to prevent the freezer from racing with regular CPU hotplug.
525  *
526  * This synchronization is implemented by mutually excluding regular CPU
527  * hotplug and Suspend/Hibernate call paths by hooking onto the Suspend/
528  * Hibernate notifications.
529  */
530 static int
531 cpu_hotplug_pm_callback(struct notifier_block *nb,
532                         unsigned long action, void *ptr)
533 {
534         switch (action) {
535
536         case PM_SUSPEND_PREPARE:
537         case PM_HIBERNATION_PREPARE:
538                 cpu_hotplug_disable_before_freeze();
539                 break;
540
541         case PM_POST_SUSPEND:
542         case PM_POST_HIBERNATION:
543                 cpu_hotplug_enable_after_thaw();
544                 break;
545
546         default:
547                 return NOTIFY_DONE;
548         }
549
550         return NOTIFY_OK;
551 }
552
553
554 static int __init cpu_hotplug_pm_sync_init(void)
555 {
556         pm_notifier(cpu_hotplug_pm_callback, 0);
557         return 0;
558 }
559 core_initcall(cpu_hotplug_pm_sync_init);
560
561 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP_SMP */
562
563 /**
564  * notify_cpu_starting(cpu) - call the CPU_STARTING notifiers
565  * @cpu: cpu that just started
566  *
567  * This function calls the cpu_chain notifiers with CPU_STARTING.
568  * It must be called by the arch code on the new cpu, before the new cpu
569  * enables interrupts and before the "boot" cpu returns from __cpu_up().
570  */
571 void __cpuinit notify_cpu_starting(unsigned int cpu)
572 {
573         unsigned long val = CPU_STARTING;
574
575 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP_SMP
576         if (frozen_cpus != NULL && cpumask_test_cpu(cpu, frozen_cpus))
577                 val = CPU_STARTING_FROZEN;
578 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP_SMP */
579         cpu_notify(val, (void *)(long)cpu);
580 }
581
582 #endif /* CONFIG_SMP */
583
584 /*
585  * cpu_bit_bitmap[] is a special, "compressed" data structure that
586  * represents all NR_CPUS bits binary values of 1<<nr.
587  *
588  * It is used by cpumask_of() to get a constant address to a CPU
589  * mask value that has a single bit set only.
590  */
591
592 /* cpu_bit_bitmap[0] is empty - so we can back into it */
593 #define MASK_DECLARE_1(x)       [x+1][0] = (1UL << (x))
594 #define MASK_DECLARE_2(x)       MASK_DECLARE_1(x), MASK_DECLARE_1(x+1)
595 #define MASK_DECLARE_4(x)       MASK_DECLARE_2(x), MASK_DECLARE_2(x+2)
596 #define MASK_DECLARE_8(x)       MASK_DECLARE_4(x), MASK_DECLARE_4(x+4)
597
598 const unsigned long cpu_bit_bitmap[BITS_PER_LONG+1][BITS_TO_LONGS(NR_CPUS)] = {
599
600         MASK_DECLARE_8(0),      MASK_DECLARE_8(8),
601         MASK_DECLARE_8(16),     MASK_DECLARE_8(24),
602 #if BITS_PER_LONG > 32
603         MASK_DECLARE_8(32),     MASK_DECLARE_8(40),
604         MASK_DECLARE_8(48),     MASK_DECLARE_8(56),
605 #endif
606 };
607 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_bit_bitmap);
608
609 const DECLARE_BITMAP(cpu_all_bits, NR_CPUS) = CPU_BITS_ALL;
610 EXPORT_SYMBOL(cpu_all_bits);
611
612 #ifdef CONFIG_INIT_ALL_POSSIBLE
613 static DECLARE_BITMAP(cpu_possible_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly
614         = CPU_BITS_ALL;
615 #else
616 static DECLARE_BITMAP(cpu_possible_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
617 #endif
618 const struct cpumask *const cpu_possible_mask = to_cpumask(cpu_possible_bits);
619 EXPORT_SYMBOL(cpu_possible_mask);
620
621 static DECLARE_BITMAP(cpu_online_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
622 const struct cpumask *const cpu_online_mask = to_cpumask(cpu_online_bits);
623 EXPORT_SYMBOL(cpu_online_mask);
624
625 static DECLARE_BITMAP(cpu_present_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
626 const struct cpumask *const cpu_present_mask = to_cpumask(cpu_present_bits);
627 EXPORT_SYMBOL(cpu_present_mask);
628
629 static DECLARE_BITMAP(cpu_active_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
630 const struct cpumask *const cpu_active_mask = to_cpumask(cpu_active_bits);
631 EXPORT_SYMBOL(cpu_active_mask);
632
633 void set_cpu_possible(unsigned int cpu, bool possible)
634 {
635         if (possible)
636                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_possible_bits));
637         else
638                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_possible_bits));
639 }
640
641 void set_cpu_present(unsigned int cpu, bool present)
642 {
643         if (present)
644                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_present_bits));
645         else
646                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_present_bits));
647 }
648
649 void set_cpu_online(unsigned int cpu, bool online)
650 {
651         if (online)
652                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_online_bits));
653         else
654                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_online_bits));
655 }
656
657 void set_cpu_active(unsigned int cpu, bool active)
658 {
659         if (active)
660                 cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_active_bits));
661         else
662                 cpumask_clear_cpu(cpu, to_cpumask(cpu_active_bits));
663 }
664
665 void init_cpu_present(const struct cpumask *src)
666 {
667         cpumask_copy(to_cpumask(cpu_present_bits), src);
668 }
669
670 void init_cpu_possible(const struct cpumask *src)
671 {
672         cpumask_copy(to_cpumask(cpu_possible_bits), src);
673 }
674
675 void init_cpu_online(const struct cpumask *src)
676 {
677         cpumask_copy(to_cpumask(cpu_online_bits), src);
678 }