Linux 6.9-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / core-api / cpu_hotplug.rst
1 =========================
2 CPU hotplug in the Kernel
3 =========================
4
5 :Date: September, 2021
6 :Author: Sebastian Andrzej Siewior <bigeasy@linutronix.de>,
7          Rusty Russell <rusty@rustcorp.com.au>,
8          Srivatsa Vaddagiri <vatsa@in.ibm.com>,
9          Ashok Raj <ashok.raj@intel.com>,
10          Joel Schopp <jschopp@austin.ibm.com>,
11          Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
12
13 Introduction
14 ============
15
16 Modern advances in system architectures have introduced advanced error
17 reporting and correction capabilities in processors. There are couple OEMS that
18 support NUMA hardware which are hot pluggable as well, where physical node
19 insertion and removal require support for CPU hotplug.
20
21 Such advances require CPUs available to a kernel to be removed either for
22 provisioning reasons, or for RAS purposes to keep an offending CPU off
23 system execution path. Hence the need for CPU hotplug support in the
24 Linux kernel.
25
26 A more novel use of CPU-hotplug support is its use today in suspend resume
27 support for SMP. Dual-core and HT support makes even a laptop run SMP kernels
28 which didn't support these methods.
29
30
31 Command Line Switches
32 =====================
33 ``maxcpus=n``
34   Restrict boot time CPUs to *n*. Say if you have four CPUs, using
35   ``maxcpus=2`` will only boot two. You can choose to bring the
36   other CPUs later online.
37
38 ``nr_cpus=n``
39   Restrict the total amount of CPUs the kernel will support. If the number
40   supplied here is lower than the number of physically available CPUs, then
41   those CPUs can not be brought online later.
42
43 ``possible_cpus=n``
44   This option sets ``possible_cpus`` bits in ``cpu_possible_mask``.
45
46   This option is limited to the X86 and S390 architecture.
47
48 ``cpu0_hotplug``
49   Allow to shutdown CPU0.
50
51   This option is limited to the X86 architecture.
52
53 CPU maps
54 ========
55
56 ``cpu_possible_mask``
57   Bitmap of possible CPUs that can ever be available in the
58   system. This is used to allocate some boot time memory for per_cpu variables
59   that aren't designed to grow/shrink as CPUs are made available or removed.
60   Once set during boot time discovery phase, the map is static, i.e no bits
61   are added or removed anytime. Trimming it accurately for your system needs
62   upfront can save some boot time memory.
63
64 ``cpu_online_mask``
65   Bitmap of all CPUs currently online. Its set in ``__cpu_up()``
66   after a CPU is available for kernel scheduling and ready to receive
67   interrupts from devices. Its cleared when a CPU is brought down using
68   ``__cpu_disable()``, before which all OS services including interrupts are
69   migrated to another target CPU.
70
71 ``cpu_present_mask``
72   Bitmap of CPUs currently present in the system. Not all
73   of them may be online. When physical hotplug is processed by the relevant
74   subsystem (e.g ACPI) can change and new bit either be added or removed
75   from the map depending on the event is hot-add/hot-remove. There are currently
76   no locking rules as of now. Typical usage is to init topology during boot,
77   at which time hotplug is disabled.
78
79 You really don't need to manipulate any of the system CPU maps. They should
80 be read-only for most use. When setting up per-cpu resources almost always use
81 ``cpu_possible_mask`` or ``for_each_possible_cpu()`` to iterate. To macro
82 ``for_each_cpu()`` can be used to iterate over a custom CPU mask.
