]> err.no Git - linux-2.6/blob - arch/ia64/kernel/smpboot.c
[IA64-SGI] Altix SN topology support for new chipsets and pci topology
[linux-2.6] / arch / ia64 / kernel / smpboot.c
1 /*
2  * SMP boot-related support
3  *
4  * Copyright (C) 1998-2003, 2005 Hewlett-Packard Co
5  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
6  *
7  * 01/05/16 Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>   Moved SMP booting functions from smp.c to here.
8  * 01/04/27 David Mosberger <davidm@hpl.hp.com> Added ITC synching code.
9  * 02/07/31 David Mosberger <davidm@hpl.hp.com> Switch over to hotplug-CPU boot-sequence.
10  *                                              smp_boot_cpus()/smp_commence() is replaced by
11  *                                              smp_prepare_cpus()/__cpu_up()/smp_cpus_done().
12  * 04/06/21 Ashok Raj           <ashok.raj@intel.com> Added CPU Hotplug Support
13  */
14 #include <linux/config.h>
15
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/acpi.h>
18 #include <linux/bootmem.h>
19 #include <linux/cpu.h>
20 #include <linux/delay.h>
21 #include <linux/init.h>
22 #include <linux/interrupt.h>
23 #include <linux/irq.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/kernel_stat.h>
26 #include <linux/mm.h>
27 #include <linux/notifier.h>
28 #include <linux/smp.h>
29 #include <linux/smp_lock.h>
30 #include <linux/spinlock.h>
31 #include <linux/efi.h>
32 #include <linux/percpu.h>
33 #include <linux/bitops.h>
34
35 #include <asm/atomic.h>
36 #include <asm/cache.h>
37 #include <asm/current.h>
38 #include <asm/delay.h>
39 #include <asm/ia32.h>
40 #include <asm/io.h>
41 #include <asm/irq.h>
42 #include <asm/machvec.h>
43 #include <asm/mca.h>
44 #include <asm/page.h>
45 #include <asm/pgalloc.h>
46 #include <asm/pgtable.h>
47 #include <asm/processor.h>
48 #include <asm/ptrace.h>
49 #include <asm/sal.h>
50 #include <asm/system.h>
51 #include <asm/tlbflush.h>
52 #include <asm/unistd.h>
53
54 #define SMP_DEBUG 0
55
56 #if SMP_DEBUG
57 #define Dprintk(x...)  printk(x)
58 #else
59 #define Dprintk(x...)
60 #endif
61
62 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
63 /*
64  * Store all idle threads, this can be reused instead of creating
65  * a new thread. Also avoids complicated thread destroy functionality
66  * for idle threads.
67  */
68 struct task_struct *idle_thread_array[NR_CPUS];
69
70 /*
71  * Global array allocated for NR_CPUS at boot time
72  */
73 struct sal_to_os_boot sal_boot_rendez_state[NR_CPUS];
74
75 /*
76  * start_ap in head.S uses this to store current booting cpu
77  * info.
