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 <trace/events/ipi.h>
  30 #define CREATE_TRACE_POINTS
  31 #include <trace/events/csd.h>
  32 #undef CREATE_TRACE_POINTS
  33
  34 #include "smpboot.h"
  35 #include "sched/smp.h"
  36
  37 #define CSD_TYPE(_csd)  ((_csd)->node.u_flags & CSD_FLAG_TYPE_MASK)
  38
  39 struct call_function_data {
  40         call_single_data_t      __percpu *csd;
  41         cpumask_var_t           cpumask;
  42         cpumask_var_t           cpumask_ipi;
  43 };
  44
  45 static DEFINE_PER_CPU_ALIGNED(struct call_function_data, cfd_data);
  46
  47 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct llist_head, call_single_queue);
  48
  49 static DEFINE_PER_CPU(atomic_t, trigger_backtrace) = ATOMIC_INIT(1);
  50
  51 static void __flush_smp_call_function_queue(bool warn_cpu_offline);
  52
  53 int smpcfd_prepare_cpu(unsigned int cpu)
  54 {
  55         struct call_function_data *cfd = &per_cpu(cfd_data, cpu);
  56
  57         if (!zalloc_cpumask_var_node(&cfd->cpumask, GFP_KERNEL,
  58                                      cpu_to_node(cpu)))
  59                 return -ENOMEM;
  60         if (!zalloc_cpumask_var_node(&cfd->cpumask_ipi, GFP_KERNEL,
  61                                      cpu_to_node(cpu))) {
  62                 free_cpumask_var(cfd->cpumask);
  63                 return -ENOMEM;
  64         }
  65         cfd->csd = alloc_percpu(call_single_data_t);
  66         if (!cfd->csd) {
  67                 free_cpumask_var(cfd->cpumask);
  68                 free_cpumask_var(cfd->cpumask_ipi);
  69                 return -ENOMEM;
  70         }
  71
  72         return 0;
  73 }
  74
  75 int smpcfd_dead_cpu(unsigned int cpu)
  76 {
  77         struct call_function_data *cfd = &per_cpu(cfd_data, cpu);
  78
  79         free_cpumask_var(cfd->cpumask);
  80         free_cpumask_var(cfd->cpumask_ipi);
  81         free_percpu(cfd->csd);
  82         return 0;
  83 }
  84
  85 int smpcfd_dying_cpu(unsigned int cpu)
  86 {
  87         /*
  88          * The IPIs for the smp-call-function callbacks queued by other
  89          * CPUs might arrive late, either due to hardware latencies or
  90          * because this CPU disabled interrupts (inside stop-machine)
  91          * before the IPIs were sent. So flush out any pending callbacks
  92          * explicitly (without waiting for the IPIs to arrive), to
  93          * ensure that the outgoing CPU doesn't go offline with work
  94          * still pending.
  95          */
  96         __flush_smp_call_function_queue(false);
  97         irq_work_run();
  98         return 0;
  99 }
 100
 101 void __init call_function_init(void)
 102 {
 103         int i;
 104
 105         for_each_possible_cpu(i)
 106                 init_llist_head(&per_cpu(call_single_queue, i));
 107
 108         smpcfd_prepare_cpu(smp_processor_id());
 109 }
 110
 111 static __always_inline void
 112 send_call_function_single_ipi(int cpu)
 113 {
 114         if (call_function_single_prep_ipi(cpu)) {
 115                 trace_ipi_send_cpu(cpu, _RET_IP_,
 116                                    generic_smp_call_function_single_interrupt);
 117                 arch_send_call_function_single_ipi(cpu);
 118         }
 119 }
 120
 121 static __always_inline void
 122 send_call_function_ipi_mask(struct cpumask *mask)
 123 {
 124         trace_ipi_send_cpumask(mask, _RET_IP_,
 125                                generic_smp_call_function_single_interrupt);
 126         arch_send_call_function_ipi_mask(mask);
 127 }
 128
 129 static __always_inline void
 130 csd_do_func(smp_call_func_t func, void *info, struct __call_single_data *csd)
 131 {
 132         trace_csd_function_entry(func, csd);
 133         func(info);
 134         trace_csd_function_exit(func, csd);
 135 }
 136
 137 #ifdef CONFIG_CSD_LOCK_WAIT_DEBUG
 138
 139 static DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_CSD_LOCK_WAIT_DEBUG_DEFAULT, csdlock_debug_enabled);
 140
 141 /*
 142  * Parse the csdlock_debug= kernel boot parameter.
