kernel/resource: refactor __request_region to allow external locking
[platform/kernel/linux-starfive.git] / kernel / smp.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Generic helpers for smp ipi calls
4  *
5  * (C) Jens Axboe <jens.axboe@oracle.com> 2008
6  */
7
8 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
9
10 #include <linux/irq_work.h>
11 #include <linux/rcupdate.h>
12 #include <linux/rculist.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/percpu.h>
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/smp.h>
20 #include <linux/cpu.h>
21 #include <linux/sched.h>
22 #include <linux/sched/idle.h>
23 #include <linux/hypervisor.h>
24 #include <linux/sched/clock.h>
25 #include <linux/nmi.h>
26 #include <linux/sched/debug.h>
27 #include <linux/jump_label.h>
28
29 #include "smpboot.h"
30 #include "sched/smp.h"
31
32 #define CSD_TYPE(_csd)  ((_csd)->node.u_flags & CSD_FLAG_TYPE_MASK)
33
34 #ifdef CONFIG_CSD_LOCK_WAIT_DEBUG
35 union cfd_seq_cnt {
36         u64             val;
37         struct {
38                 u64     src:16;
39                 u64     dst:16;
40 #define CFD_SEQ_NOCPU   0xffff
41                 u64     type:4;
42 #define CFD_SEQ_QUEUE   0
43 #define CFD_SEQ_IPI     1
44 #define CFD_SEQ_NOIPI   2
45 #define CFD_SEQ_PING    3
46 #define CFD_SEQ_PINGED  4
47 #define CFD_SEQ_HANDLE  5
48 #define CFD_SEQ_DEQUEUE 6
49 #define CFD_SEQ_IDLE    7
50 #define CFD_SEQ_GOTIPI  8
51 #define CFD_SEQ_HDLEND  9
52                 u64     cnt:28;
53         }               u;
54 };
55
56 static char *seq_type[] = {
57         [CFD_SEQ_QUEUE]         = "queue",
58         [CFD_SEQ_IPI]           = "ipi",
59         [CFD_SEQ_NOIPI]         = "noipi",
60         [CFD_SEQ_PING]          = "ping",
61         [CFD_SEQ_PINGED]        = "pinged",
62         [CFD_SEQ_HANDLE]        = "handle",
63         [CFD_SEQ_DEQUEUE]       = "dequeue (src CPU 0 == empty)",
64         [CFD_SEQ_IDLE]          = "idle",
65         [CFD_SEQ_GOTIPI]        = "gotipi",
66         [CFD_SEQ_HDLEND]        = "hdlend (src CPU 0 == early)",
67 };
68
69 struct cfd_seq_local {
70         u64     ping;
71         u64     pinged;
72         u64     handle;
73         u64     dequeue;
74         u64     idle;
75         u64     gotipi;
76         u64     hdlend;
77 };
78 #endif
79
80 struct cfd_percpu {
81         call_single_data_t      csd;
82 #ifdef CONFIG_CSD_LOCK_WAIT_DEBUG
83         u64     seq_queue;
84         u64     seq_ipi;
85         u64     seq_noipi;
86 #endif
87 };
88
89 struct call_function_data {
90         struct cfd_percpu       __percpu *pcpu;
91         cpumask_var_t           cpumask;
92         cpumask_var_t           cpumask_ipi;
93 };
94
95 static DEFINE_PER_CPU_ALIGNED(struct call_function_data, cfd_data);
96
97 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct llist_head, call_single_queue);
98
99 static void flush_smp_call_function_queue(bool warn_cpu_offline);
100
101 int smpcfd_prepare_cpu(unsigned int cpu)
102 {
103         struct call_function_data *cfd = &per_cpu(cfd_data, cpu);
104
105         if (!zalloc_cpumask_var_node(&cfd->cpumask, GFP_KERNEL,
106                                      cpu_to_node(cpu)))
107                 return -ENOMEM;
108         if (!zalloc_cpumask_var_node(&cfd->cpumask_ipi, GFP_KERNEL,
109                                      cpu_to_node(cpu))) {
110                 free_cpumask_var(cfd->cpumask);
111                 return -ENOMEM;
112         }
113         cfd->pcpu = alloc_percpu(struct cfd_percpu);
114         if (!cfd->pcpu) {
115                 free_cpumask_var(cfd->cpumask);
116                 free_cpumask_var(cfd->cpumask_ipi);
117                 return -ENOMEM;
118         }
119
120         return 0;
121 }
122
123 int smpcfd_dead_cpu(unsigned int cpu)
124 {
125         struct call_function_data *cfd = &per_cpu(cfd_data, cpu);
126
127         free_cpumask_var(cfd->cpumask);
128         free_cpumask_var(cfd->cpumask_ipi);
129         free_percpu(cfd->pcpu);
130         return 0;
131 }
132
133 int smpcfd_dying_cpu(unsigned int cpu)
134 {
135         /*
136          * The IPIs for the smp-call-function callbacks queued by other
137          * CPUs might arrive late, either due to hardware latencies or
138          * because this CPU disabled interrupts (inside stop-machine)
139          * before the IPIs were sent. So flush out any pending callbacks
140          * explicitly (without waiting for the IPIs to arrive), to
141          * ensure that the outgoing CPU doesn't go offline with work
142          * still pending.
