Pileus Git - ~andy/linux/blob - kernel/smp.c

   1 /*
   2  * Generic helpers for smp ipi calls
   3  *
   4  * (C) Jens Axboe <jens.axboe@oracle.com> 2008
   5  */
   6 #include <linux/rcupdate.h>
   7 #include <linux/rculist.h>
   8 #include <linux/kernel.h>
   9 #include <linux/export.h>
  10 #include <linux/percpu.h>
  11 #include <linux/init.h>
  12 #include <linux/gfp.h>
  13 #include <linux/smp.h>
  14 #include <linux/cpu.h>
  15
  16 #include "smpboot.h"
  17
  18 enum {
  19         CSD_FLAG_LOCK           = 0x01,
  20         CSD_FLAG_WAIT           = 0x02,
  21 };
  22
  23 struct call_function_data {
  24         struct call_single_data __percpu *csd;
  25         cpumask_var_t           cpumask;
  26         cpumask_var_t           cpumask_ipi;
  27 };
  28
  29 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct call_function_data, cfd_data);
  30
  31 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct llist_head, call_single_queue);
  32
  33 static int
  34 hotplug_cfd(struct notifier_block *nfb, unsigned long action, void *hcpu)
  35 {
  36         long cpu = (long)hcpu;
  37         struct call_function_data *cfd = &per_cpu(cfd_data, cpu);
  38
  39         switch (action) {
  40         case CPU_UP_PREPARE:
  41         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
  42                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&cfd->cpumask, GFP_KERNEL,
  43                                 cpu_to_node(cpu)))
  44                         return notifier_from_errno(-ENOMEM);
  45                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&cfd->cpumask_ipi, GFP_KERNEL,
  46                                 cpu_to_node(cpu))) {
  47                         free_cpumask_var(cfd->cpumask);
  48                         return notifier_from_errno(-ENOMEM);
  49                 }
  50                 cfd->csd = alloc_percpu(struct call_single_data);
  51                 if (!cfd->csd) {
  52                         free_cpumask_var(cfd->cpumask_ipi);
  53                         free_cpumask_var(cfd->cpumask);
  54                         return notifier_from_errno(-ENOMEM);
  55                 }
  56                 break;
  57
  58 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
  59         case CPU_UP_CANCELED:
  60         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
  61
  62         case CPU_DEAD:
  63         case CPU_DEAD_FROZEN:
  64                 free_cpumask_var(cfd->cpumask);
  65                 free_cpumask_var(cfd->cpumask_ipi);
  66                 free_percpu(cfd->csd);
  67                 break;
  68 #endif
  69         };
  70
  71         return NOTIFY_OK;
  72 }
  73
  74 static struct notifier_block hotplug_cfd_notifier = {
  75         .notifier_call          = hotplug_cfd,
  76 };
  77
  78 void __init call_function_init(void)
  79 {
  80         void *cpu = (void *)(long)smp_processor_id();
  81         int i;
  82
  83         for_each_possible_cpu(i)
  84                 init_llist_head(&per_cpu(call_single_queue, i));
  85
  86         hotplug_cfd(&hotplug_cfd_notifier, CPU_UP_PREPARE, cpu);
  87         register_cpu_notifier(&hotplug_cfd_notifier);
  88 }
  89
  90 /*
  91  * csd_lock/csd_unlock used to serialize access to per-cpu csd resources
  92  *
  93  * For non-synchronous ipi calls the csd can still be in use by the
  94  * previous function call. For multi-cpu calls its even more interesting
  95  * as we'll have to ensure no other cpu is observing our csd.
  96  */
  97 static void csd_lock_wait(struct call_single_data *csd)
  98 {
  99         while (csd->flags & CSD_FLAG_LOCK)
 100                 cpu_relax();
 101 }
 102
 103 static void csd_lock(struct call_single_data *csd)
 104 {
 105         csd_lock_wait(csd);
 106         csd->flags |= CSD_FLAG_LOCK;
 107
 108         /*
 109          * prevent CPU from reordering the above assignment
 110          * to ->flags with any subsequent assignments to other
 111          * fields of the specified call_single_data structure:
 112          */
 113         smp_mb();
 114 }
 115
 116 static void csd_unlock(struct call_single_data *csd)
 117 {
 118         WARN_ON((csd->flags & CSD_FLAG_WAIT) && !(csd->flags & CSD_FLAG_LOCK));
 119
 120         /*
 121          * ensure we're all done before releasing data:
 122          */
 123         smp_mb();
 124
 125         csd->flags &= ~CSD_FLAG_LOCK;
 126 }
 127
 128 /*
 129  * Insert a previously allocated call_single_data element
 130  * for execution on the given CPU. data must already have
 131  * ->func, ->info, and ->flags set.
