Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/wim/linux-2.6-watchdog
[linux-2.6] / arch / x86 / kernel / smp_64.c
1 /*
2  *      Intel SMP support routines.
3  *
4  *      (c) 1995 Alan Cox, Building #3 <alan@redhat.com>
5  *      (c) 1998-99, 2000 Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *      (c) 2002,2003 Andi Kleen, SuSE Labs.
7  *
8  *      This code is released under the GNU General Public License version 2 or
9  *      later.
10  */
11
12 #include <linux/init.h>
13
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/delay.h>
16 #include <linux/spinlock.h>
17 #include <linux/smp.h>
18 #include <linux/kernel_stat.h>
19 #include <linux/mc146818rtc.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21
22 #include <asm/mtrr.h>
23 #include <asm/pgalloc.h>
24 #include <asm/tlbflush.h>
25 #include <asm/mach_apic.h>
26 #include <asm/mmu_context.h>
27 #include <asm/proto.h>
28 #include <asm/apicdef.h>
29 #include <asm/idle.h>
30
31 /*
32  *      Smarter SMP flushing macros.
33  *              c/o Linus Torvalds.
34  *
35  *      These mean you can really definitely utterly forget about
36  *      writing to user space from interrupts. (Its not allowed anyway).
37  *
38  *      Optimizations Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
39  *
40  *      More scalable flush, from Andi Kleen
41  *
42  *      To avoid global state use 8 different call vectors.
43  *      Each CPU uses a specific vector to trigger flushes on other
44  *      CPUs. Depending on the received vector the target CPUs look into
45  *      the right per cpu variable for the flush data.
46  *
47  *      With more than 8 CPUs they are hashed to the 8 available
48  *      vectors. The limited global vector space forces us to this right now.
49  *      In future when interrupts are split into per CPU domains this could be
50  *      fixed, at the cost of triggering multiple IPIs in some cases.
51  */
52
53 union smp_flush_state {
54         struct {
55                 cpumask_t flush_cpumask;
56                 struct mm_struct *flush_mm;
57                 unsigned long flush_va;
58                 spinlock_t tlbstate_lock;
59         };
60         char pad[SMP_CACHE_BYTES];
61 } ____cacheline_aligned;
62
63 /* State is put into the per CPU data section, but padded
64    to a full cache line because other CPUs can access it and we don't
65    want false sharing in the per cpu data segment. */
66 static DEFINE_PER_CPU(union smp_flush_state, flush_state);
67
68 /*
69  * We cannot call mmdrop() because we are in interrupt context,
70  * instead update mm->cpu_vm_mask.
71  */
72 void leave_mm(int cpu)
73 {
74         if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_OK)
75                 BUG();
76         cpu_clear(cpu, read_pda(active_mm)->cpu_vm_mask);
77         load_cr3(swapper_pg_dir);
78 }
79 EXPORT_SYMBOL_GPL(leave_mm);
80
81 /*
82  *
83  * The flush IPI assumes that a thread switch happens in this order:
84  * [cpu0: the cpu that switches]
85  * 1) switch_mm() either 1a) or 1b)
86  * 1a) thread switch to a different mm
87  * 1a1) cpu_clear(cpu, old_mm->cpu_vm_mask);
88  *      Stop ipi delivery for the old mm. This is not synchronized with
89  *      the other cpus, but smp_invalidate_interrupt ignore flush ipis
90  *      for the wrong mm, and in the worst case we perform a superfluous
91  *      tlb flush.
92  * 1a2) set cpu mmu_state to TLBSTATE_OK
93  *      Now the smp_invalidate_interrupt won't call leave_mm if cpu0
94  *      was in lazy tlb mode.
95  * 1a3) update cpu active_mm
96  *      Now cpu0 accepts tlb flushes for the new mm.
97  * 1a4) cpu_set(cpu, new_mm->cpu_vm_mask);
98  *      Now the other cpus will send tlb flush ipis.
99  * 1a4) change cr3.
100  * 1b) thread switch without mm change
101  *      cpu active_mm is correct, cpu0 already handles
102  *      flush ipis.
103  * 1b1) set cpu mmu_state to TLBSTATE_OK
104  * 1b2) test_and_set the cpu bit in cpu_vm_mask.