143          */
144         flush_smp_call_function_queue(false);
145         irq_work_run();
146         return 0;
147 }
148
149 void __init call_function_init(void)
150 {
151         int i;
152
153         for_each_possible_cpu(i)
154                 init_llist_head(&per_cpu(call_single_queue, i));
155
156         smpcfd_prepare_cpu(smp_processor_id());
157 }
158
159 #ifdef CONFIG_CSD_LOCK_WAIT_DEBUG
160
161 static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(csdlock_debug_enabled);
162 static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(csdlock_debug_extended);
163
164 static int __init csdlock_debug(char *str)
165 {
166         unsigned int val = 0;
167
168         if (str && !strcmp(str, "ext")) {
169                 val = 1;
170                 static_branch_enable(&csdlock_debug_extended);
171         } else
172                 get_option(&str, &val);
173
174         if (val)
175                 static_branch_enable(&csdlock_debug_enabled);
176
177         return 0;
178 }
179 early_param("csdlock_debug", csdlock_debug);
180
181 static DEFINE_PER_CPU(call_single_data_t *, cur_csd);
182 static DEFINE_PER_CPU(smp_call_func_t, cur_csd_func);
183 static DEFINE_PER_CPU(void *, cur_csd_info);
184 static DEFINE_PER_CPU(struct cfd_seq_local, cfd_seq_local);
185
186 #define CSD_LOCK_TIMEOUT (5ULL * NSEC_PER_SEC)
187 static atomic_t csd_bug_count = ATOMIC_INIT(0);
188 static u64 cfd_seq;
189
190 #define CFD_SEQ(s, d, t, c)     \
191         (union cfd_seq_cnt){ .u.src = s, .u.dst = d, .u.type = t, .u.cnt = c }
192
193 static u64 cfd_seq_inc(unsigned int src, unsigned int dst, unsigned int type)
194 {
195         union cfd_seq_cnt new, old;
196
197         new = CFD_SEQ(src, dst, type, 0);
198
199         do {
200                 old.val = READ_ONCE(cfd_seq);
201                 new.u.cnt = old.u.cnt + 1;
202         } while (cmpxchg(&cfd_seq, old.val, new.val) != old.val);
203
204         return old.val;
205 }
206
207 #define cfd_seq_store(var, src, dst, type)                              \
208         do {                                                            \
209                 if (static_branch_unlikely(&csdlock_debug_extended))    \
210                         var = cfd_seq_inc(src, dst, type);              \
211         } while (0)
212
213 /* Record current CSD work for current CPU, NULL to erase. */
214 static void __csd_lock_record(call_single_data_t *csd)
215 {
216         if (!csd) {
217                 smp_mb(); /* NULL cur_csd after unlock. */
218                 __this_cpu_write(cur_csd, NULL);
219                 return;
220         }
221         __this_cpu_write(cur_csd_func, csd->func);
222         __this_cpu_write(cur_csd_info, csd->info);
223         smp_wmb(); /* func and info before csd. */
224         __this_cpu_write(cur_csd, csd);
225         smp_mb(); /* Update cur_csd before function call. */
226                   /* Or before unlock, as the case may be. */
227 }
228
229 static __always_inline void csd_lock_record(call_single_data_t *csd)
230 {
231         if (static_branch_unlikely(&csdlock_debug_enabled))
232                 __csd_lock_record(csd);
233 }
234
235 static int csd_lock_wait_getcpu(call_single_data_t *csd)
236 {
237         unsigned int csd_type;
238
239         csd_type = CSD_TYPE(csd);
240         if (csd_type == CSD_TYPE_ASYNC || csd_type == CSD_TYPE_SYNC)
241                 return csd->node.dst; /* Other CSD_TYPE_ values might not have ->dst. */
242         return -1;
243 }
244
245 static void cfd_seq_data_add(u64 val, unsigned int src, unsigned int dst,
246                              unsigned int type, union cfd_seq_cnt *data,
247                              unsigned int *n_data, unsigned int now)
248 {
249         union cfd_seq_cnt new[2];
250         unsigned int i, j, k;
251
252         new[0].val = val;
253         new[1] = CFD_SEQ(src, dst, type, new[0].u.cnt + 1);
254
255         for (i = 0; i < 2; i++) {
256                 if (new[i].u.cnt <= now)
257                         new[i].u.cnt |= 0x80000000U;
258                 for (j = 0; j < *n_data; j++) {
259                         if (new[i].u.cnt == data[j].u.cnt) {
260                                 /* Direct read value trumps generated one. */
261                                 if (i == 0)
262                                         data[j].val = new[i].val;
263                                 break;
264                         }
265                         if (new[i].u.cnt < data[j].u.cnt) {
266                                 for (k = *n_data; k > j; k--)
267                                         data[k].val = data[k - 1].val;
268                                 data[j].val = new[i].val;
269                                 (*n_data)++;
270                                 break;
271                         }
272                 }
273                 if (j == *n_data) {
274                         data[j].val = new[i].val;
275                         (*n_data)++;
276                 }
277         }
278 }
279
280 static const char *csd_lock_get_type(unsigned int type)
281 {
282         return (type >= ARRAY_SIZE(seq_type)) ? "?" : seq_type[type];
283 }
284
285 static void csd_lock_print_extended(call_single_data_t *csd, int cpu)
286 {
287         struct cfd_seq_local *seq = &per_cpu(cfd_seq_local, cpu);
288         unsigned int srccpu = csd->node.src;
289         struct call_function_data *cfd = per_cpu_ptr(&cfd_data, srccpu);
290         struct cfd_percpu *pcpu = per_cpu_ptr(cfd->pcpu, cpu);
291         unsigned int now;
292         union cfd_seq_cnt data[2 * ARRAY_SIZE(seq_type)];
293         unsigned int n_data = 0, i;
294
295         data[0].val = READ_ONCE(cfd_seq);
296         now = data[0].u.cnt;
297
298         cfd_seq_data_add(pcpu->seq_queue,                       srccpu, cpu,           CFD_SEQ_QUEUE,  data, &n_data, now);
299         cfd_seq_data_add(pcpu->seq_ipi,                         srccpu, cpu,           CFD_SEQ_IPI,    data, &n_data, now);
300         cfd_seq_data_add(pcpu->seq_noipi,                       srccpu, cpu,           CFD_SEQ_NOIPI,  data, &n_data, now);
301
302         cfd_seq_data_add(per_cpu(cfd_seq_local.ping, srccpu),   srccpu, CFD_SEQ_NOCPU, CFD_SEQ_PING,   data, &n_data, now);
303         cfd_seq_data_add(per_cpu(cfd_seq_local.pinged, srccpu), srccpu, CFD_SEQ_NOCPU, CFD_SEQ_PINGED, data, &n_data, now);
304
305         cfd_seq_data_add(seq->idle,    CFD_SEQ_NOCPU, cpu, CFD_SEQ_IDLE,    data, &n_data, now);
306         cfd_seq_data_add(seq->gotipi,  CFD_SEQ_NOCPU, cpu, CFD_SEQ_GOTIPI,  data, &n_data, now);
307         cfd_seq_data_add(seq->handle,  CFD_SEQ_NOCPU, cpu, CFD_SEQ_HANDLE,  data, &n_data, now);
308         cfd_seq_data_add(seq->dequeue, CFD_SEQ_NOCPU, cpu, CFD_SEQ_DEQUEUE, data, &n_data, now);
309         cfd_seq_data_add(seq->hdlend,  CFD_SEQ_NOCPU, cpu, CFD_SEQ_HDLEND,  data, &n_data, now);
310
311         for (i = 0; i < n_data; i++) {
312                 pr_alert("\tcsd: cnt(%07x): %04x->%04x %s\n",
313                          data[i].u.cnt & ~0x80000000U, data[i].u.src,
314                          data[i].u.dst, csd_lock_get_type(data[i].u.type));
315         }
316         pr_alert("\tcsd: cnt now: %07x\n", now);
317 }
318
319 /*
320  * Complain if too much time spent waiting.  Note that only
321  * the CSD_TYPE_SYNC/ASYNC types provide the destination CPU,
322  * so waiting on other types gets much less information.