 132  */
 133 static void generic_exec_single(int cpu, struct call_single_data *csd, int wait)
 134 {
 135         if (wait)
 136                 csd->flags |= CSD_FLAG_WAIT;
 137
 138         /*
 139          * The list addition should be visible before sending the IPI
 140          * handler locks the list to pull the entry off it because of
 141          * normal cache coherency rules implied by spinlocks.
 142          *
 143          * If IPIs can go out of order to the cache coherency protocol
 144          * in an architecture, sufficient synchronisation should be added
 145          * to arch code to make it appear to obey cache coherency WRT
 146          * locking and barrier primitives. Generic code isn't really
 147          * equipped to do the right thing...
 148          */
 149         if (llist_add(&csd->llist, &per_cpu(call_single_queue, cpu)))
 150                 arch_send_call_function_single_ipi(cpu);
 151
 152         if (wait)
 153                 csd_lock_wait(csd);
 154 }
 155
 156 /*
 157  * Invoked by arch to handle an IPI for call function single. Must be
 158  * called from the arch with interrupts disabled.
 159  */
 160 void generic_smp_call_function_single_interrupt(void)
 161 {
 162         struct llist_node *entry, *next;
 163
 164         /*
 165          * Shouldn't receive this interrupt on a cpu that is not yet online.
 166          */
 167         WARN_ON_ONCE(!cpu_online(smp_processor_id()));
 168
 169         entry = llist_del_all(&__get_cpu_var(call_single_queue));
 170         entry = llist_reverse_order(entry);
 171
 172         while (entry) {
 173                 struct call_single_data *csd;
 174
 175                 next = entry->next;
 176
 177                 csd = llist_entry(entry, struct call_single_data, llist);
 178                 csd->func(csd->info);
 179                 csd_unlock(csd);
 180
 181                 entry = next;
 182         }
 183 }
 184
 185 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct call_single_data, csd_data);
 186
 187 /*
 188  * smp_call_function_single - Run a function on a specific CPU
 189  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 190  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 191  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
 192  *
 193  * Returns 0 on success, else a negative status code.
 194  */
 195 int smp_call_function_single(int cpu, smp_call_func_t func, void *info,
 196                              int wait)
 197 {
 198         struct call_single_data d = {
 199                 .flags = 0,
 200         };
 201         unsigned long flags;
 202         int this_cpu;
 203         int err = 0;
 204
 205         /*
 206          * prevent preemption and reschedule on another processor,
 207          * as well as CPU removal
 208          */
 209         this_cpu = get_cpu();
 210
 211         /*
 212          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
 213          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
 214          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
 215          * can't happen.
 216          */
 217         WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
 218                      && !oops_in_progress);
 219
 220         if (cpu == this_cpu) {
 221                 local_irq_save(flags);
 222                 func(info);
 223                 local_irq_restore(flags);
 224         } else {
 225                 if ((unsigned)cpu < nr_cpu_ids && cpu_online(cpu)) {
 226                         struct call_single_data *csd = &d;
 227
 228                         if (!wait)
 229                                 csd = &__get_cpu_var(csd_data);
 230
 231                         csd_lock(csd);
 232
 233                         csd->func = func;
 234                         csd->info = info;
 235                         generic_exec_single(cpu, csd, wait);
 236                 } else {
 237                         err = -ENXIO;   /* CPU not online */
 238                 }
 239         }
 240
 241         put_cpu();
 242
 243         return err;
 244 }
 245 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_single);
 246
 247 /*
 248  * smp_call_function_any - Run a function on any of the given cpus
 249  * @mask: The mask of cpus it can run on.
 250  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 251  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 252  * @wait: If true, wait until function has completed.
 253  *
 254  * Returns 0 on success, else a negative status code (if no cpus were online).