78  */
79 struct sal_to_os_boot *sal_state_for_booting_cpu = &sal_boot_rendez_state[0];
80
81 #define set_brendez_area(x) (sal_state_for_booting_cpu = &sal_boot_rendez_state[(x)]);
82
83 #define get_idle_for_cpu(x)             (idle_thread_array[(x)])
84 #define set_idle_for_cpu(x,p)   (idle_thread_array[(x)] = (p))
85
86 #else
87
88 #define get_idle_for_cpu(x)             (NULL)
89 #define set_idle_for_cpu(x,p)
90 #define set_brendez_area(x)
91 #endif
92
93
94 /*
95  * ITC synchronization related stuff:
96  */
97 #define MASTER  0
98 #define SLAVE   (SMP_CACHE_BYTES/8)
99
100 #define NUM_ROUNDS      64      /* magic value */
101 #define NUM_ITERS       5       /* likewise */
102
103 static DEFINE_SPINLOCK(itc_sync_lock);
104 static volatile unsigned long go[SLAVE + 1];
105
106 #define DEBUG_ITC_SYNC  0
107
108 extern void __devinit calibrate_delay (void);
109 extern void start_ap (void);
110 extern unsigned long ia64_iobase;
111
112 task_t *task_for_booting_cpu;
113
114 /*
115  * State for each CPU
116  */
117 DEFINE_PER_CPU(int, cpu_state);
118
119 /* Bitmasks of currently online, and possible CPUs */
120 cpumask_t cpu_online_map;
121 EXPORT_SYMBOL(cpu_online_map);
122 cpumask_t cpu_possible_map;
123 EXPORT_SYMBOL(cpu_possible_map);
124
125 /* which logical CPU number maps to which CPU (physical APIC ID) */
126 volatile int ia64_cpu_to_sapicid[NR_CPUS];
127 EXPORT_SYMBOL(ia64_cpu_to_sapicid);
128
129 static volatile cpumask_t cpu_callin_map;
130
131 struct smp_boot_data smp_boot_data __initdata;
132
133 unsigned long ap_wakeup_vector = -1; /* External Int use to wakeup APs */
134
135 char __initdata no_int_routing;
136
137 unsigned char smp_int_redirect; /* are INT and IPI redirectable by the chipset? */
138
139 static int __init
140 nointroute (char *str)
141 {
142         no_int_routing = 1;
143         printk ("no_int_routing on\n");
144         return 1;
145 }
146
147 __setup("nointroute", nointroute);
148
149 void
150 sync_master (void *arg)
151 {
152         unsigned long flags, i;
153
154         go[MASTER] = 0;
155
156         local_irq_save(flags);
157         {
158                 for (i = 0; i < NUM_ROUNDS*NUM_ITERS; ++i) {
159                         while (!go[MASTER])
160                                 cpu_relax();
161                         go[MASTER] = 0;
162                         go[SLAVE] = ia64_get_itc();
163                 }
164         }
165         local_irq_restore(flags);
166 }
167
168 /*
169  * Return the number of cycles by which our itc differs from the itc on the master
170  * (time-keeper) CPU.  A positive number indicates our itc is ahead of the master,
171  * negative that it is behind.
172  */
173 static inline long
174 get_delta (long *rt, long *master)
175 {
176         unsigned long best_t0 = 0, best_t1 = ~0UL, best_tm = 0;
177         unsigned long tcenter, t0, t1, tm;
178         long i;
179
180         for (i = 0; i < NUM_ITERS; ++i) {
181                 t0 = ia64_get_itc();
182                 go[MASTER] = 1;
183                 while (!(tm = go[SLAVE]))
184                         cpu_relax();
185                 go[SLAVE] = 0;
186                 t1 = ia64_get_itc();
187
188                 if (t1 - t0 < best_t1 - best_t0)
189                         best_t0 = t0, best_t1 = t1, best_tm = tm;
190         }
191
192         *rt = best_t1 - best_t0;
193         *master = best_tm - best_t0;
194
195         /* average best_t0 and best_t1 without overflow: */
196         tcenter = (best_t0/2 + best_t1/2);
197         if (best_t0 % 2 + best_t1 % 2 == 2)
198                 ++tcenter;
199         return tcenter - best_tm;
200 }
201
202 /*
203  * Synchronize ar.itc of the current (slave) CPU with the ar.itc of the MASTER CPU
204  * (normally the time-keeper CPU).  We use a closed loop to eliminate the possibility of
205  * unaccounted-for errors (such as getting a machine check in the middle of a calibration
206  * step).  The basic idea is for the slave to ask the master what itc value it has and to
207  * read its own itc before and after the master responds.  Each iteration gives us three
208  * timestamps:
209  *
210  *      slave           master
211  *
212  *      t0 ---\
213  *             ---\
214  *                 --->
215  *                      tm
216  *                 /---
217  *             /---
218  *      t1 <---
219  *
220  *
221  * The goal is to adjust the slave's ar.itc such that tm falls exactly half-way between t0
222  * and t1.  If we achieve this, the clocks are synchronized provided the interconnect
223  * between the slave and the master is symmetric.  Even if the interconnect were
224  * asymmetric, we would still know that the synchronization error is smaller than the
225  * roundtrip latency (t0 - t1).