323  */
324 static bool csd_lock_wait_toolong(call_single_data_t *csd, u64 ts0, u64 *ts1, int *bug_id)
325 {
326         int cpu = -1;
327         int cpux;
328         bool firsttime;
329         u64 ts2, ts_delta;
330         call_single_data_t *cpu_cur_csd;
331         unsigned int flags = READ_ONCE(csd->node.u_flags);
332
333         if (!(flags & CSD_FLAG_LOCK)) {
334                 if (!unlikely(*bug_id))
335                         return true;
336                 cpu = csd_lock_wait_getcpu(csd);
337                 pr_alert("csd: CSD lock (#%d) got unstuck on CPU#%02d, CPU#%02d released the lock.\n",
338                          *bug_id, raw_smp_processor_id(), cpu);
339                 return true;
340         }
341
342         ts2 = sched_clock();
343         ts_delta = ts2 - *ts1;
344         if (likely(ts_delta <= CSD_LOCK_TIMEOUT))
345                 return false;
346
347         firsttime = !*bug_id;
348         if (firsttime)
349                 *bug_id = atomic_inc_return(&csd_bug_count);
350         cpu = csd_lock_wait_getcpu(csd);
351         if (WARN_ONCE(cpu < 0 || cpu >= nr_cpu_ids, "%s: cpu = %d\n", __func__, cpu))
352                 cpux = 0;
353         else
354                 cpux = cpu;
355         cpu_cur_csd = smp_load_acquire(&per_cpu(cur_csd, cpux)); /* Before func and info. */
356         pr_alert("csd: %s non-responsive CSD lock (#%d) on CPU#%d, waiting %llu ns for CPU#%02d %pS(%ps).\n",
357                  firsttime ? "Detected" : "Continued", *bug_id, raw_smp_processor_id(), ts2 - ts0,
358                  cpu, csd->func, csd->info);
359         if (cpu_cur_csd && csd != cpu_cur_csd) {
360                 pr_alert("\tcsd: CSD lock (#%d) handling prior %pS(%ps) request.\n",
361                          *bug_id, READ_ONCE(per_cpu(cur_csd_func, cpux)),
362                          READ_ONCE(per_cpu(cur_csd_info, cpux)));
363         } else {
364                 pr_alert("\tcsd: CSD lock (#%d) %s.\n",
365                          *bug_id, !cpu_cur_csd ? "unresponsive" : "handling this request");
366         }
367         if (cpu >= 0) {
368                 if (static_branch_unlikely(&csdlock_debug_extended))
369                         csd_lock_print_extended(csd, cpu);
370                 if (!trigger_single_cpu_backtrace(cpu))
371                         dump_cpu_task(cpu);
372                 if (!cpu_cur_csd) {
373                         pr_alert("csd: Re-sending CSD lock (#%d) IPI from CPU#%02d to CPU#%02d\n", *bug_id, raw_smp_processor_id(), cpu);
374                         arch_send_call_function_single_ipi(cpu);
375                 }
376         }
377         dump_stack();
378         *ts1 = ts2;
379
380         return false;
381 }
382
383 /*
384  * csd_lock/csd_unlock used to serialize access to per-cpu csd resources
385  *
386  * For non-synchronous ipi calls the csd can still be in use by the
387  * previous function call. For multi-cpu calls its even more interesting
388  * as we'll have to ensure no other cpu is observing our csd.