 255  *
 256  * Selection preference:
 257  *      1) current cpu if in @mask
 258  *      2) any cpu of current node if in @mask
 259  *      3) any other online cpu in @mask
 260  */
 261 int smp_call_function_any(const struct cpumask *mask,
 262                           smp_call_func_t func, void *info, int wait)
 263 {
 264         unsigned int cpu;
 265         const struct cpumask *nodemask;
 266         int ret;
 267
 268         /* Try for same CPU (cheapest) */
 269         cpu = get_cpu();
 270         if (cpumask_test_cpu(cpu, mask))
 271                 goto call;
 272
 273         /* Try for same node. */
 274         nodemask = cpumask_of_node(cpu_to_node(cpu));
 275         for (cpu = cpumask_first_and(nodemask, mask); cpu < nr_cpu_ids;
 276              cpu = cpumask_next_and(cpu, nodemask, mask)) {
 277                 if (cpu_online(cpu))
 278                         goto call;
 279         }
 280
 281         /* Any online will do: smp_call_function_single handles nr_cpu_ids. */
 282         cpu = cpumask_any_and(mask, cpu_online_mask);
 283 call:
 284         ret = smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
 285         put_cpu();
 286         return ret;
 287 }
 288 EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_function_any);
 289
 290 /**
 291  * __smp_call_function_single(): Run a function on a specific CPU
 292  * @cpu: The CPU to run on.
 293  * @data: Pre-allocated and setup data structure
 294  * @wait: If true, wait until function has completed on specified CPU.
 295  *
 296  * Like smp_call_function_single(), but allow caller to pass in a
 297  * pre-allocated data structure. Useful for embedding @data inside
 298  * other structures, for instance.
 299  */
 300 void __smp_call_function_single(int cpu, struct call_single_data *csd,
 301                                 int wait)
 302 {
 303         unsigned int this_cpu;
 304         unsigned long flags;
 305
 306         this_cpu = get_cpu();
 307         /*
 308          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
 309          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
 310          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
 311          * can't happen.
 312          */
 313         WARN_ON_ONCE(cpu_online(smp_processor_id()) && wait && irqs_disabled()
 314                      && !oops_in_progress);
 315
 316         if (cpu == this_cpu) {
 317                 local_irq_save(flags);
 318                 csd->func(csd->info);
 319                 local_irq_restore(flags);
 320         } else {
 321                 csd_lock(csd);
 322                 generic_exec_single(cpu, csd, wait);
 323         }
 324         put_cpu();
 325 }
 326 EXPORT_SYMBOL_GPL(__smp_call_function_single);
 327
 328 /**
 329  * smp_call_function_many(): Run a function on a set of other CPUs.
 330  * @mask: The set of cpus to run on (only runs on online subset).
 331  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 332  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 333  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
 334  *        on other CPUs.
 335  *
 336  * If @wait is true, then returns once @func has returned.
 337  *
 338  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
 339  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler. Preemption
 340  * must be disabled when calling this function.
 341  */
 342 void smp_call_function_many(const struct cpumask *mask,
 343                             smp_call_func_t func, void *info, bool wait)
 344 {
 345         struct call_function_data *cfd;
 346         int cpu, next_cpu, this_cpu = smp_processor_id();
 347
 348         /*
 349          * Can deadlock when called with interrupts disabled.
 350          * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
 351          * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
 352          * can't happen.
 353          */
 354         WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
 355                      && !oops_in_progress && !early_boot_irqs_disabled);
 356
 357         /* Try to fastpath.  So, what's a CPU they want? Ignoring this one. */
 358         cpu = cpumask_first_and(mask, cpu_online_mask);
 359         if (cpu == this_cpu)
 360                 cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
 361
 362         /* No online cpus?  We're done. */
 363         if (cpu >= nr_cpu_ids)
 364                 return;
 365
 366         /* Do we have another CPU which isn't us? */
 367         next_cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
 368         if (next_cpu == this_cpu)
 369                 next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, mask, cpu_online_mask);
 370
 371         /* Fastpath: do that cpu by itself. */
 372         if (next_cpu >= nr_cpu_ids) {
 373                 smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
 374                 return;
 375         }
 376
 377         cfd = &__get_cpu_var(cfd_data);
 378
 379         cpumask_and(cfd->cpumask, mask, cpu_online_mask);
 380         cpumask_clear_cpu(this_cpu, cfd->cpumask);
 381
 382         /* Some callers race with other cpus changing the passed mask */
 383         if (unlikely(!cpumask_weight(cfd->cpumask)))
 384                 return;
 385
 386         /*
 387          * After we put an entry into the list, cfd->cpumask may be cleared
 388          * again when another CPU sends another IPI for a SMP function call, so
 389          * cfd->cpumask will be zero.
 390          */
 391         cpumask_copy(cfd->cpumask_ipi, cfd->cpumask);
 392
 393         for_each_cpu(cpu, cfd->cpumask) {
 394                 struct call_single_data *csd = per_cpu_ptr(cfd->csd, cpu);
 395
 396                 csd_lock(csd);
 397                 csd->func = func;
 398                 csd->info = info;
 399                 llist_add(&csd->llist, &per_cpu(call_single_queue, cpu));
 400         }
 401
 402         /* Send a message to all CPUs in the map */
 403         arch_send_call_function_ipi_mask(cfd->cpumask_ipi);
 404
 405         if (wait) {
 406                 for_each_cpu(cpu, cfd->cpumask) {
 407                         struct call_single_data *csd;
 408
 409                         csd = per_cpu_ptr(cfd->csd, cpu);
 410                         csd_lock_wait(csd);
 411                 }
 412         }
 413 }
 414 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_many);
 415
 416 /**
 417  * smp_call_function(): Run a function on all other CPUs.