83
84 Never use anything other than ``cpumask_t`` to represent bitmap of CPUs.
85
86
87 Using CPU hotplug
88 =================
89
90 The kernel option *CONFIG_HOTPLUG_CPU* needs to be enabled. It is currently
91 available on multiple architectures including ARM, MIPS, PowerPC and X86. The
92 configuration is done via the sysfs interface::
93
94  $ ls -lh /sys/devices/system/cpu
95  total 0
96  drwxr-xr-x  9 root root    0 Dec 21 16:33 cpu0
97  drwxr-xr-x  9 root root    0 Dec 21 16:33 cpu1
98  drwxr-xr-x  9 root root    0 Dec 21 16:33 cpu2
99  drwxr-xr-x  9 root root    0 Dec 21 16:33 cpu3
100  drwxr-xr-x  9 root root    0 Dec 21 16:33 cpu4
101  drwxr-xr-x  9 root root    0 Dec 21 16:33 cpu5
102  drwxr-xr-x  9 root root    0 Dec 21 16:33 cpu6
103  drwxr-xr-x  9 root root    0 Dec 21 16:33 cpu7
104  drwxr-xr-x  2 root root    0 Dec 21 16:33 hotplug
105  -r--r--r--  1 root root 4.0K Dec 21 16:33 offline
106  -r--r--r--  1 root root 4.0K Dec 21 16:33 online
107  -r--r--r--  1 root root 4.0K Dec 21 16:33 possible
108  -r--r--r--  1 root root 4.0K Dec 21 16:33 present
109
110 The files *offline*, *online*, *possible*, *present* represent the CPU masks.
111 Each CPU folder contains an *online* file which controls the logical on (1) and
112 off (0) state. To logically shutdown CPU4::
113
114  $ echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu4/online
115   smpboot: CPU 4 is now offline
116
117 Once the CPU is shutdown, it will be removed from */proc/interrupts*,
118 */proc/cpuinfo* and should also not be shown visible by the *top* command. To
119 bring CPU4 back online::
120
121  $ echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu4/online
122  smpboot: Booting Node 0 Processor 4 APIC 0x1
123
124 The CPU is usable again. This should work on all CPUs, but CPU0 is often special
125 and excluded from CPU hotplug.
126
127 The CPU hotplug coordination
128 ============================
129
130 The offline case
131 ----------------
132
133 Once a CPU has been logically shutdown the teardown callbacks of registered
134 hotplug states will be invoked, starting with ``CPUHP_ONLINE`` and terminating
135 at state ``CPUHP_OFFLINE``. This includes:
136
137 * If tasks are frozen due to a suspend operation then *cpuhp_tasks_frozen*
138   will be set to true.
139 * All processes are migrated away from this outgoing CPU to new CPUs.
140   The new CPU is chosen from each process' current cpuset, which may be
141   a subset of all online CPUs.
142 * All interrupts targeted to this CPU are migrated to a new CPU
143 * timers are also migrated to a new CPU
144 * Once all services are migrated, kernel calls an arch specific routine
145   ``__cpu_disable()`` to perform arch specific cleanup.
146
147
148 The CPU hotplug API
149 ===================
150
151 CPU hotplug state machine
152 -------------------------
153
154 CPU hotplug uses a trivial state machine with a linear state space from
155 CPUHP_OFFLINE to CPUHP_ONLINE. Each state has a startup and a teardown
156 callback.
157
158 When a CPU is onlined, the startup callbacks are invoked sequentially until
159 the state CPUHP_ONLINE is reached. They can also be invoked when the
160 callbacks of a state are set up or an instance is added to a multi-instance
161 state.
162
163 When a CPU is offlined the teardown callbacks are invoked in the reverse
164 order sequentially until the state CPUHP_OFFLINE is reached. They can also
165 be invoked when the callbacks of a state are removed or an instance is
166 removed from a multi-instance state.
167
168 If a usage site requires only a callback in one direction of the hotplug
169 operations (CPU online or CPU offline) then the other not-required callback
170 can be set to NULL when the state is set up.
171
172 The state space is divided into three sections:
173
174 * The PREPARE section
175
176   The PREPARE section covers the state space from CPUHP_OFFLINE to
177   CPUHP_BRINGUP_CPU.
178
179   The startup callbacks in this section are invoked before the CPU is
180   started during a CPU online operation. The teardown callbacks are invoked
181   after the CPU has become dysfunctional during a CPU offline operation.
182
183   The callbacks are invoked on a control CPU as they can't obviously run on
184   the hotplugged CPU which is either not yet started or has become
185   dysfunctional already.