389  */
390 static void __csd_lock_wait(call_single_data_t *csd)
391 {
392         int bug_id = 0;
393         u64 ts0, ts1;
394
395         ts1 = ts0 = sched_clock();
396         for (;;) {
397                 if (csd_lock_wait_toolong(csd, ts0, &ts1, &bug_id))
398                         break;
399                 cpu_relax();
400         }
401         smp_acquire__after_ctrl_dep();
402 }
403
404 static __always_inline void csd_lock_wait(call_single_data_t *csd)
405 {
406         if (static_branch_unlikely(&csdlock_debug_enabled)) {
407                 __csd_lock_wait(csd);
408                 return;
409         }
410
411         smp_cond_load_acquire(&csd->node.u_flags, !(VAL & CSD_FLAG_LOCK));
412 }
413
414 static void __smp_call_single_queue_debug(int cpu, struct llist_node *node)
415 {
416         unsigned int this_cpu = smp_processor_id();
417         struct cfd_seq_local *seq = this_cpu_ptr(&cfd_seq_local);
418         struct call_function_data *cfd = this_cpu_ptr(&cfd_data);
419         struct cfd_percpu *pcpu = per_cpu_ptr(cfd->pcpu, cpu);
420
421         cfd_seq_store(pcpu->seq_queue, this_cpu, cpu, CFD_SEQ_QUEUE);
422         if (llist_add(node, &per_cpu(call_single_queue, cpu))) {
423                 cfd_seq_store(pcpu->seq_ipi, this_cpu, cpu, CFD_SEQ_IPI);
424                 cfd_seq_store(seq->ping, this_cpu, cpu, CFD_SEQ_PING);
425                 send_call_function_single_ipi(cpu);
426                 cfd_seq_store(seq->pinged, this_cpu, cpu, CFD_SEQ_PINGED);
427         } else {
428                 cfd_seq_store(pcpu->seq_noipi, this_cpu, cpu, CFD_SEQ_NOIPI);
429         }
430 }
431 #else
432 #define cfd_seq_store(var, src, dst, type)
433
434 static void csd_lock_record(call_single_data_t *csd)
435 {
436 }
437
438 static __always_inline void csd_lock_wait(call_single_data_t *csd)
439 {
440         smp_cond_load_acquire(&csd->node.u_flags, !(VAL & CSD_FLAG_LOCK));
441 }
442 #endif
443
444 static __always_inline void csd_lock(call_single_data_t *csd)
445 {
446         csd_lock_wait(csd);
447         csd->node.u_flags |= CSD_FLAG_LOCK;
448
449         /*
450          * prevent CPU from reordering the above assignment
451          * to ->flags with any subsequent assignments to other
452          * fields of the specified call_single_data_t structure:
453          */
454         smp_wmb();
455 }
456
457 static __always_inline void csd_unlock(call_single_data_t *csd)
458 {
459         WARN_ON(!(csd->node.u_flags & CSD_FLAG_LOCK));
460
461         /*
462          * ensure we're all done before releasing data:
463          */
464         smp_store_release(&csd->node.u_flags, 0);
465 }
466
467 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(call_single_data_t, csd_data);
468
469 void __smp_call_single_queue(int cpu, struct llist_node *node)
470 {
471 #ifdef CONFIG_CSD_LOCK_WAIT_DEBUG
472         if (static_branch_unlikely(&csdlock_debug_extended)) {
473                 unsigned int type;
474
475                 type = CSD_TYPE(container_of(node, call_single_data_t,
476                                              node.llist));
477                 if (type == CSD_TYPE_SYNC || type == CSD_TYPE_ASYNC) {
478                         __smp_call_single_queue_debug(cpu, node);
479                         return;
480                 }
481         }
482 #endif
483
484         /*
485          * The list addition should be visible before sending the IPI
486          * handler locks the list to pull the entry off it because of
487          * normal cache coherency rules implied by spinlocks.
488          *
489          * If IPIs can go out of order to the cache coherency protocol
490          * in an architecture, sufficient synchronisation should be added
491          * to arch code to make it appear to obey cache coherency WRT
492          * locking and barrier primitives. Generic code isn't really
493          * equipped to do the right thing...
494          */
495         if (llist_add(node, &per_cpu(call_single_queue, cpu)))
496                 send_call_function_single_ipi(cpu);
497 }
498
499 /*
500  * Insert a previously allocated call_single_data_t element
501  * for execution on the given CPU. data must already have
502  * ->func, ->info, and ->flags set.
503  */
504 static int generic_exec_single(int cpu, call_single_data_t *csd)
505 {
506         if (cpu == smp_processor_id()) {
507                 smp_call_func_t func = csd->func;
508                 void *info = csd->info;
509                 unsigned long flags;
510
511                 /*
512                  * We can unlock early even for the synchronous on-stack case,
513                  * since we're doing this from the same CPU..
514                  */
515                 csd_lock_record(csd);
516                 csd_unlock(csd);
517                 local_irq_save(flags);
518                 func(info);
519                 csd_lock_record(NULL);
520                 local_irq_restore(flags);
521                 return 0;
522         }
523
524         if ((unsigned)cpu >= nr_cpu_ids || !cpu_online(cpu)) {
525                 csd_unlock(csd);
526                 return -ENXIO;
527         }
528
529         __smp_call_single_queue(cpu, &csd->node.llist);
530
531         return 0;
532 }
533
534 /**
535  * generic_smp_call_function_single_interrupt - Execute SMP IPI callbacks
536  *
537  * Invoked by arch to handle an IPI for call function single.
538  * Must be called with interrupts disabled.
539  */
540 void generic_smp_call_function_single_interrupt(void)
541 {
542         cfd_seq_store(this_cpu_ptr(&cfd_seq_local)->gotipi, CFD_SEQ_NOCPU,
543                       smp_processor_id(), CFD_SEQ_GOTIPI);
544         flush_smp_call_function_queue(true);
545 }
546
547 /**
548  * flush_smp_call_function_queue - Flush pending smp-call-function callbacks
549  *
550  * @warn_cpu_offline: If set to 'true', warn if callbacks were queued on an
551  *                    offline CPU. Skip this check if set to 'false'.
552  *
553  * Flush any pending smp-call-function callbacks queued on this CPU. This is
554  * invoked by the generic IPI handler, as well as by a CPU about to go offline,
555  * to ensure that all pending IPI callbacks are run before it goes completely
556  * offline.
557  *
558  * Loop through the call_single_queue and run all the queued callbacks.
559  * Must be called with interrupts disabled.