 143  *
 144  * If you need to restore the old "ext" value that once provided
 145  * additional debugging information, reapply the following commits:
 146  *
 147  * de7b09ef658d ("locking/csd_lock: Prepare more CSD lock debugging")
 148  * a5aabace5fb8 ("locking/csd_lock: Add more data to CSD lock debugging")
 149  */
 150 static int __init csdlock_debug(char *str)
 151 {
 152         int ret;
 153         unsigned int val = 0;
 154
 155         ret = get_option(&str, &val);
 156         if (ret) {
 157                 if (val)
 158                         static_branch_enable(&csdlock_debug_enabled);
 159                 else
 160                         static_branch_disable(&csdlock_debug_enabled);
 161         }
 162
 163         return 1;
 164 }
 165 __setup("csdlock_debug=", csdlock_debug);
 166
 167 static DEFINE_PER_CPU(call_single_data_t *, cur_csd);
 168 static DEFINE_PER_CPU(smp_call_func_t, cur_csd_func);
 169 static DEFINE_PER_CPU(void *, cur_csd_info);
 170
 171 static ulong csd_lock_timeout = 5000;  /* CSD lock timeout in milliseconds. */
 172 module_param(csd_lock_timeout, ulong, 0444);
 173
 174 static atomic_t csd_bug_count = ATOMIC_INIT(0);
 175
 176 /* Record current CSD work for current CPU, NULL to erase. */
 177 static void __csd_lock_record(struct __call_single_data *csd)
 178 {
 179         if (!csd) {
 180                 smp_mb(); /* NULL cur_csd after unlock. */
 181                 __this_cpu_write(cur_csd, NULL);
 182                 return;
 183         }
 184         __this_cpu_write(cur_csd_func, csd->func);
 185         __this_cpu_write(cur_csd_info, csd->info);
 186         smp_wmb(); /* func and info before csd. */
 187         __this_cpu_write(cur_csd, csd);
 188         smp_mb(); /* Update cur_csd before function call. */
 189                   /* Or before unlock, as the case may be. */
 190 }
 191
 192 static __always_inline void csd_lock_record(struct __call_single_data *csd)
 193 {
 194         if (static_branch_unlikely(&csdlock_debug_enabled))
 195                 __csd_lock_record(csd);
 196 }
 197
 198 static int csd_lock_wait_getcpu(struct __call_single_data *csd)
 199 {
 200         unsigned int csd_type;
 201
 202         csd_type = CSD_TYPE(csd);
 203         if (csd_type == CSD_TYPE_ASYNC || csd_type == CSD_TYPE_SYNC)
 204                 return csd->node.dst; /* Other CSD_TYPE_ values might not have ->dst. */
 205         return -1;
 206 }
 207
 208 /*
 209  * Complain if too much time spent waiting.  Note that only
 210  * the CSD_TYPE_SYNC/ASYNC types provide the destination CPU,
 211  * so waiting on other types gets much less information.
 212  */
 213 static bool csd_lock_wait_toolong(struct __call_single_data *csd, u64 ts0, u64 *ts1, int *bug_id)
 214 {
 215         int cpu = -1;
 216         int cpux;
 217         bool firsttime;
 218         u64 ts2, ts_delta;
 219         call_single_data_t *cpu_cur_csd;
 220         unsigned int flags = READ_ONCE(csd->node.u_flags);
 221         unsigned long long csd_lock_timeout_ns = csd_lock_timeout * NSEC_PER_MSEC;
 222
 223         if (!(flags & CSD_FLAG_LOCK)) {
 224                 if (!unlikely(*bug_id))
 225                         return true;
 226                 cpu = csd_lock_wait_getcpu(csd);
 227                 pr_alert("csd: CSD lock (#%d) got unstuck on CPU#%02d, CPU#%02d released the lock.\n",
 228                          *bug_id, raw_smp_processor_id(), cpu);
 229                 return true;
 230         }
 231
 232         ts2 = sched_clock();
 233         ts_delta = ts2 - *ts1;
 234         if (likely(ts_delta <= csd_lock_timeout_ns || csd_lock_timeout_ns == 0))
 235                 return false;
 236
 237         firsttime = !*bug_id;
 238         if (firsttime)
 239                 *bug_id = atomic_inc_return(&csd_bug_count);
 240         cpu = csd_lock_wait_getcpu(csd);
 241         if (WARN_ONCE(cpu < 0 || cpu >= nr_cpu_ids, "%s: cpu = %d\n", __func__, cpu))
 242                 cpux = 0;
 243         else
 244                 cpux = cpu;
 245         cpu_cur_csd = smp_load_acquire(&per_cpu(cur_csd, cpux)); /* Before func and info. */
 246         pr_alert("csd: %s non-responsive CSD lock (#%d) on CPU#%d, waiting %llu ns for CPU#%02d %pS(%ps).\n",
 247                  firsttime ? "Detected" : "Continued", *bug_id, raw_smp_processor_id(), ts2 - ts0,
 248                  cpu, csd->func, csd->info);
 249         if (cpu_cur_csd && csd != cpu_cur_csd) {
 250                 pr_alert("\tcsd: CSD lock (#%d) handling prior %pS(%ps) request.\n",
 251                          *bug_id, READ_ONCE(per_cpu(cur_csd_func, cpux)),
 252                          READ_ONCE(per_cpu(cur_csd_info, cpux)));
 253         } else {
 254                 pr_alert("\tcsd: CSD lock (#%d) %s.\n",
 255                          *bug_id, !cpu_cur_csd ? "unresponsive" : "handling this request");
 256         }
 257         if (cpu >= 0) {
 258                 if (atomic_cmpxchg_acquire(&per_cpu(trigger_backtrace, cpu), 1, 0))
 259                         dump_cpu_task(cpu);
 260                 if (!cpu_cur_csd) {
 261                         pr_alert("csd: Re-sending CSD lock (#%d) IPI from CPU#%02d to CPU#%02d\n", *bug_id, raw_smp_processor_id(), cpu);
 262                         arch_send_call_function_single_ipi(cpu);
 263                 }
 264         }
 265         if (firsttime)
 266                 dump_stack();
 267         *ts1 = ts2;
 268
 269         return false;
 270 }
 271
 272 /*
 273  * csd_lock/csd_unlock used to serialize access to per-cpu csd resources
 274  *
 275  * For non-synchronous ipi calls the csd can still be in use by the
 276  * previous function call. For multi-cpu calls its even more interesting
 277  * as we'll have to ensure no other cpu is observing our csd.