 418  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 419  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 420  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
 421  *        on other CPUs.
 422  *
 423  * Returns 0.
 424  *
 425  * If @wait is true, then returns once @func has returned; otherwise
 426  * it returns just before the target cpu calls @func.
 427  *
 428  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
 429  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
 430  */
 431 int smp_call_function(smp_call_func_t func, void *info, int wait)
 432 {
 433         preempt_disable();
 434         smp_call_function_many(cpu_online_mask, func, info, wait);
 435         preempt_enable();
 436
 437         return 0;
 438 }
 439 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function);
 440
 441 /* Setup configured maximum number of CPUs to activate */
 442 unsigned int setup_max_cpus = NR_CPUS;
 443 EXPORT_SYMBOL(setup_max_cpus);
 444
 445
 446 /*
 447  * Setup routine for controlling SMP activation
 448  *
 449  * Command-line option of "nosmp" or "maxcpus=0" will disable SMP
 450  * activation entirely (the MPS table probe still happens, though).
 451  *
 452  * Command-line option of "maxcpus=<NUM>", where <NUM> is an integer
 453  * greater than 0, limits the maximum number of CPUs activated in
 454  * SMP mode to <NUM>.
 455  */
 456
 457 void __weak arch_disable_smp_support(void) { }
 458
 459 static int __init nosmp(char *str)
 460 {
 461         setup_max_cpus = 0;
 462         arch_disable_smp_support();
 463
 464         return 0;
 465 }
 466
 467 early_param("nosmp", nosmp);
 468
 469 /* this is hard limit */
 470 static int __init nrcpus(char *str)
 471 {
 472         int nr_cpus;
 473
 474         get_option(&str, &nr_cpus);
 475         if (nr_cpus > 0 && nr_cpus < nr_cpu_ids)
 476                 nr_cpu_ids = nr_cpus;
 477
 478         return 0;
 479 }
 480
 481 early_param("nr_cpus", nrcpus);
 482
 483 static int __init maxcpus(char *str)
 484 {
 485         get_option(&str, &setup_max_cpus);
 486         if (setup_max_cpus == 0)
 487                 arch_disable_smp_support();
 488
 489         return 0;
 490 }
 491
 492 early_param("maxcpus", maxcpus);
 493
 494 /* Setup number of possible processor ids */
 495 int nr_cpu_ids __read_mostly = NR_CPUS;
 496 EXPORT_SYMBOL(nr_cpu_ids);
 497
 498 /* An arch may set nr_cpu_ids earlier if needed, so this would be redundant */
 499 void __init setup_nr_cpu_ids(void)
 500 {
 501         nr_cpu_ids = find_last_bit(cpumask_bits(cpu_possible_mask),NR_CPUS) + 1;
 502 }
 503
 504 void __weak smp_announce(void)
 505 {
 506         printk(KERN_INFO "Brought up %d CPUs\n", num_online_cpus());
 507 }
 508
 509 /* Called by boot processor to activate the rest. */
 510 void __init smp_init(void)
 511 {
 512         unsigned int cpu;
 513
 514         idle_threads_init();
 515
 516         /* FIXME: This should be done in userspace --RR */
 517         for_each_present_cpu(cpu) {
 518                 if (num_online_cpus() >= setup_max_cpus)
 519                         break;
 520                 if (!cpu_online(cpu))
 521                         cpu_up(cpu);
 522         }
 523
 524         /* Any cleanup work */
 525         smp_announce();
 526         smp_cpus_done(setup_max_cpus);
 527 }
 528
 529 /*
 530  * Call a function on all processors.  May be used during early boot while
 531  * early_boot_irqs_disabled is set.  Use local_irq_save/restore() instead
 532  * of local_irq_disable/enable().
 533  */
 534 int on_each_cpu(void (*func) (void *info), void *info, int wait)
 535 {
 536         unsigned long flags;
 537         int ret = 0;
 538
 539         preempt_disable();
 540         ret = smp_call_function(func, info, wait);
 541         local_irq_save(flags);
 542         func(info);
 543         local_irq_restore(flags);
 544         preempt_enable();
 545         return ret;
 546 }
 547 EXPORT_SYMBOL(on_each_cpu);
 548
 549 /**
 550  * on_each_cpu_mask(): Run a function on processors specified by
 551  * cpumask, which may include the local processor.