560  */
561 static void flush_smp_call_function_queue(bool warn_cpu_offline)
562 {
563         call_single_data_t *csd, *csd_next;
564         struct llist_node *entry, *prev;
565         struct llist_head *head;
566         static bool warned;
567
568         lockdep_assert_irqs_disabled();
569
570         head = this_cpu_ptr(&call_single_queue);
571         cfd_seq_store(this_cpu_ptr(&cfd_seq_local)->handle, CFD_SEQ_NOCPU,
572                       smp_processor_id(), CFD_SEQ_HANDLE);
573         entry = llist_del_all(head);
574         cfd_seq_store(this_cpu_ptr(&cfd_seq_local)->dequeue,
575                       /* Special meaning of source cpu: 0 == queue empty */
576                       entry ? CFD_SEQ_NOCPU : 0,
577                       smp_processor_id(), CFD_SEQ_DEQUEUE);
578         entry = llist_reverse_order(entry);
579
580         /* There shouldn't be any pending callbacks on an offline CPU. */
581         if (unlikely(warn_cpu_offline && !cpu_online(smp_processor_id()) &&
582                      !warned && !llist_empty(head))) {
583                 warned = true;
584                 WARN(1, "IPI on offline CPU %d\n", smp_processor_id());
585
586                 /*
587                  * We don't have to use the _safe() variant here
588                  * because we are not invoking the IPI handlers yet.
589                  */
590                 llist_for_each_entry(csd, entry, node.llist) {
591                         switch (CSD_TYPE(csd)) {
592                         case CSD_TYPE_ASYNC:
593                         case CSD_TYPE_SYNC:
594                         case CSD_TYPE_IRQ_WORK:
595                                 pr_warn("IPI callback %pS sent to offline CPU\n",
596                                         csd->func);
597                                 break;
598
599                         case CSD_TYPE_TTWU:
600                                 pr_warn("IPI task-wakeup sent to offline CPU\n");
601                                 break;
602
603                         default:
604                                 pr_warn("IPI callback, unknown type %d, sent to offline CPU\n",
605                                         CSD_TYPE(csd));
606                                 break;
607                         }
608                 }
609         }
610
611         /*
612          * First; run all SYNC callbacks, people are waiting for us.
613          */
614         prev = NULL;
615         llist_for_each_entry_safe(csd, csd_next, entry, node.llist) {
616                 /* Do we wait until *after* callback? */
617                 if (CSD_TYPE(csd) == CSD_TYPE_SYNC) {
618                         smp_call_func_t func = csd->func;
619                         void *info = csd->info;
620
621                         if (prev) {
622                                 prev->next = &csd_next->node.llist;
623                         } else {
624                                 entry = &csd_next->node.llist;
625                         }
626
627                         csd_lock_record(csd);
628                         func(info);
629                         csd_unlock(csd);
630                         csd_lock_record(NULL);
631                 } else {
632                         prev = &csd->node.llist;
633                 }
634         }
635
636         if (!entry) {
637                 cfd_seq_store(this_cpu_ptr(&cfd_seq_local)->hdlend,
638                               0, smp_processor_id(),
639                               CFD_SEQ_HDLEND);
640                 return;
641         }
642
643         /*
644          * Second; run all !SYNC callbacks.
645          */
646         prev = NULL;
647         llist_for_each_entry_safe(csd, csd_next, entry, node.llist) {
648                 int type = CSD_TYPE(csd);
649
650                 if (type != CSD_TYPE_TTWU) {
651                         if (prev) {
652                                 prev->next = &csd_next->node.llist;
653                         } else {
654                                 entry = &csd_next->node.llist;
655                         }
656
657                         if (type == CSD_TYPE_ASYNC) {
658                                 smp_call_func_t func = csd->func;
659                                 void *info = csd->info;
660
661                                 csd_lock_record(csd);
662                                 csd_unlock(csd);
663                                 func(info);
664                                 csd_lock_record(NULL);
665                         } else if (type == CSD_TYPE_IRQ_WORK) {
666                                 irq_work_single(csd);
667                         }
668
669                 } else {
670                         prev = &csd->node.llist;
671                 }
672         }
673
674         /*
675          * Third; only CSD_TYPE_TTWU is left, issue those.
676          */
677         if (entry)
678                 sched_ttwu_pending(entry);
679
680         cfd_seq_store(this_cpu_ptr(&cfd_seq_local)->hdlend, CFD_SEQ_NOCPU,
681                       smp_processor_id(), CFD_SEQ_HDLEND);
682 }
683
684 void flush_smp_call_function_from_idle(void)
685 {
686         unsigned long flags;
687
688         if (llist_empty(this_cpu_ptr(&call_single_queue)))
689                 return;
690
691         cfd_seq_store(this_cpu_ptr(&cfd_seq_local)->idle, CFD_SEQ_NOCPU,
692                       smp_processor_id(), CFD_SEQ_IDLE);
693         local_irq_save(flags);
694         flush_smp_call_function_queue(true);
695         if (local_softirq_pending())
696                 do_softirq();
697
698         local_irq_restore(flags);
699 }
700
701 /*
702  * smp_call_function_single - Run a function on a specific CPU
703  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
704  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
705  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
706  *
707  * Returns 0 on success, else a negative status code.
708  */
709 int smp_call_function_single(int cpu, smp_call_func_t func, void *info,
710                              int wait)
711 {
712         call_single_data_t *csd;
713         call_single_data_t csd_stack = {
714                 .node = { .u_flags = CSD_FLAG_LOCK | CSD_TYPE_SYNC, },
715         };
716         int this_cpu;
717         int err;
718
719         /*
720          * prevent preemption and reschedule on another processor,
721          * as well as CPU removal
722          */
723         this_cpu = get_cpu();
724
725         /*
726          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
727          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
728          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
729          * can't happen.
730          */
731         WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
732                      && !oops_in_progress);
733
734         /*
735          * When @wait we can deadlock when we interrupt between llist_add() and
736          * arch_send_call_function_ipi*(); when !@wait we can deadlock due to
737          * csd_lock() on because the interrupt context uses the same csd
738          * storage.