 278  */
 279 static void __csd_lock_wait(struct __call_single_data *csd)
 280 {
 281         int bug_id = 0;
 282         u64 ts0, ts1;
 283
 284         ts1 = ts0 = sched_clock();
 285         for (;;) {
 286                 if (csd_lock_wait_toolong(csd, ts0, &ts1, &bug_id))
 287                         break;
 288                 cpu_relax();
 289         }
 290         smp_acquire__after_ctrl_dep();
 291 }
 292
 293 static __always_inline void csd_lock_wait(struct __call_single_data *csd)
 294 {
 295         if (static_branch_unlikely(&csdlock_debug_enabled)) {
 296                 __csd_lock_wait(csd);
 297                 return;
 298         }
 299
 300         smp_cond_load_acquire(&csd->node.u_flags, !(VAL & CSD_FLAG_LOCK));
 301 }
 302 #else
 303 static void csd_lock_record(struct __call_single_data *csd)
 304 {
 305 }
 306
 307 static __always_inline void csd_lock_wait(struct __call_single_data *csd)
 308 {
 309         smp_cond_load_acquire(&csd->node.u_flags, !(VAL & CSD_FLAG_LOCK));
 310 }
 311 #endif
 312
 313 static __always_inline void csd_lock(struct __call_single_data *csd)
 314 {
 315         csd_lock_wait(csd);
 316         csd->node.u_flags |= CSD_FLAG_LOCK;
 317
 318         /*
 319          * prevent CPU from reordering the above assignment
 320          * to ->flags with any subsequent assignments to other
 321          * fields of the specified call_single_data_t structure:
 322          */
 323         smp_wmb();
 324 }
 325
 326 static __always_inline void csd_unlock(struct __call_single_data *csd)
 327 {
 328         WARN_ON(!(csd->node.u_flags & CSD_FLAG_LOCK));
 329
 330         /*
 331          * ensure we're all done before releasing data:
 332          */
 333         smp_store_release(&csd->node.u_flags, 0);
 334 }
 335
 336 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(call_single_data_t, csd_data);
 337
 338 void __smp_call_single_queue(int cpu, struct llist_node *node)
 339 {
 340         /*
 341          * We have to check the type of the CSD before queueing it, because
 342          * once queued it can have its flags cleared by
 343          *   flush_smp_call_function_queue()
 344          * even if we haven't sent the smp_call IPI yet (e.g. the stopper
 345          * executes migration_cpu_stop() on the remote CPU).
 346          */
 347         if (trace_csd_queue_cpu_enabled()) {
 348                 call_single_data_t *csd;
 349                 smp_call_func_t func;
 350
 351                 csd = container_of(node, call_single_data_t, node.llist);
 352                 func = CSD_TYPE(csd) == CSD_TYPE_TTWU ?
 353                         sched_ttwu_pending : csd->func;
 354
 355                 trace_csd_queue_cpu(cpu, _RET_IP_, func, csd);
 356         }
 357
 358         /*
 359          * The list addition should be visible to the target CPU when it pops
 360          * the head of the list to pull the entry off it in the IPI handler
 361          * because of normal cache coherency rules implied by the underlying
 362          * llist ops.
 363          *
 364          * If IPIs can go out of order to the cache coherency protocol
 365          * in an architecture, sufficient synchronisation should be added
 366          * to arch code to make it appear to obey cache coherency WRT
 367          * locking and barrier primitives. Generic code isn't really
 368          * equipped to do the right thing...
 369          */
 370         if (llist_add(node, &per_cpu(call_single_queue, cpu)))
 371                 send_call_function_single_ipi(cpu);
 372 }
 373
 374 /*
 375  * Insert a previously allocated call_single_data_t element
 376  * for execution on the given CPU. data must already have
 377  * ->func, ->info, and ->flags set.
 378  */
 379 static int generic_exec_single(int cpu, struct __call_single_data *csd)
 380 {
 381         if (cpu == smp_processor_id()) {
 382                 smp_call_func_t func = csd->func;
 383                 void *info = csd->info;
 384                 unsigned long flags;
 385
 386                 /*
 387                  * We can unlock early even for the synchronous on-stack case,
 388                  * since we're doing this from the same CPU..
 389                  */
 390                 csd_lock_record(csd);
 391                 csd_unlock(csd);
 392                 local_irq_save(flags);
 393                 csd_do_func(func, info, NULL);
 394                 csd_lock_record(NULL);
 395                 local_irq_restore(flags);
 396                 return 0;
 397         }
 398
 399         if ((unsigned)cpu >= nr_cpu_ids || !cpu_online(cpu)) {
 400                 csd_unlock(csd);
 401                 return -ENXIO;
 402         }
 403
 404         __smp_call_single_queue(cpu, &csd->node.llist);
 405
 406         return 0;
 407 }
 408
 409 /**
 410  * generic_smp_call_function_single_interrupt - Execute SMP IPI callbacks
 411  *
 412  * Invoked by arch to handle an IPI for call function single.