226  *
227  * When the interconnect is quiet and symmetric, this lets us synchronize the itc to
228  * within one or two cycles.  However, we can only *guarantee* that the synchronization is
229  * accurate to within a round-trip time, which is typically in the range of several
230  * hundred cycles (e.g., ~500 cycles).  In practice, this means that the itc's are usually
231  * almost perfectly synchronized, but we shouldn't assume that the accuracy is much better
232  * than half a micro second or so.
233  */
234 void
235 ia64_sync_itc (unsigned int master)
236 {
237         long i, delta, adj, adjust_latency = 0, done = 0;
238         unsigned long flags, rt, master_time_stamp, bound;
239 #if DEBUG_ITC_SYNC
240         struct {
241                 long rt;        /* roundtrip time */
242                 long master;    /* master's timestamp */
243                 long diff;      /* difference between midpoint and master's timestamp */
244                 long lat;       /* estimate of itc adjustment latency */
245         } t[NUM_ROUNDS];
246 #endif
247
248         /*
249          * Make sure local timer ticks are disabled while we sync.  If
250          * they were enabled, we'd have to worry about nasty issues
251          * like setting the ITC ahead of (or a long time before) the
252          * next scheduled tick.
253          */
254         BUG_ON((ia64_get_itv() & (1 << 16)) == 0);
255
256         go[MASTER] = 1;
257
258         if (smp_call_function_single(master, sync_master, NULL, 1, 0) < 0) {
259                 printk(KERN_ERR "sync_itc: failed to get attention of CPU %u!\n", master);
260                 return;
261         }
262
263         while (go[MASTER])
264                 cpu_relax();    /* wait for master to be ready */
265
266         spin_lock_irqsave(&itc_sync_lock, flags);
267         {
268                 for (i = 0; i < NUM_ROUNDS; ++i) {
269                         delta = get_delta(&rt, &master_time_stamp);
270                         if (delta == 0) {
271                                 done = 1;       /* let's lock on to this... */
272                                 bound = rt;
273                         }
274
275                         if (!done) {
276                                 if (i > 0) {
277                                         adjust_latency += -delta;
278                                         adj = -delta + adjust_latency/4;
279                                 } else
280                                         adj = -delta;
281
282                                 ia64_set_itc(ia64_get_itc() + adj);
283                         }
284 #if DEBUG_ITC_SYNC
285                         t[i].rt = rt;
286                         t[i].master = master_time_stamp;
287                         t[i].diff = delta;
288                         t[i].lat = adjust_latency/4;
289 #endif
290                 }
291         }
292         spin_unlock_irqrestore(&itc_sync_lock, flags);
293
294 #if DEBUG_ITC_SYNC
295         for (i = 0; i < NUM_ROUNDS; ++i)
296                 printk("rt=%5ld master=%5ld diff=%5ld adjlat=%5ld\n",
297                        t[i].rt, t[i].master, t[i].diff, t[i].lat);
298 #endif
299
300         printk(KERN_INFO "CPU %d: synchronized ITC with CPU %u (last diff %ld cycles, "
301                "maxerr %lu cycles)\n", smp_processor_id(), master, delta, rt);
302 }
303
304 /*
305  * Ideally sets up per-cpu profiling hooks.  Doesn't do much now...
306  */
307 static inline void __devinit
308 smp_setup_percpu_timer (void)
309 {
310 }
311
312 static void __devinit
313 smp_callin (void)
314 {
315         int cpuid, phys_id;
316         extern void ia64_init_itm(void);
317
318 #ifdef CONFIG_PERFMON
319         extern void pfm_init_percpu(void);
320 #endif
321
322         cpuid = smp_processor_id();
323         phys_id = hard_smp_processor_id();
324
325         if (cpu_online(cpuid)) {
326                 printk(KERN_ERR "huh, phys CPU#0x%x, CPU#0x%x already present??\n",
327                        phys_id, cpuid);
328                 BUG();
329         }
330
331         lock_ipi_calllock();
332         cpu_set(cpuid, cpu_online_map);
333         unlock_ipi_calllock();
334
335         smp_setup_percpu_timer();
336
337         ia64_mca_cmc_vector_setup();    /* Setup vector on AP */
338
339 #ifdef CONFIG_PERFMON
340         pfm_init_percpu();
341 #endif
342
343         local_irq_enable();
344
345         if (!(sal_platform_features & IA64_SAL_PLATFORM_FEATURE_ITC_DRIFT)) {
346                 /*
347                  * Synchronize the ITC with the BP.  Need to do this after irqs are
348                  * enabled because ia64_sync_itc() calls smp_call_function_single(), which
349                  * calls spin_unlock_bh(), which calls spin_unlock_bh(), which calls
350                  * local_bh_enable(), which bugs out if irqs are not enabled...