739          */
740         WARN_ON_ONCE(!in_task());
741
742         csd = &csd_stack;
743         if (!wait) {
744                 csd = this_cpu_ptr(&csd_data);
745                 csd_lock(csd);
746         }
747
748         csd->func = func;
749         csd->info = info;
750 #ifdef CONFIG_CSD_LOCK_WAIT_DEBUG
751         csd->node.src = smp_processor_id();
752         csd->node.dst = cpu;
753 #endif
754
755         err = generic_exec_single(cpu, csd);
756
757         if (wait)
758                 csd_lock_wait(csd);
759
760         put_cpu();
761
762         return err;
763 }
764 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_single);
765
766 /**
767  * smp_call_function_single_async(): Run an asynchronous function on a
768  *                               specific CPU.
769  * @cpu: The CPU to run on.
770  * @csd: Pre-allocated and setup data structure
771  *
772  * Like smp_call_function_single(), but the call is asynchonous and
773  * can thus be done from contexts with disabled interrupts.
774  *
775  * The caller passes his own pre-allocated data structure
776  * (ie: embedded in an object) and is responsible for synchronizing it
777  * such that the IPIs performed on the @csd are strictly serialized.
778  *
779  * If the function is called with one csd which has not yet been
780  * processed by previous call to smp_call_function_single_async(), the
781  * function will return immediately with -EBUSY showing that the csd
782  * object is still in progress.
783  *
784  * NOTE: Be careful, there is unfortunately no current debugging facility to
785  * validate the correctness of this serialization.
786  */
787 int smp_call_function_single_async(int cpu, call_single_data_t *csd)
788 {
789         int err = 0;
790
791         preempt_disable();
792
793         if (csd->node.u_flags & CSD_FLAG_LOCK) {
794                 err = -EBUSY;
795                 goto out;
796         }
797
798         csd->node.u_flags = CSD_FLAG_LOCK;
799         smp_wmb();
800
801         err = generic_exec_single(cpu, csd);
802
803 out:
804         preempt_enable();
805
806         return err;
807 }
808 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_function_single_async);
809
810 /*
811  * smp_call_function_any - Run a function on any of the given cpus
812  * @mask: The mask of cpus it can run on.
813  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
814  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
815  * @wait: If true, wait until function has completed.
816  *
817  * Returns 0 on success, else a negative status code (if no cpus were online).
818  *
819  * Selection preference:
820  *      1) current cpu if in @mask
821  *      2) any cpu of current node if in @mask
822  *      3) any other online cpu in @mask
823  */
824 int smp_call_function_any(const struct cpumask *mask,
825                           smp_call_func_t func, void *info, int wait)
826 {
827         unsigned int cpu;
828         const struct cpumask *nodemask;
829         int ret;
830
831         /* Try for same CPU (cheapest) */
832         cpu = get_cpu();
833         if (cpumask_test_cpu(cpu, mask))
834                 goto call;
835
836         /* Try for same node. */
837         nodemask = cpumask_of_node(cpu_to_node(cpu));
838         for (cpu = cpumask_first_and(nodemask, mask); cpu < nr_cpu_ids;
839              cpu = cpumask_next_and(cpu, nodemask, mask)) {
840                 if (cpu_online(cpu))
841                         goto call;
842         }
843
844         /* Any online will do: smp_call_function_single handles nr_cpu_ids. */
845         cpu = cpumask_any_and(mask, cpu_online_mask);
846 call:
847         ret = smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
848         put_cpu();
849         return ret;
850 }
851 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_function_any);
852
853 /*
854  * Flags to be used as scf_flags argument of smp_call_function_many_cond().
855  *
856  * %SCF_WAIT:           Wait until function execution is completed
857  * %SCF_RUN_LOCAL:      Run also locally if local cpu is set in cpumask
858  */
859 #define SCF_WAIT        (1U << 0)
860 #define SCF_RUN_LOCAL   (1U << 1)
861
862 static void smp_call_function_many_cond(const struct cpumask *mask,
863                                         smp_call_func_t func, void *info,
864                                         unsigned int scf_flags,
865                                         smp_cond_func_t cond_func)
866 {
867         int cpu, last_cpu, this_cpu = smp_processor_id();
868         struct call_function_data *cfd;
869         bool wait = scf_flags & SCF_WAIT;
870         bool run_remote = false;
871         bool run_local = false;
872         int nr_cpus = 0;
873
874         lockdep_assert_preemption_disabled();
875
876         /*
877          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
878          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
879          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
880          * can't happen.
881          */
882         if (cpu_online(this_cpu) && !oops_in_progress &&
883             !early_boot_irqs_disabled)
884                 lockdep_assert_irqs_enabled();
885
886         /*
887          * When @wait we can deadlock when we interrupt between llist_add() and
888          * arch_send_call_function_ipi*(); when !@wait we can deadlock due to
889          * csd_lock() on because the interrupt context uses the same csd
890          * storage.