 413  * Must be called with interrupts disabled.
 414  */
 415 void generic_smp_call_function_single_interrupt(void)
 416 {
 417         __flush_smp_call_function_queue(true);
 418 }
 419
 420 /**
 421  * __flush_smp_call_function_queue - Flush pending smp-call-function callbacks
 422  *
 423  * @warn_cpu_offline: If set to 'true', warn if callbacks were queued on an
 424  *                    offline CPU. Skip this check if set to 'false'.
 425  *
 426  * Flush any pending smp-call-function callbacks queued on this CPU. This is
 427  * invoked by the generic IPI handler, as well as by a CPU about to go offline,
 428  * to ensure that all pending IPI callbacks are run before it goes completely
 429  * offline.
 430  *
 431  * Loop through the call_single_queue and run all the queued callbacks.
 432  * Must be called with interrupts disabled.
 433  */
 434 static void __flush_smp_call_function_queue(bool warn_cpu_offline)
 435 {
 436         call_single_data_t *csd, *csd_next;
 437         struct llist_node *entry, *prev;
 438         struct llist_head *head;
 439         static bool warned;
 440         atomic_t *tbt;
 441
 442         lockdep_assert_irqs_disabled();
 443
 444         /* Allow waiters to send backtrace NMI from here onwards */
 445         tbt = this_cpu_ptr(&trigger_backtrace);
 446         atomic_set_release(tbt, 1);
 447
 448         head = this_cpu_ptr(&call_single_queue);
 449         entry = llist_del_all(head);
 450         entry = llist_reverse_order(entry);
 451
 452         /* There shouldn't be any pending callbacks on an offline CPU. */
 453         if (unlikely(warn_cpu_offline && !cpu_online(smp_processor_id()) &&
 454                      !warned && entry != NULL)) {
 455                 warned = true;
 456                 WARN(1, "IPI on offline CPU %d\n", smp_processor_id());
 457
 458                 /*
 459                  * We don't have to use the _safe() variant here
 460                  * because we are not invoking the IPI handlers yet.
 461                  */
 462                 llist_for_each_entry(csd, entry, node.llist) {
 463                         switch (CSD_TYPE(csd)) {
 464                         case CSD_TYPE_ASYNC:
 465                         case CSD_TYPE_SYNC:
 466                         case CSD_TYPE_IRQ_WORK:
 467                                 pr_warn("IPI callback %pS sent to offline CPU\n",
 468                                         csd->func);
 469                                 break;
 470
 471                         case CSD_TYPE_TTWU:
 472                                 pr_warn("IPI task-wakeup sent to offline CPU\n");
 473                                 break;
 474
 475                         default:
 476                                 pr_warn("IPI callback, unknown type %d, sent to offline CPU\n",
 477                                         CSD_TYPE(csd));
 478                                 break;
 479                         }
 480                 }
 481         }
 482
 483         /*
 484          * First; run all SYNC callbacks, people are waiting for us.
 485          */
 486         prev = NULL;
 487         llist_for_each_entry_safe(csd, csd_next, entry, node.llist) {
 488                 /* Do we wait until *after* callback? */
 489                 if (CSD_TYPE(csd) == CSD_TYPE_SYNC) {
 490                         smp_call_func_t func = csd->func;
 491                         void *info = csd->info;
 492
 493                         if (prev) {
 494                                 prev->next = &csd_next->node.llist;
 495                         } else {
 496                                 entry = &csd_next->node.llist;
 497                         }
 498
 499                         csd_lock_record(csd);
 500                         csd_do_func(func, info, csd);
 501                         csd_unlock(csd);
 502                         csd_lock_record(NULL);
 503                 } else {
 504                         prev = &csd->node.llist;
 505                 }
 506         }
 507
 508         if (!entry)
 509                 return;
 510
 511         /*
 512          * Second; run all !SYNC callbacks.
 513          */
 514         prev = NULL;
 515         llist_for_each_entry_safe(csd, csd_next, entry, node.llist) {
 516                 int type = CSD_TYPE(csd);
 517
 518                 if (type != CSD_TYPE_TTWU) {
 519                         if (prev) {
 520                                 prev->next = &csd_next->node.llist;
 521                         } else {
 522                                 entry = &csd_next->node.llist;
 523                         }
 524
 525                         if (type == CSD_TYPE_ASYNC) {
 526                                 smp_call_func_t func = csd->func;
 527                                 void *info = csd->info;
 528
 529                                 csd_lock_record(csd);
 530                                 csd_unlock(csd);
 531                                 csd_do_func(func, info, csd);
 532                                 csd_lock_record(NULL);
 533                         } else if (type == CSD_TYPE_IRQ_WORK) {
 534                                 irq_work_single(csd);
 535                         }
 536
 537                 } else {
 538                         prev = &csd->node.llist;
 539                 }
 540         }
 541
 542         /*
 543          * Third; only CSD_TYPE_TTWU is left, issue those.