351                  */
352                 Dprintk("Going to syncup ITC with BP.\n");
353                 ia64_sync_itc(0);
354         }
355
356         /*
357          * Get our bogomips.
358          */
359         ia64_init_itm();
360         calibrate_delay();
361         local_cpu_data->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
362
363 #ifdef CONFIG_IA32_SUPPORT
364         ia32_gdt_init();
365 #endif
366
367         /*
368          * Allow the master to continue.
369          */
370         cpu_set(cpuid, cpu_callin_map);
371         Dprintk("Stack on CPU %d at about %p\n",cpuid, &cpuid);
372 }
373
374
375 /*
376  * Activate a secondary processor.  head.S calls this.
377  */
378 int __devinit
379 start_secondary (void *unused)
380 {
381         /* Early console may use I/O ports */
382         ia64_set_kr(IA64_KR_IO_BASE, __pa(ia64_iobase));
383         Dprintk("start_secondary: starting CPU 0x%x\n", hard_smp_processor_id());
384         efi_map_pal_code();
385         cpu_init();
386         smp_callin();
387
388         cpu_idle();
389         return 0;
390 }
391
392 struct pt_regs * __devinit idle_regs(struct pt_regs *regs)
393 {
394         return NULL;
395 }
396
397 struct create_idle {
398         struct task_struct *idle;
399         struct completion done;
400         int cpu;
401 };
402
403 void
404 do_fork_idle(void *_c_idle)
405 {
406         struct create_idle *c_idle = _c_idle;
407
408         c_idle->idle = fork_idle(c_idle->cpu);
409         complete(&c_idle->done);
410 }
411
412 static int __devinit
413 do_boot_cpu (int sapicid, int cpu)
414 {
415         int timeout;
416         struct create_idle c_idle = {
417                 .cpu    = cpu,
418                 .done   = COMPLETION_INITIALIZER(c_idle.done),
419         };
420         DECLARE_WORK(work, do_fork_idle, &c_idle);
421
422         c_idle.idle = get_idle_for_cpu(cpu);
423         if (c_idle.idle) {
424                 init_idle(c_idle.idle, cpu);
425                 goto do_rest;
426         }
427
428         /*
429          * We can't use kernel_thread since we must avoid to reschedule the child.
430          */
431         if (!keventd_up() || current_is_keventd())
432                 work.func(work.data);
433         else {
434                 schedule_work(&work);
435                 wait_for_completion(&c_idle.done);
436         }
437
438         if (IS_ERR(c_idle.idle))
439                 panic("failed fork for CPU %d", cpu);
440
441         set_idle_for_cpu(cpu, c_idle.idle);
442
443 do_rest:
444         task_for_booting_cpu = c_idle.idle;
445
446         Dprintk("Sending wakeup vector %lu to AP 0x%x/0x%x.\n", ap_wakeup_vector, cpu, sapicid);
447
448         set_brendez_area(cpu);
449         platform_send_ipi(cpu, ap_wakeup_vector, IA64_IPI_DM_INT, 0);
450
451         /*
452          * Wait 10s total for the AP to start
453          */
454         Dprintk("Waiting on callin_map ...");
455         for (timeout = 0; timeout < 100000; timeout++) {
456                 if (cpu_isset(cpu, cpu_callin_map))
457                         break;  /* It has booted */
458                 udelay(100);
459         }
460         Dprintk("\n");
461
462         if (!cpu_isset(cpu, cpu_callin_map)) {
463                 printk(KERN_ERR "Processor 0x%x/0x%x is stuck.\n", cpu, sapicid);
464                 ia64_cpu_to_sapicid[cpu] = -1;
465                 cpu_clear(cpu, cpu_online_map);  /* was set in smp_callin() */
466                 return -EINVAL;
467         }
468         return 0;
469 }
470
471 static int __init
472 decay (char *str)