891          */
892         WARN_ON_ONCE(!in_task());
893
894         /* Check if we need local execution. */
895         if ((scf_flags & SCF_RUN_LOCAL) && cpumask_test_cpu(this_cpu, mask))
896                 run_local = true;
897
898         /* Check if we need remote execution, i.e., any CPU excluding this one. */
899         cpu = cpumask_first_and(mask, cpu_online_mask);
900         if (cpu == this_cpu)
901                 cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
902         if (cpu < nr_cpu_ids)
903                 run_remote = true;
904
905         if (run_remote) {
906                 cfd = this_cpu_ptr(&cfd_data);
907                 cpumask_and(cfd->cpumask, mask, cpu_online_mask);
908                 __cpumask_clear_cpu(this_cpu, cfd->cpumask);
909
910                 cpumask_clear(cfd->cpumask_ipi);
911                 for_each_cpu(cpu, cfd->cpumask) {
912                         struct cfd_percpu *pcpu = per_cpu_ptr(cfd->pcpu, cpu);
913                         call_single_data_t *csd = &pcpu->csd;
914
915                         if (cond_func && !cond_func(cpu, info))
916                                 continue;
917
918                         csd_lock(csd);
919                         if (wait)
920                                 csd->node.u_flags |= CSD_TYPE_SYNC;
921                         csd->func = func;
922                         csd->info = info;
923 #ifdef CONFIG_CSD_LOCK_WAIT_DEBUG
924                         csd->node.src = smp_processor_id();
925                         csd->node.dst = cpu;
926 #endif
927                         cfd_seq_store(pcpu->seq_queue, this_cpu, cpu, CFD_SEQ_QUEUE);
928                         if (llist_add(&csd->node.llist, &per_cpu(call_single_queue, cpu))) {
929                                 __cpumask_set_cpu(cpu, cfd->cpumask_ipi);
930                                 nr_cpus++;
931                                 last_cpu = cpu;
932
933                                 cfd_seq_store(pcpu->seq_ipi, this_cpu, cpu, CFD_SEQ_IPI);
934                         } else {
935                                 cfd_seq_store(pcpu->seq_noipi, this_cpu, cpu, CFD_SEQ_NOIPI);
936                         }
937                 }
938
939                 cfd_seq_store(this_cpu_ptr(&cfd_seq_local)->ping, this_cpu, CFD_SEQ_NOCPU, CFD_SEQ_PING);
940
941                 /*
942                  * Choose the most efficient way to send an IPI. Note that the
943                  * number of CPUs might be zero due to concurrent changes to the
944                  * provided mask.
945                  */
946                 if (nr_cpus == 1)
947                         send_call_function_single_ipi(last_cpu);
948                 else if (likely(nr_cpus > 1))
949                         arch_send_call_function_ipi_mask(cfd->cpumask_ipi);
950
951                 cfd_seq_store(this_cpu_ptr(&cfd_seq_local)->pinged, this_cpu, CFD_SEQ_NOCPU, CFD_SEQ_PINGED);
952         }
953
954         if (run_local && (!cond_func || cond_func(this_cpu, info))) {
955                 unsigned long flags;
956
957                 local_irq_save(flags);
958                 func(info);
959                 local_irq_restore(flags);
960         }
961
962         if (run_remote && wait) {
963                 for_each_cpu(cpu, cfd->cpumask) {
964                         call_single_data_t *csd;
965
966                         csd = &per_cpu_ptr(cfd->pcpu, cpu)->csd;
967                         csd_lock_wait(csd);
968                 }
969         }
970 }
971
972 /**
973  * smp_call_function_many(): Run a function on a set of CPUs.
974  * @mask: The set of cpus to run on (only runs on online subset).
975  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
976  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
977  * @flags: Bitmask that controls the operation. If %SCF_WAIT is set, wait
978  *        (atomically) until function has completed on other CPUs. If
979  *        %SCF_RUN_LOCAL is set, the function will also be run locally
980  *        if the local CPU is set in the @cpumask.
981  *
982  * If @wait is true, then returns once @func has returned.
983  *
984  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
985  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler. Preemption
986  * must be disabled when calling this function.
987  */
988 void smp_call_function_many(const struct cpumask *mask,
989                             smp_call_func_t func, void *info, bool wait)
990 {
991         smp_call_function_many_cond(mask, func, info, wait * SCF_WAIT, NULL);
992 }
993 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_many);
994
995 /**
996  * smp_call_function(): Run a function on all other CPUs.
997  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
998  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
999  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
1000  *        on other CPUs.
1001  *
1002  * Returns 0.
1003  *
1004  * If @wait is true, then returns once @func has returned; otherwise
1005  * it returns just before the target cpu calls @func.
1006  *
1007  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
1008  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
1009  */
1010 void smp_call_function(smp_call_func_t func, void *info, int wait)
1011 {
1012         preempt_disable();
1013         smp_call_function_many(cpu_online_mask, func, info, wait);
1014         preempt_enable();
1015 }
1016 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function);
1017
1018 /* Setup configured maximum number of CPUs to activate */
1019 unsigned int setup_max_cpus = NR_CPUS;
1020 EXPORT_SYMBOL(setup_max_cpus);
1021
1022
1023 /*
1024  * Setup routine for controlling SMP activation
1025  *
1026  * Command-line option of "nosmp" or "maxcpus=0" will disable SMP
1027  * activation entirely (the MPS table probe still happens, though).
1028  *
1029  * Command-line option of "maxcpus=<NUM>", where <NUM> is an integer
1030  * greater than 0, limits the maximum number of CPUs activated in
1031  * SMP mode to <NUM>.
1032  */
1033
1034 void __weak arch_disable_smp_support(void) { }
1035
1036 static int __init nosmp(char *str)
1037 {
1038         setup_max_cpus = 0;
1039         arch_disable_smp_support();
1040
1041         return 0;
1042 }
1043
1044 early_param("nosmp", nosmp);
1045
1046 /* this is hard limit */
1047 static int __init nrcpus(char *str)
1048 {
1049         int nr_cpus;
1050
1051         if (get_option(&str, &nr_cpus) && nr_cpus > 0 && nr_cpus < nr_cpu_ids)
1052                 nr_cpu_ids = nr_cpus;
1053
1054         return 0;
1055 }
1056
1057 early_param("nr_cpus", nrcpus);
1058
1059 static int __init maxcpus(char *str)
1060 {
1061         get_option(&str, &setup_max_cpus);
1062         if (setup_max_cpus == 0)
1063                 arch_disable_smp_support();
1064
1065         return 0;
1066 }
1067
1068 early_param("maxcpus", maxcpus);
1069
1070 /* Setup number of possible processor ids */
1071 unsigned int nr_cpu_ids __read_mostly = NR_CPUS;
1072 EXPORT_SYMBOL(nr_cpu_ids);
1073
1074 /* An arch may set nr_cpu_ids earlier if needed, so this would be redundant */
1075 void __init setup_nr_cpu_ids(void)
1076 {
1077         nr_cpu_ids = find_last_bit(cpumask_bits(cpu_possible_mask),NR_CPUS) + 1;
1078 }
1079
1080 /* Called by boot processor to activate the rest. */
1081 void __init smp_init(void)
1082 {
1083         int num_nodes, num_cpus;
1084
1085         idle_threads_init();
1086         cpuhp_threads_init();
1087
1088         pr_info("Bringing up secondary CPUs ...\n");
1089
1090         bringup_nonboot_cpus(setup_max_cpus);
1091
1092         num_nodes = num_online_nodes();
1093         num_cpus  = num_online_cpus();
1094         pr_info("Brought up %d node%s, %d CPU%s\n",
1095                 num_nodes, (num_nodes > 1 ? "s" : ""),
1096                 num_cpus,  (num_cpus  > 1 ? "s" : ""));
1097
1098         /* Any cleanup work */
1099         smp_cpus_done(setup_max_cpus);
1100 }
1101
1102 /*
1103  * on_each_cpu_cond(): Call a function on each processor for which
1104  * the supplied function cond_func returns true, optionally waiting
1105  * for all the required CPUs to finish. This may include the local
1106  * processor.