 544          */
 545         if (entry) {
 546                 csd = llist_entry(entry, typeof(*csd), node.llist);
 547                 csd_do_func(sched_ttwu_pending, entry, csd);
 548         }
 549 }
 550
 551
 552 /**
 553  * flush_smp_call_function_queue - Flush pending smp-call-function callbacks
 554  *                                 from task context (idle, migration thread)
 555  *
 556  * When TIF_POLLING_NRFLAG is supported and a CPU is in idle and has it
 557  * set, then remote CPUs can avoid sending IPIs and wake the idle CPU by
 558  * setting TIF_NEED_RESCHED. The idle task on the woken up CPU has to
 559  * handle queued SMP function calls before scheduling.
 560  *
 561  * The migration thread has to ensure that an eventually pending wakeup has
 562  * been handled before it migrates a task.
 563  */
 564 void flush_smp_call_function_queue(void)
 565 {
 566         unsigned int was_pending;
 567         unsigned long flags;
 568
 569         if (llist_empty(this_cpu_ptr(&call_single_queue)))
 570                 return;
 571
 572         local_irq_save(flags);
 573         /* Get the already pending soft interrupts for RT enabled kernels */
 574         was_pending = local_softirq_pending();
 575         __flush_smp_call_function_queue(true);
 576         if (local_softirq_pending())
 577                 do_softirq_post_smp_call_flush(was_pending);
 578
 579         local_irq_restore(flags);
 580 }
 581
 582 /*
 583  * smp_call_function_single - Run a function on a specific CPU
 584  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 585  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 586  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
 587  *
 588  * Returns 0 on success, else a negative status code.
 589  */
 590 int smp_call_function_single(int cpu, smp_call_func_t func, void *info,
 591                              int wait)
 592 {
 593         call_single_data_t *csd;
 594         call_single_data_t csd_stack = {
 595                 .node = { .u_flags = CSD_FLAG_LOCK | CSD_TYPE_SYNC, },
 596         };
 597         int this_cpu;
 598         int err;
 599
 600         /*
 601          * prevent preemption and reschedule on another processor,
 602          * as well as CPU removal
 603          */
 604         this_cpu = get_cpu();
 605
 606         /*
 607          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
 608          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
 609          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
 610          * can't happen.
 611          */
 612         WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
 613                      && !oops_in_progress);
 614
 615         /*
 616          * When @wait we can deadlock when we interrupt between llist_add() and
 617          * arch_send_call_function_ipi*(); when !@wait we can deadlock due to
 618          * csd_lock() on because the interrupt context uses the same csd
 619          * storage.
 620          */
 621         WARN_ON_ONCE(!in_task());
 622
 623         csd = &csd_stack;
 624         if (!wait) {
 625                 csd = this_cpu_ptr(&csd_data);
 626                 csd_lock(csd);
 627         }
 628
 629         csd->func = func;
 630         csd->info = info;
 631 #ifdef CONFIG_CSD_LOCK_WAIT_DEBUG
 632         csd->node.src = smp_processor_id();
 633         csd->node.dst = cpu;
 634 #endif
 635
 636         err = generic_exec_single(cpu, csd);
 637
 638         if (wait)
 639                 csd_lock_wait(csd);
 640
 641         put_cpu();
 642
 643         return err;
 644 }
 645 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_single);
 646
 647 /**
 648  * smp_call_function_single_async() - Run an asynchronous function on a
 649  *                               specific CPU.
 650  * @cpu: The CPU to run on.
 651  * @csd: Pre-allocated and setup data structure
 652  *
 653  * Like smp_call_function_single(), but the call is asynchonous and
 654  * can thus be done from contexts with disabled interrupts.
 655  *
 656  * The caller passes his own pre-allocated data structure
 657  * (ie: embedded in an object) and is responsible for synchronizing it
 658  * such that the IPIs performed on the @csd are strictly serialized.
 659  *
 660  * If the function is called with one csd which has not yet been
 661  * processed by previous call to smp_call_function_single_async(), the
 662  * function will return immediately with -EBUSY showing that the csd
 663  * object is still in progress.
 664  *
 665  * NOTE: Be careful, there is unfortunately no current debugging facility to
 666  * validate the correctness of this serialization.
 667  *
 668  * Return: %0 on success or negative errno value on error
 669  */
 670 int smp_call_function_single_async(int cpu, struct __call_single_data *csd)
 671 {
 672         int err = 0;
 673
 674         preempt_disable();
 675
 676         if (csd->node.u_flags & CSD_FLAG_LOCK) {
 677                 err = -EBUSY;
 678                 goto out;
 679         }
 680
 681         csd->node.u_flags = CSD_FLAG_LOCK;
 682         smp_wmb();
 683
 684         err = generic_exec_single(cpu, csd);
 685
 686 out:
 687         preempt_enable();
 688
 689         return err;
 690 }
 691 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_function_single_async);
 692
 693 /*
 694  * smp_call_function_any - Run a function on any of the given cpus
 695  * @mask: The mask of cpus it can run on.
 696  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 697  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 698  * @wait: If true, wait until function has completed.
 699  *
 700  * Returns 0 on success, else a negative status code (if no cpus were online).