473 {
474         int ticks;
475         get_option (&str, &ticks);
476         return 1;
477 }
478
479 __setup("decay=", decay);
480
481 /*
482  * Initialize the logical CPU number to SAPICID mapping
483  */
484 void __init
485 smp_build_cpu_map (void)
486 {
487         int sapicid, cpu, i;
488         int boot_cpu_id = hard_smp_processor_id();
489
490         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
491                 ia64_cpu_to_sapicid[cpu] = -1;
492 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
493                 cpu_set(cpu, cpu_possible_map);
494 #endif
495         }
496
497         ia64_cpu_to_sapicid[0] = boot_cpu_id;
498         cpus_clear(cpu_present_map);
499         cpu_set(0, cpu_present_map);
500         cpu_set(0, cpu_possible_map);
501         for (cpu = 1, i = 0; i < smp_boot_data.cpu_count; i++) {
502                 sapicid = smp_boot_data.cpu_phys_id[i];
503                 if (sapicid == boot_cpu_id)
504                         continue;
505                 cpu_set(cpu, cpu_present_map);
506                 cpu_set(cpu, cpu_possible_map);
507                 ia64_cpu_to_sapicid[cpu] = sapicid;
508                 cpu++;
509         }
510 }
511
512 #ifdef CONFIG_NUMA
513
514 /* on which node is each logical CPU (one cacheline even for 64 CPUs) */
515 u8 cpu_to_node_map[NR_CPUS] __cacheline_aligned;
516 EXPORT_SYMBOL(cpu_to_node_map);
517 /* which logical CPUs are on which nodes */
518 cpumask_t node_to_cpu_mask[MAX_NUMNODES] __cacheline_aligned;
519
520 /*
521  * Build cpu to node mapping and initialize the per node cpu masks.
522  */
523 void __init
524 build_cpu_to_node_map (void)
525 {
526         int cpu, i, node;
527
528         for(node=0; node<MAX_NUMNODES; node++)
529                 cpus_clear(node_to_cpu_mask[node]);
530         for(cpu = 0; cpu < NR_CPUS; ++cpu) {
531                 /*
532                  * All Itanium NUMA platforms I know use ACPI, so maybe we
533                  * can drop this ifdef completely.                    [EF]
534                  */
535 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
536                 node = -1;
537                 for (i = 0; i < NR_CPUS; ++i)
538                         if (cpu_physical_id(cpu) == node_cpuid[i].phys_id) {
539                                 node = node_cpuid[i].nid;
540                                 break;
541                         }
542 #else
543 #               error Fixme: Dunno how to build CPU-to-node map.
544 #endif
545                 cpu_to_node_map[cpu] = (node >= 0) ? node : 0;
546                 if (node >= 0)
547                         cpu_set(cpu, node_to_cpu_mask[node]);
548         }
549 }
550
551 #endif /* CONFIG_NUMA */
552
553 /*
554  * Cycle through the APs sending Wakeup IPIs to boot each.
555  */
556 void __init
557 smp_prepare_cpus (unsigned int max_cpus)
558 {
559         int boot_cpu_id = hard_smp_processor_id();
560
561         /*
562          * Initialize the per-CPU profiling counter/multiplier
563          */
564
565         smp_setup_percpu_timer();
566
567         /*
568          * We have the boot CPU online for sure.
569          */
570         cpu_set(0, cpu_online_map);
571         cpu_set(0, cpu_callin_map);
572
573         local_cpu_data->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
574         ia64_cpu_to_sapicid[0] = boot_cpu_id;
575
576         printk(KERN_INFO "Boot processor id 0x%x/0x%x\n", 0, boot_cpu_id);
577
578         current_thread_info()->cpu = 0;
579
580         /*
581          * If SMP should be disabled, then really disable it!