105  *      Atomically set the bit [other cpus will start sending flush ipis],
106  *      and test the bit.
107  * 1b3) if the bit was 0: leave_mm was called, flush the tlb.
108  * 2) switch %%esp, ie current
109  *
110  * The interrupt must handle 2 special cases:
111  * - cr3 is changed before %%esp, ie. it cannot use current->{active_,}mm.
112  * - the cpu performs speculative tlb reads, i.e. even if the cpu only
113  *   runs in kernel space, the cpu could load tlb entries for user space
114  *   pages.
115  *
116  * The good news is that cpu mmu_state is local to each cpu, no
117  * write/read ordering problems.
118  */
119
120 /*
121  * TLB flush IPI:
122  *
123  * 1) Flush the tlb entries if the cpu uses the mm that's being flushed.
124  * 2) Leave the mm if we are in the lazy tlb mode.
125  *
126  * Interrupts are disabled.
127  */
128
129 asmlinkage void smp_invalidate_interrupt(struct pt_regs *regs)
130 {
131         int cpu;
132         int sender;
133         union smp_flush_state *f;
134
135         cpu = smp_processor_id();
136         /*
137          * orig_rax contains the negated interrupt vector.
138          * Use that to determine where the sender put the data.
139          */
140         sender = ~regs->orig_ax - INVALIDATE_TLB_VECTOR_START;
141         f = &per_cpu(flush_state, sender);
142
143         if (!cpu_isset(cpu, f->flush_cpumask))
144                 goto out;
145                 /*
146                  * This was a BUG() but until someone can quote me the
147                  * line from the intel manual that guarantees an IPI to
148                  * multiple CPUs is retried _only_ on the erroring CPUs
149                  * its staying as a return
150                  *
151                  * BUG();
152                  */
153
154         if (f->flush_mm == read_pda(active_mm)) {
155                 if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_OK) {
156                         if (f->flush_va == TLB_FLUSH_ALL)
157                                 local_flush_tlb();
158                         else
159                                 __flush_tlb_one(f->flush_va);
160                 } else
161                         leave_mm(cpu);
162         }
163 out:
164         ack_APIC_irq();
165         cpu_clear(cpu, f->flush_cpumask);
166         add_pda(irq_tlb_count, 1);
167 }
168
169 void native_flush_tlb_others(const cpumask_t *cpumaskp, struct mm_struct *mm,
170                              unsigned long va)
171 {
172         int sender;
173         union smp_flush_state *f;
174         cpumask_t cpumask = *cpumaskp;
175
176         /* Caller has disabled preemption */
177         sender = smp_processor_id() % NUM_INVALIDATE_TLB_VECTORS;
178         f = &per_cpu(flush_state, sender);
179
180         /*
181          * Could avoid this lock when
182          * num_online_cpus() <= NUM_INVALIDATE_TLB_VECTORS, but it is
183          * probably not worth checking this for a cache-hot lock.
184          */
185         spin_lock(&f->tlbstate_lock);
186
187         f->flush_mm = mm;
188         f->flush_va = va;
189         cpus_or(f->flush_cpumask, cpumask, f->flush_cpumask);
190
191         /*
192          * We have to send the IPI only to
193          * CPUs affected.