1107  * @cond_func:  A callback function that is passed a cpu id and
1108  *              the info parameter. The function is called
1109  *              with preemption disabled. The function should
1110  *              return a blooean value indicating whether to IPI
1111  *              the specified CPU.
1112  * @func:       The function to run on all applicable CPUs.
1113  *              This must be fast and non-blocking.
1114  * @info:       An arbitrary pointer to pass to both functions.
1115  * @wait:       If true, wait (atomically) until function has
1116  *              completed on other CPUs.
1117  *
1118  * Preemption is disabled to protect against CPUs going offline but not online.
1119  * CPUs going online during the call will not be seen or sent an IPI.
1120  *
1121  * You must not call this function with disabled interrupts or
1122  * from a hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
1123  */
1124 void on_each_cpu_cond_mask(smp_cond_func_t cond_func, smp_call_func_t func,
1125                            void *info, bool wait, const struct cpumask *mask)
1126 {
1127         unsigned int scf_flags = SCF_RUN_LOCAL;
1128
1129         if (wait)
1130                 scf_flags |= SCF_WAIT;
1131
1132         preempt_disable();
1133         smp_call_function_many_cond(mask, func, info, scf_flags, cond_func);
1134         preempt_enable();
1135 }
1136 EXPORT_SYMBOL(on_each_cpu_cond_mask);
1137
1138 static void do_nothing(void *unused)
1139 {
1140 }
1141
1142 /**
1143  * kick_all_cpus_sync - Force all cpus out of idle
1144  *
1145  * Used to synchronize the update of pm_idle function pointer. It's
1146  * called after the pointer is updated and returns after the dummy
1147  * callback function has been executed on all cpus. The execution of
1148  * the function can only happen on the remote cpus after they have
1149  * left the idle function which had been called via pm_idle function
1150  * pointer. So it's guaranteed that nothing uses the previous pointer
1151  * anymore.
1152  */
1153 void kick_all_cpus_sync(void)
1154 {
1155         /* Make sure the change is visible before we kick the cpus */
1156         smp_mb();
1157         smp_call_function(do_nothing, NULL, 1);
1158 }
1159 EXPORT_SYMBOL_GPL(kick_all_cpus_sync);
1160
1161 /**
1162  * wake_up_all_idle_cpus - break all cpus out of idle
1163  * wake_up_all_idle_cpus try to break all cpus which is in idle state even
1164  * including idle polling cpus, for non-idle cpus, we will do nothing
1165  * for them.
1166  */
1167 void wake_up_all_idle_cpus(void)
1168 {
1169         int cpu;
1170
1171         preempt_disable();
1172         for_each_online_cpu(cpu) {
1173                 if (cpu == smp_processor_id())
1174                         continue;
1175
1176                 wake_up_if_idle(cpu);
1177         }
1178         preempt_enable();
1179 }
1180 EXPORT_SYMBOL_GPL(wake_up_all_idle_cpus);
1181
1182 /**
1183  * smp_call_on_cpu - Call a function on a specific cpu
1184  *
1185  * Used to call a function on a specific cpu and wait for it to return.
1186  * Optionally make sure the call is done on a specified physical cpu via vcpu
1187  * pinning in order to support virtualized environments.
1188  */
1189 struct smp_call_on_cpu_struct {
1190         struct work_struct      work;
1191         struct completion       done;
1192         int                     (*func)(void *);
1193         void                    *data;
1194         int                     ret;
1195         int                     cpu;
1196 };
1197
1198 static void smp_call_on_cpu_callback(struct work_struct *work)
1199 {
1200         struct smp_call_on_cpu_struct *sscs;
1201
1202         sscs = container_of(work, struct smp_call_on_cpu_struct, work);
1203         if (sscs->cpu >= 0)
1204                 hypervisor_pin_vcpu(sscs->cpu);
1205         sscs->ret = sscs->func(sscs->data);
1206         if (sscs->cpu >= 0)
1207                 hypervisor_pin_vcpu(-1);
1208
1209         complete(&sscs->done);
1210 }
1211
1212 int smp_call_on_cpu(unsigned int cpu, int (*func)(void *), void *par, bool phys)
1213 {
1214         struct smp_call_on_cpu_struct sscs = {
1215                 .done = COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(sscs.done),
1216                 .func = func,
1217                 .data = par,
1218                 .cpu  = phys ? cpu : -1,
1219         };
1220
1221         INIT_WORK_ONSTACK(&sscs.work, smp_call_on_cpu_callback);
1222
1223         if (cpu >= nr_cpu_ids || !cpu_online(cpu))
1224                 return -ENXIO;
1225
1226         queue_work_on(cpu, system_wq, &sscs.work);
1227         wait_for_completion(&sscs.done);
1228
1229         return sscs.ret;
1230 }
1231 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_on_cpu);