 701  *
 702  * Selection preference:
 703  *      1) current cpu if in @mask
 704  *      2) any cpu of current node if in @mask
 705  *      3) any other online cpu in @mask
 706  */
 707 int smp_call_function_any(const struct cpumask *mask,
 708                           smp_call_func_t func, void *info, int wait)
 709 {
 710         unsigned int cpu;
 711         const struct cpumask *nodemask;
 712         int ret;
 713
 714         /* Try for same CPU (cheapest) */
 715         cpu = get_cpu();
 716         if (cpumask_test_cpu(cpu, mask))
 717                 goto call;
 718
 719         /* Try for same node. */
 720         nodemask = cpumask_of_node(cpu_to_node(cpu));
 721         for (cpu = cpumask_first_and(nodemask, mask); cpu < nr_cpu_ids;
 722              cpu = cpumask_next_and(cpu, nodemask, mask)) {
 723                 if (cpu_online(cpu))
 724                         goto call;
 725         }
 726
 727         /* Any online will do: smp_call_function_single handles nr_cpu_ids. */
 728         cpu = cpumask_any_and(mask, cpu_online_mask);
 729 call:
 730         ret = smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
 731         put_cpu();
 732         return ret;
 733 }
 734 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_function_any);
 735
 736 /*
 737  * Flags to be used as scf_flags argument of smp_call_function_many_cond().
 738  *
 739  * %SCF_WAIT:           Wait until function execution is completed
 740  * %SCF_RUN_LOCAL:      Run also locally if local cpu is set in cpumask
 741  */
 742 #define SCF_WAIT        (1U << 0)
 743 #define SCF_RUN_LOCAL   (1U << 1)
 744
 745 static void smp_call_function_many_cond(const struct cpumask *mask,
 746                                         smp_call_func_t func, void *info,
 747                                         unsigned int scf_flags,
 748                                         smp_cond_func_t cond_func)
 749 {
 750         int cpu, last_cpu, this_cpu = smp_processor_id();
 751         struct call_function_data *cfd;
 752         bool wait = scf_flags & SCF_WAIT;
 753         int nr_cpus = 0;
 754         bool run_remote = false;
 755         bool run_local = false;
 756
 757         lockdep_assert_preemption_disabled();
 758
 759         /*
 760          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
 761          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
 762          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
 763          * can't happen.
 764          */
 765         if (cpu_online(this_cpu) && !oops_in_progress &&
 766             !early_boot_irqs_disabled)
 767                 lockdep_assert_irqs_enabled();
 768
 769         /*
 770          * When @wait we can deadlock when we interrupt between llist_add() and
 771          * arch_send_call_function_ipi*(); when !@wait we can deadlock due to
 772          * csd_lock() on because the interrupt context uses the same csd
 773          * storage.
 774          */
 775         WARN_ON_ONCE(!in_task());
 776
 777         /* Check if we need local execution. */
 778         if ((scf_flags & SCF_RUN_LOCAL) && cpumask_test_cpu(this_cpu, mask))
 779                 run_local = true;
 780
 781         /* Check if we need remote execution, i.e., any CPU excluding this one. */
 782         cpu = cpumask_first_and(mask, cpu_online_mask);
 783         if (cpu == this_cpu)
 784                 cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
 785         if (cpu < nr_cpu_ids)
 786                 run_remote = true;
 787
 788         if (run_remote) {
 789                 cfd = this_cpu_ptr(&cfd_data);
 790                 cpumask_and(cfd->cpumask, mask, cpu_online_mask);
 791                 __cpumask_clear_cpu(this_cpu, cfd->cpumask);
 792
 793                 cpumask_clear(cfd->cpumask_ipi);
 794                 for_each_cpu(cpu, cfd->cpumask) {
 795                         call_single_data_t *csd = per_cpu_ptr(cfd->csd, cpu);
 796
 797                         if (cond_func && !cond_func(cpu, info)) {
 798                                 __cpumask_clear_cpu(cpu, cfd->cpumask);
 799                                 continue;
 800                         }
 801
 802                         csd_lock(csd);
 803                         if (wait)
 804                                 csd->node.u_flags |= CSD_TYPE_SYNC;
 805                         csd->func = func;
 806                         csd->info = info;
 807 #ifdef CONFIG_CSD_LOCK_WAIT_DEBUG
 808                         csd->node.src = smp_processor_id();
 809                         csd->node.dst = cpu;
 810 #endif
 811                         trace_csd_queue_cpu(cpu, _RET_IP_, func, csd);
 812
 813                         if (llist_add(&csd->node.llist, &per_cpu(call_single_queue, cpu))) {
 814                                 __cpumask_set_cpu(cpu, cfd->cpumask_ipi);
 815                                 nr_cpus++;
 816                                 last_cpu = cpu;
 817                         }
 818                 }
 819
 820                 /*
 821                  * Choose the most efficient way to send an IPI. Note that the
 822                  * number of CPUs might be zero due to concurrent changes to the
 823                  * provided mask.