582          */
583         if (!max_cpus) {
584                 printk(KERN_INFO "SMP mode deactivated.\n");
585                 cpus_clear(cpu_online_map);
586                 cpus_clear(cpu_present_map);
587                 cpus_clear(cpu_possible_map);
588                 cpu_set(0, cpu_online_map);
589                 cpu_set(0, cpu_present_map);
590                 cpu_set(0, cpu_possible_map);
591                 return;
592         }
593 }
594
595 void __devinit smp_prepare_boot_cpu(void)
596 {
597         cpu_set(smp_processor_id(), cpu_online_map);
598         cpu_set(smp_processor_id(), cpu_callin_map);
599 }
600
601 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
602 extern void fixup_irqs(void);
603 /* must be called with cpucontrol mutex held */
604 int __cpu_disable(void)
605 {
606         int cpu = smp_processor_id();
607
608         /*
609          * dont permit boot processor for now
610          */
611         if (cpu == 0)
612                 return -EBUSY;
613
614         fixup_irqs();
615         local_flush_tlb_all();
616         cpu_clear(cpu, cpu_callin_map);
617         return 0;
618 }
619
620 void __cpu_die(unsigned int cpu)
621 {
622         unsigned int i;
623
624         for (i = 0; i < 100; i++) {
625                 /* They ack this in play_dead by setting CPU_DEAD */
626                 if (per_cpu(cpu_state, cpu) == CPU_DEAD)
627                 {
628                         printk ("CPU %d is now offline\n", cpu);
629                         return;
630                 }
631                 msleep(100);
632         }
633         printk(KERN_ERR "CPU %u didn't die...\n", cpu);
634 }
635 #else /* !CONFIG_HOTPLUG_CPU */
636 int __cpu_disable(void)
637 {
638         return -ENOSYS;
639 }
640
641 void __cpu_die(unsigned int cpu)
642 {
643         /* We said "no" in __cpu_disable */
644         BUG();
645 }
646 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
647
648 void
649 smp_cpus_done (unsigned int dummy)
650 {
651         int cpu;
652         unsigned long bogosum = 0;
653
654         /*
655          * Allow the user to impress friends.
656          */
657
658         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++)
659                 if (cpu_online(cpu))
660                         bogosum += cpu_data(cpu)->loops_per_jiffy;
661
662         printk(KERN_INFO "Total of %d processors activated (%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
663                (int)num_online_cpus(), bogosum/(500000/HZ), (bogosum/(5000/HZ))%100);
664 }
665
666 int __devinit
667 __cpu_up (unsigned int cpu)
668 {
669         int ret;
670         int sapicid;
671
672         sapicid = ia64_cpu_to_sapicid[cpu];
673         if (sapicid == -1)
674                 return -EINVAL;
675
676         /*
677          * Already booted cpu? not valid anymore since we dont
678          * do idle loop tightspin anymore.
679          */
680         if (cpu_isset(cpu, cpu_callin_map))
681                 return -EINVAL;
682
683         /* Processor goes to start_secondary(), sets online flag */
684         ret = do_boot_cpu(sapicid, cpu);
685         if (ret < 0)
686                 return ret;
687
688         return 0;
689 }
690
691 /*
692  * Assume that CPU's have been discovered by some platform-dependent interface.  For
693  * SoftSDV/Lion, that would be ACPI.
694  *
695  * Setup of the IPI irq handler is done in irq.c:init_IRQ_SMP().
696  */
697 void __init
698 init_smp_config(void)
699 {
700         struct fptr {
701                 unsigned long fp;
702                 unsigned long gp;
703         } *ap_startup;
704         long sal_ret;
705
706         /* Tell SAL where to drop the AP's.  */
707         ap_startup = (struct fptr *) start_ap;
708         sal_ret = ia64_sal_set_vectors(SAL_VECTOR_OS_BOOT_RENDEZ,
709                                        ia64_tpa(ap_startup->fp), ia64_tpa(ap_startup->gp), 0, 0, 0, 0);
710         if (sal_ret < 0)
711                 printk(KERN_ERR "SMP: Can't set SAL AP Boot Rendezvous: %s\n",
712                        ia64_sal_strerror(sal_ret));
713 }
714