186
187   The startup callbacks are used to setup resources which are required to
188   bring a CPU successfully online. The teardown callbacks are used to free
189   resources or to move pending work to an online CPU after the hotplugged
190   CPU became dysfunctional.
191
192   The startup callbacks are allowed to fail. If a callback fails, the CPU
193   online operation is aborted and the CPU is brought down to the previous
194   state (usually CPUHP_OFFLINE) again.
195
196   The teardown callbacks in this section are not allowed to fail.
197
198 * The STARTING section
199
200   The STARTING section covers the state space between CPUHP_BRINGUP_CPU + 1
201   and CPUHP_AP_ONLINE.
202
203   The startup callbacks in this section are invoked on the hotplugged CPU
204   with interrupts disabled during a CPU online operation in the early CPU
205   setup code. The teardown callbacks are invoked with interrupts disabled
206   on the hotplugged CPU during a CPU offline operation shortly before the
207   CPU is completely shut down.
208
209   The callbacks in this section are not allowed to fail.
210
211   The callbacks are used for low level hardware initialization/shutdown and
212   for core subsystems.
213
214 * The ONLINE section
215
216   The ONLINE section covers the state space between CPUHP_AP_ONLINE + 1 and
217   CPUHP_ONLINE.
218
219   The startup callbacks in this section are invoked on the hotplugged CPU
220   during a CPU online operation. The teardown callbacks are invoked on the
221   hotplugged CPU during a CPU offline operation.
222
223   The callbacks are invoked in the context of the per CPU hotplug thread,
224   which is pinned on the hotplugged CPU. The callbacks are invoked with
225   interrupts and preemption enabled.
226
227   The callbacks are allowed to fail. When a callback fails the hotplug
228   operation is aborted and the CPU is brought back to the previous state.
229
230 CPU online/offline operations
231 -----------------------------
232
233 A successful online operation looks like this::
234
235   [CPUHP_OFFLINE]
236   [CPUHP_OFFLINE + 1]->startup()       -> success
237   [CPUHP_OFFLINE + 2]->startup()       -> success
238   [CPUHP_OFFLINE + 3]                  -> skipped because startup == NULL
239   ...
240   [CPUHP_BRINGUP_CPU]->startup()       -> success
241   === End of PREPARE section
242   [CPUHP_BRINGUP_CPU + 1]->startup()   -> success
243   ...
244   [CPUHP_AP_ONLINE]->startup()         -> success
245   === End of STARTUP section
246   [CPUHP_AP_ONLINE + 1]->startup()     -> success
247   ...
248   [CPUHP_ONLINE - 1]->startup()        -> success
249   [CPUHP_ONLINE]
250
251 A successful offline operation looks like this::
252
253   [CPUHP_ONLINE]
254   [CPUHP_ONLINE - 1]->teardown()       -> success
255   ...
256   [CPUHP_AP_ONLINE + 1]->teardown()    -> success
257   === Start of STARTUP section
258   [CPUHP_AP_ONLINE]->teardown()        -> success
259   ...
260   [CPUHP_BRINGUP_ONLINE - 1]->teardown()
261   ...
262   === Start of PREPARE section
263   [CPUHP_BRINGUP_CPU]->teardown()
264   [CPUHP_OFFLINE + 3]->teardown()
265   [CPUHP_OFFLINE + 2]                  -> skipped because teardown == NULL
266   [CPUHP_OFFLINE + 1]->teardown()
267   [CPUHP_OFFLINE]
268
269 A failed online operation looks like this::
270
271   [CPUHP_OFFLINE]
272   [CPUHP_OFFLINE + 1]->startup()       -> success
273   [CPUHP_OFFLINE + 2]->startup()       -> success
274   [CPUHP_OFFLINE + 3]                  -> skipped because startup == NULL
275   ...
276   [CPUHP_BRINGUP_CPU]->startup()       -> success
277   === End of PREPARE section
278   [CPUHP_BRINGUP_CPU + 1]->startup()   -> success
279   ...
280   [CPUHP_AP_ONLINE]->startup()         -> success
281   === End of STARTUP section
282   [CPUHP_AP_ONLINE + 1]->startup()     -> success
283   ---
284   [CPUHP_AP_ONLINE + N]->startup()     -> fail
285   [CPUHP_AP_ONLINE + (N - 1)]->teardown()
286   ...