194          */
195         send_IPI_mask(cpumask, INVALIDATE_TLB_VECTOR_START + sender);
196
197         while (!cpus_empty(f->flush_cpumask))
198                 cpu_relax();
199
200         f->flush_mm = NULL;
201         f->flush_va = 0;
202         spin_unlock(&f->tlbstate_lock);
203 }
204
205 int __cpuinit init_smp_flush(void)
206 {
207         int i;
208
209         for_each_cpu_mask(i, cpu_possible_map) {
210                 spin_lock_init(&per_cpu(flush_state, i).tlbstate_lock);
211         }
212         return 0;
213 }
214 core_initcall(init_smp_flush);
215
216 void flush_tlb_current_task(void)
217 {
218         struct mm_struct *mm = current->mm;
219         cpumask_t cpu_mask;
220
221         preempt_disable();
222         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
223         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
224
225         local_flush_tlb();
226         if (!cpus_empty(cpu_mask))
227                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, TLB_FLUSH_ALL);
228         preempt_enable();
229 }
230
231 void flush_tlb_mm (struct mm_struct * mm)
232 {
233         cpumask_t cpu_mask;
234
235         preempt_disable();
236         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
237         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
238
239         if (current->active_mm == mm) {
240                 if (current->mm)
241                         local_flush_tlb();
242                 else
243                         leave_mm(smp_processor_id());
244         }
245         if (!cpus_empty(cpu_mask))
246                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, TLB_FLUSH_ALL);
247
248         preempt_enable();
249 }
250
251 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct * vma, unsigned long va)
252 {
253         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
254         cpumask_t cpu_mask;
255
256         preempt_disable();
257         cpu_mask = mm->cpu_vm_mask;
258         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_mask);
259
260         if (current->active_mm == mm) {
261                 if(current->mm)
262                         __flush_tlb_one(va);
263                 else
264                         leave_mm(smp_processor_id());
265         }
266
267         if (!cpus_empty(cpu_mask))
268                 flush_tlb_others(cpu_mask, mm, va);
269
270         preempt_enable();
271 }
272
273 static void do_flush_tlb_all(void* info)
274 {
275         unsigned long cpu = smp_processor_id();
276
277         __flush_tlb_all();
278         if (read_pda(mmu_state) == TLBSTATE_LAZY)
279                 leave_mm(cpu);
280 }
281
282 void flush_tlb_all(void)
283 {
284         on_each_cpu(do_flush_tlb_all, NULL, 1, 1);
285 }
286
287 /*
288  * this function sends a 'reschedule' IPI to another CPU.
289  * it goes straight through and wastes no time serializing
290  * anything. Worst case is that we lose a reschedule ...
291  */
292
293 void smp_send_reschedule(int cpu)
294 {
295         send_IPI_mask(cpumask_of_cpu(cpu), RESCHEDULE_VECTOR);
296 }
297
298 /*
299  * Structure and data for smp_call_function(). This is designed to minimise
300  * static memory requirements. It also looks cleaner.
301  */
302 static DEFINE_SPINLOCK(call_lock);
303
304 struct call_data_struct {
305         void (*func) (void *info);
306         void *info;
307         atomic_t started;
308         atomic_t finished;
309         int wait;
310 };
311
312 static struct call_data_struct * call_data;
313
314 void lock_ipi_call_lock(void)
315 {
316         spin_lock_irq(&call_lock);
317 }
318
319 void unlock_ipi_call_lock(void)
320 {
321         spin_unlock_irq(&call_lock);
322 }
323
324 /*
325  * this function sends a 'generic call function' IPI to all other CPU
326  * of the system defined in the mask.
327  */
328 static int __smp_call_function_mask(cpumask_t mask,
329                                     void (*func)(void *), void *info,
330                                     int wait)
331 {
332         struct call_data_struct data;
333         cpumask_t allbutself;
334         int cpus;
335
336         allbutself = cpu_online_map;
337         cpu_clear(smp_processor_id(), allbutself);
338
339         cpus_and(mask, mask, allbutself);
340         cpus = cpus_weight(mask);
341
342         if (!cpus)
343                 return 0;
344
345         data.func = func;
346         data.info = info;
347         atomic_set(&data.started, 0);
348         data.wait = wait;
349         if (wait)
350                 atomic_set(&data.finished, 0);
351
352         call_data = &data;
353         wmb();
354
355         /* Send a message to other CPUs */
356         if (cpus_equal(mask, allbutself))
357                 send_IPI_allbutself(CALL_FUNCTION_VECTOR);
358         else
359                 send_IPI_mask(mask, CALL_FUNCTION_VECTOR);
360
361         /* Wait for response */
362         while (atomic_read(&data.started) != cpus)
363                 cpu_relax();
364
365         if (!wait)
366                 return 0;
367
368         while (atomic_read(&data.finished) != cpus)
369                 cpu_relax();
370
371         return 0;
372 }
373 /**
374  * smp_call_function_mask(): Run a function on a set of other CPUs.
375  * @mask: The set of cpus to run on.  Must not include the current cpu.
376  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
377  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
378  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed on other CPUs.
