【原创】Linux cpu hotplug

背景

• Read the fucking source code! --By 鲁迅
• A picture is worth a thousand words. --By 高尔基

说明：

1. Kernel版本：4.14
2. ARM64处理器
3. 使用工具：Source Insight 3.5， Visio

1. 介绍

Linux CPU热插拔，支持在系统启动后，关闭任意一个secondary cpu（在ARM架构中，CPU0为boot cpu，不能被关闭），并在需要时重新打开它。

CPU-hotplug的一个用处是，支持SMP的Suspend和Resume，这个也是我看CPU-hotplug的原因。

代码路径：
include/linux/cpuhotplug.h
kernel/cpu.c
kernel/smpboot.c
arch/arm64/kernel/smp.c

2. 数据结构

关键的数据结构有三种，如下图所示：

• struct cpuhp_cpu_state：用来存储hotplug的状态；
• enum cpuhp_state：枚举各种状态，这个会对应到全局数组中的某一项，而该项中会定义回调函数。当然，也可以通过函数接口来设置回调函数。
• struct cpuhp_step：Hotplug state machine step，主要定义了函数指针，当跳转到某一个状态时会回调。

3. 流程

Linux内核会创建虚拟总线cpu_subsys，每个CPU注册的时候，都会挂载在该总线上，CPU的online和offline的操作，最终会回调到该总线上的函数。通过echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online和echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online来控制CPU的热插拔。

看图吧。

3.1 cpu_up

• Kernel会为每个CPU都创建一个hotplug线程，执行teardown/startup回调函数；
• cpu_up的时候依赖底层的__cpu_up函数的实现；

3.2 cpu_down

• cpu_down的实际操作还是很复杂的，这种图只画了一部分，涉及到该CPU上的线程park，以及中断migrate，clockevents清除，以及通知上层等，不再深入研究了；
• cpu_down的时候依赖底层的__cpu_die和__cpu_disable函数的实现；

CPU的Hogplug框架，针对是各类CPU，是一个通用的处理模式，涉及的面很宽，后续如果要用到的时候再继续研究。