 824                  */
 825                 if (nr_cpus == 1)
 826                         send_call_function_single_ipi(last_cpu);
 827                 else if (likely(nr_cpus > 1))
 828                         send_call_function_ipi_mask(cfd->cpumask_ipi);
 829         }
 830
 831         if (run_local && (!cond_func || cond_func(this_cpu, info))) {
 832                 unsigned long flags;
 833
 834                 local_irq_save(flags);
 835                 csd_do_func(func, info, NULL);
 836                 local_irq_restore(flags);
 837         }
 838
 839         if (run_remote && wait) {
 840                 for_each_cpu(cpu, cfd->cpumask) {
 841                         call_single_data_t *csd;
 842
 843                         csd = per_cpu_ptr(cfd->csd, cpu);
 844                         csd_lock_wait(csd);
 845                 }
 846         }
 847 }
 848
 849 /**
 850  * smp_call_function_many(): Run a function on a set of CPUs.
 851  * @mask: The set of cpus to run on (only runs on online subset).
 852  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 853  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 854  * @wait: Bitmask that controls the operation. If %SCF_WAIT is set, wait
 855  *        (atomically) until function has completed on other CPUs. If
 856  *        %SCF_RUN_LOCAL is set, the function will also be run locally
 857  *        if the local CPU is set in the @cpumask.
 858  *
 859  * If @wait is true, then returns once @func has returned.
 860  *
 861  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
 862  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler. Preemption
 863  * must be disabled when calling this function.
 864  */
 865 void smp_call_function_many(const struct cpumask *mask,
 866                             smp_call_func_t func, void *info, bool wait)
 867 {
 868         smp_call_function_many_cond(mask, func, info, wait * SCF_WAIT, NULL);
 869 }
 870 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_many);
 871
 872 /**
 873  * smp_call_function(): Run a function on all other CPUs.
 874  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 875  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 876  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
 877  *        on other CPUs.
 878  *
 879  * Returns 0.
 880  *
 881  * If @wait is true, then returns once @func has returned; otherwise
 882  * it returns just before the target cpu calls @func.
 883  *
 884  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
 885  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
 886  */
 887 void smp_call_function(smp_call_func_t func, void *info, int wait)
 888 {
 889         preempt_disable();
 890         smp_call_function_many(cpu_online_mask, func, info, wait);
 891         preempt_enable();
 892 }
 893 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function);
 894
 895 /* Setup configured maximum number of CPUs to activate */
 896 unsigned int setup_max_cpus = NR_CPUS;
 897 EXPORT_SYMBOL(setup_max_cpus);
 898
 899
 900 /*
 901  * Setup routine for controlling SMP activation
 902  *
 903  * Command-line option of "nosmp" or "maxcpus=0" will disable SMP
 904  * activation entirely (the MPS table probe still happens, though).
 905  *
 906  * Command-line option of "maxcpus=<NUM>", where <NUM> is an integer
 907  * greater than 0, limits the maximum number of CPUs activated in
 908  * SMP mode to <NUM>.
 909  */
 910
 911 void __weak __init arch_disable_smp_support(void) { }
 912
 913 static int __init nosmp(char *str)
 914 {
 915         setup_max_cpus = 0;
 916         arch_disable_smp_support();
 917
 918         return 0;
 919 }
 920
 921 early_param("nosmp", nosmp);
 922
 923 /* this is hard limit */
 924 static int __init nrcpus(char *str)
 925 {
 926         int nr_cpus;
 927
 928         if (get_option(&str, &nr_cpus) && nr_cpus > 0 && nr_cpus < nr_cpu_ids)
 929                 set_nr_cpu_ids(nr_cpus);
 930
 931         return 0;
 932 }
 933
 934 early_param("nr_cpus", nrcpus);
 935
 936 static int __init maxcpus(char *str)
 937 {
 938         get_option(&str, &setup_max_cpus);
 939         if (setup_max_cpus == 0)
 940                 arch_disable_smp_support();
 941
 942         return 0;
 943 }
 944
 945 early_param("maxcpus", maxcpus);
 946
 947 #if (NR_CPUS > 1) && !defined(CONFIG_FORCE_NR_CPUS)
 948 /* Setup number of possible processor ids */
 949 unsigned int nr_cpu_ids __read_mostly = NR_CPUS;
 950 EXPORT_SYMBOL(nr_cpu_ids);
 951 #endif
 952
 953 /* An arch may set nr_cpu_ids earlier if needed, so this would be redundant */
 954 void __init setup_nr_cpu_ids(void)
 955 {
 956         set_nr_cpu_ids(find_last_bit(cpumask_bits(cpu_possible_mask), NR_CPUS) + 1);
 957 }
 958
 959 /* Called by boot processor to activate the rest. */
 960 void __init smp_init(void)
 961 {
 962         int num_nodes, num_cpus;
 963
 964         idle_threads_init();
 965         cpuhp_threads_init();
 966
 967         pr_info("Bringing up secondary CPUs ...\n");
 968
 969         bringup_nonboot_cpus(setup_max_cpus);
 970
 971         num_nodes = num_online_nodes();
 972         num_cpus  = num_online_cpus();
 973         pr_info("Brought up %d node%s, %d CPU%s\n",
 974                 num_nodes, (num_nodes > 1 ? "s" : ""),
 975                 num_cpus,  (num_cpus  > 1 ? "s" : ""));
 976
 977         /* Any cleanup work */
 978         smp_cpus_done(setup_max_cpus);
 979 }
 980
 981 /*
 982  * on_each_cpu_cond(): Call a function on each processor for which
 983  * the supplied function cond_func returns true, optionally waiting
 984  * for all the required CPUs to finish. This may include the local
 985  * processor.