379  *
380  * Returns 0 on success, else a negative status code.
381  *
382  * If @wait is true, then returns once @func has returned; otherwise
383  * it returns just before the target cpu calls @func.
384  *
385  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
386  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
387  */
388 int smp_call_function_mask(cpumask_t mask,
389                            void (*func)(void *), void *info,
390                            int wait)
391 {
392         int ret;
393
394         /* Can deadlock when called with interrupts disabled */
395         WARN_ON(irqs_disabled());
396
397         spin_lock(&call_lock);
398         ret = __smp_call_function_mask(mask, func, info, wait);
399         spin_unlock(&call_lock);
400         return ret;
401 }
402 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_mask);
403
404 /*
405  * smp_call_function_single - Run a function on a specific CPU
406  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
407  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
408  * @nonatomic: Currently unused.
409  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
410  *
411  * Retrurns 0 on success, else a negative status code.
412  *
413  * Does not return until the remote CPU is nearly ready to execute <func>
414  * or is or has executed.
415  */
416
417 int smp_call_function_single (int cpu, void (*func) (void *info), void *info,
418                               int nonatomic, int wait)
419 {
420         /* prevent preemption and reschedule on another processor */
421         int ret, me = get_cpu();
422
423         /* Can deadlock when called with interrupts disabled */
424         WARN_ON(irqs_disabled());
425
426         if (cpu == me) {
427                 local_irq_disable();
428                 func(info);
429                 local_irq_enable();
430                 put_cpu();
431                 return 0;
432         }
433
434         ret = smp_call_function_mask(cpumask_of_cpu(cpu), func, info, wait);
435
436         put_cpu();
437         return ret;
438 }
439 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_single);
440
441 /*
442  * smp_call_function - run a function on all other CPUs.
443  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
444  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
445  * @nonatomic: currently unused.
446  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed on other
447  *        CPUs.
448  *
449  * Returns 0 on success, else a negative status code. Does not return until
450  * remote CPUs are nearly ready to execute func or are or have executed.
451  *
452  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
453  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
454  * Actually there are a few legal cases, like panic.
455  */
456 int smp_call_function (void (*func) (void *info), void *info, int nonatomic,
457                         int wait)
458 {
459         return smp_call_function_mask(cpu_online_map, func, info, wait);
460 }
461 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function);
462
463 static void stop_this_cpu(void *dummy)
464 {
465         local_irq_disable();
466         /*
467          * Remove this CPU:
468          */
469         cpu_clear(smp_processor_id(), cpu_online_map);
470         disable_local_APIC();
471         for (;;)
472                 halt();
473 }
474
475 void smp_send_stop(void)
476 {
477         int nolock;
478         unsigned long flags;
479
480         if (reboot_force)
481                 return;
482
483         /* Don't deadlock on the call lock in panic */
484         nolock = !spin_trylock(&call_lock);
485         local_irq_save(flags);
486         __smp_call_function_mask(cpu_online_map, stop_this_cpu, NULL, 0);
487         if (!nolock)
488                 spin_unlock(&call_lock);
489         disable_local_APIC();
490         local_irq_restore(flags);
491 }
492
493 /*
494  * Reschedule call back. Nothing to do,
495  * all the work is done automatically when
496  * we return from the interrupt.
497  */
498 asmlinkage void smp_reschedule_interrupt(void)
499 {
500         ack_APIC_irq();
501         add_pda(irq_resched_count, 1);
502 }
503
504 asmlinkage void smp_call_function_interrupt(void)
505 {
506         void (*func) (void *info) = call_data->func;
507         void *info = call_data->info;
508         int wait = call_data->wait;
509
510         ack_APIC_irq();
511         /*
512          * Notify initiating CPU that I've grabbed the data and am
513          * about to execute the function
514          */
515         mb();
516         atomic_inc(&call_data->started);
517         /*
518          * At this point the info structure may be out of scope unless wait==1
519          */
520         exit_idle();
521         irq_enter();
522         (*func)(info);
523         add_pda(irq_call_count, 1);
524         irq_exit();
525         if (wait) {
526                 mb();
527                 atomic_inc(&call_data->finished);
528         }
529 }
530