 552  * @mask: The set of cpus to run on (only runs on online subset).
 553  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
 554  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
 555  * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
 556  *        on other CPUs.
 557  *
 558  * If @wait is true, then returns once @func has returned.
 559  *
 560  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
 561  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.  The
 562  * exception is that it may be used during early boot while
 563  * early_boot_irqs_disabled is set.
 564  */
 565 void on_each_cpu_mask(const struct cpumask *mask, smp_call_func_t func,
 566                         void *info, bool wait)
 567 {
 568         int cpu = get_cpu();
 569
 570         smp_call_function_many(mask, func, info, wait);
 571         if (cpumask_test_cpu(cpu, mask)) {
 572                 unsigned long flags;
 573                 local_irq_save(flags);
 574                 func(info);
 575                 local_irq_restore(flags);
 576         }
 577         put_cpu();
 578 }
 579 EXPORT_SYMBOL(on_each_cpu_mask);
 580
 581 /*
 582  * on_each_cpu_cond(): Call a function on each processor for which
 583  * the supplied function cond_func returns true, optionally waiting
 584  * for all the required CPUs to finish. This may include the local
 585  * processor.
 586  * @cond_func:  A callback function that is passed a cpu id and
 587  *              the the info parameter. The function is called
 588  *              with preemption disabled. The function should
 589  *              return a blooean value indicating whether to IPI
 590  *              the specified CPU.
 591  * @func:       The function to run on all applicable CPUs.
 592  *              This must be fast and non-blocking.
 593  * @info:       An arbitrary pointer to pass to both functions.
 594  * @wait:       If true, wait (atomically) until function has
 595  *              completed on other CPUs.
 596  * @gfp_flags:  GFP flags to use when allocating the cpumask
 597  *              used internally by the function.
 598  *
 599  * The function might sleep if the GFP flags indicates a non
 600  * atomic allocation is allowed.
 601  *
 602  * Preemption is disabled to protect against CPUs going offline but not online.
 603  * CPUs going online during the call will not be seen or sent an IPI.
 604  *
 605  * You must not call this function with disabled interrupts or
 606  * from a hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
 607  */
 608 void on_each_cpu_cond(bool (*cond_func)(int cpu, void *info),
 609                         smp_call_func_t func, void *info, bool wait,
 610                         gfp_t gfp_flags)
 611 {
 612         cpumask_var_t cpus;
 613         int cpu, ret;
 614
 615         might_sleep_if(gfp_flags & __GFP_WAIT);
 616
 617         if (likely(zalloc_cpumask_var(&cpus, (gfp_flags|__GFP_NOWARN)))) {
 618                 preempt_disable();
 619                 for_each_online_cpu(cpu)
 620                         if (cond_func(cpu, info))
 621                                 cpumask_set_cpu(cpu, cpus);
 622                 on_each_cpu_mask(cpus, func, info, wait);
 623                 preempt_enable();
 624                 free_cpumask_var(cpus);
 625         } else {
 626                 /*
 627                  * No free cpumask, bother. No matter, we'll
 628                  * just have to IPI them one by one.
 629                  */
 630                 preempt_disable();
 631                 for_each_online_cpu(cpu)
 632                         if (cond_func(cpu, info)) {
 633                                 ret = smp_call_function_single(cpu, func,
 634                                                                 info, wait);
 635                                 WARN_ON_ONCE(!ret);
 636                         }
 637                 preempt_enable();
 638         }
 639 }
 640 EXPORT_SYMBOL(on_each_cpu_cond);
 641
 642 static void do_nothing(void *unused)
 643 {
 644 }
 645
 646 /**
 647  * kick_all_cpus_sync - Force all cpus out of idle
 648  *
 649  * Used to synchronize the update of pm_idle function pointer. It's
 650  * called after the pointer is updated and returns after the dummy
 651  * callback function has been executed on all cpus. The execution of
 652  * the function can only happen on the remote cpus after they have
 653  * left the idle function which had been called via pm_idle function
 654  * pointer. So it's guaranteed that nothing uses the previous pointer
 655  * anymore.
 656  */
 657 void kick_all_cpus_sync(void)
 658 {
 659         /* Make sure the change is visible before we kick the cpus */
 660         smp_mb();
 661         smp_call_function(do_nothing, NULL, 1);
 662 }
 663 EXPORT_SYMBOL_GPL(kick_all_cpus_sync);