 986  * @cond_func:  A callback function that is passed a cpu id and
 987  *              the info parameter. The function is called
 988  *              with preemption disabled. The function should
 989  *              return a blooean value indicating whether to IPI
 990  *              the specified CPU.
 991  * @func:       The function to run on all applicable CPUs.
 992  *              This must be fast and non-blocking.
 993  * @info:       An arbitrary pointer to pass to both functions.
 994  * @wait:       If true, wait (atomically) until function has
 995  *              completed on other CPUs.
 996  *
 997  * Preemption is disabled to protect against CPUs going offline but not online.
 998  * CPUs going online during the call will not be seen or sent an IPI.
 999  *
1000  * You must not call this function with disabled interrupts or
1001  * from a hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
1002  */
1003 void on_each_cpu_cond_mask(smp_cond_func_t cond_func, smp_call_func_t func,
1004                            void *info, bool wait, const struct cpumask *mask)
1005 {
1006         unsigned int scf_flags = SCF_RUN_LOCAL;
1007
1008         if (wait)
1009                 scf_flags |= SCF_WAIT;
1010
1011         preempt_disable();
1012         smp_call_function_many_cond(mask, func, info, scf_flags, cond_func);
1013         preempt_enable();
1014 }
1015 EXPORT_SYMBOL(on_each_cpu_cond_mask);
1016
1017 static void do_nothing(void *unused)
1018 {
1019 }
1020
1021 /**
1022  * kick_all_cpus_sync - Force all cpus out of idle
1023  *
1024  * Used to synchronize the update of pm_idle function pointer. It's
1025  * called after the pointer is updated and returns after the dummy
1026  * callback function has been executed on all cpus. The execution of
1027  * the function can only happen on the remote cpus after they have
1028  * left the idle function which had been called via pm_idle function
1029  * pointer. So it's guaranteed that nothing uses the previous pointer
1030  * anymore.
1031  */
1032 void kick_all_cpus_sync(void)
1033 {
1034         /* Make sure the change is visible before we kick the cpus */
1035         smp_mb();
1036         smp_call_function(do_nothing, NULL, 1);
1037 }
1038 EXPORT_SYMBOL_GPL(kick_all_cpus_sync);
1039
1040 /**
1041  * wake_up_all_idle_cpus - break all cpus out of idle
1042  * wake_up_all_idle_cpus try to break all cpus which is in idle state even
1043  * including idle polling cpus, for non-idle cpus, we will do nothing
1044  * for them.
1045  */
1046 void wake_up_all_idle_cpus(void)
1047 {
1048         int cpu;
1049
1050         for_each_possible_cpu(cpu) {
1051                 preempt_disable();
1052                 if (cpu != smp_processor_id() && cpu_online(cpu))
1053                         wake_up_if_idle(cpu);
1054                 preempt_enable();
1055         }
1056 }
1057 EXPORT_SYMBOL_GPL(wake_up_all_idle_cpus);
1058
1059 /**
1060  * struct smp_call_on_cpu_struct - Call a function on a specific CPU
1061  * @work: &work_struct
1062  * @done: &completion to signal
1063  * @func: function to call
1064  * @data: function's data argument
1065  * @ret: return value from @func
1066  * @cpu: target CPU (%-1 for any CPU)
1067  *
1068  * Used to call a function on a specific cpu and wait for it to return.
1069  * Optionally make sure the call is done on a specified physical cpu via vcpu
1070  * pinning in order to support virtualized environments.
1071  */
1072 struct smp_call_on_cpu_struct {
1073         struct work_struct      work;
1074         struct completion       done;
1075         int                     (*func)(void *);
1076         void                    *data;
1077         int                     ret;
1078         int                     cpu;
1079 };
1080
1081 static void smp_call_on_cpu_callback(struct work_struct *work)
1082 {
1083         struct smp_call_on_cpu_struct *sscs;
1084
1085         sscs = container_of(work, struct smp_call_on_cpu_struct, work);
1086         if (sscs->cpu >= 0)
1087                 hypervisor_pin_vcpu(sscs->cpu);
1088         sscs->ret = sscs->func(sscs->data);
1089         if (sscs->cpu >= 0)
1090                 hypervisor_pin_vcpu(-1);
1091
1092         complete(&sscs->done);
1093 }
1094
1095 int smp_call_on_cpu(unsigned int cpu, int (*func)(void *), void *par, bool phys)
1096 {
1097         struct smp_call_on_cpu_struct sscs = {
1098                 .done = COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(sscs.done),
1099                 .func = func,
1100                 .data = par,
1101                 .cpu  = phys ? cpu : -1,
1102         };
1103
1104         INIT_WORK_ONSTACK(&sscs.work, smp_call_on_cpu_callback);
1105
1106         if (cpu >= nr_cpu_ids || !cpu_online(cpu))
1107                 return -ENXIO;
1108
1109         queue_work_on(cpu, system_wq, &sscs.work);
1110         wait_for_completion(&sscs.done);
1111
1112         return sscs.ret;
1113 }
1114 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_on_cpu);