287   [CPUHP_AP_ONLINE + 1]->teardown()
288   === Start of STARTUP section
289   [CPUHP_AP_ONLINE]->teardown()
290   ...
291   [CPUHP_BRINGUP_ONLINE - 1]->teardown()
292   ...
293   === Start of PREPARE section
294   [CPUHP_BRINGUP_CPU]->teardown()
295   [CPUHP_OFFLINE + 3]->teardown()
296   [CPUHP_OFFLINE + 2]                  -> skipped because teardown == NULL
297   [CPUHP_OFFLINE + 1]->teardown()
298   [CPUHP_OFFLINE]
299
300 A failed offline operation looks like this::
301
302   [CPUHP_ONLINE]
303   [CPUHP_ONLINE - 1]->teardown()       -> success
304   ...
305   [CPUHP_ONLINE - N]->teardown()       -> fail
306   [CPUHP_ONLINE - (N - 1)]->startup()
307   ...
308   [CPUHP_ONLINE - 1]->startup()
309   [CPUHP_ONLINE]
310
311 Recursive failures cannot be handled sensibly. Look at the following
312 example of a recursive fail due to a failed offline operation: ::
313
314   [CPUHP_ONLINE]
315   [CPUHP_ONLINE - 1]->teardown()       -> success
316   ...
317   [CPUHP_ONLINE - N]->teardown()       -> fail
318   [CPUHP_ONLINE - (N - 1)]->startup()  -> success
319   [CPUHP_ONLINE - (N - 2)]->startup()  -> fail
320
321 The CPU hotplug state machine stops right here and does not try to go back
322 down again because that would likely result in an endless loop::
323
324   [CPUHP_ONLINE - (N - 1)]->teardown() -> success
325   [CPUHP_ONLINE - N]->teardown()       -> fail
326   [CPUHP_ONLINE - (N - 1)]->startup()  -> success
327   [CPUHP_ONLINE - (N - 2)]->startup()  -> fail
328   [CPUHP_ONLINE - (N - 1)]->teardown() -> success
329   [CPUHP_ONLINE - N]->teardown()       -> fail
330
331 Lather, rinse and repeat. In this case the CPU left in state::
332
333   [CPUHP_ONLINE - (N - 1)]
334
335 which at least lets the system make progress and gives the user a chance to
336 debug or even resolve the situation.
337
338 Allocating a state
339 ------------------
340
341 There are two ways to allocate a CPU hotplug state:
342
343 * Static allocation
344
345   Static allocation has to be used when the subsystem or driver has
346   ordering requirements versus other CPU hotplug states. E.g. the PERF core
347   startup callback has to be invoked before the PERF driver startup
348   callbacks during a CPU online operation. During a CPU offline operation
349   the driver teardown callbacks have to be invoked before the core teardown
350   callback. The statically allocated states are described by constants in
351   the cpuhp_state enum which can be found in include/linux/cpuhotplug.h.
352
353   Insert the state into the enum at the proper place so the ordering
354   requirements are fulfilled. The state constant has to be used for state
355   setup and removal.
356
357   Static allocation is also required when the state callbacks are not set
358   up at runtime and are part of the initializer of the CPU hotplug state
359   array in kernel/cpu.c.
360
361 * Dynamic allocation
362
363   When there are no ordering requirements for the state callbacks then
364   dynamic allocation is the preferred method. The state number is allocated
365   by the setup function and returned to the caller on success.
366
367   Only the PREPARE and ONLINE sections provide a dynamic allocation
368   range. The STARTING section does not as most of the callbacks in that
369   section have explicit ordering requirements.
370
371 Setup of a CPU hotplug state
372 ----------------------------
373
374 The core code provides the following functions to setup a state:
375
376 * cpuhp_setup_state(state, name, startup, teardown)
377 * cpuhp_setup_state_nocalls(state, name, startup, teardown)
378 * cpuhp_setup_state_cpuslocked(state, name, startup, teardown)
379 * cpuhp_setup_state_nocalls_cpuslocked(state, name, startup, teardown)
380
381 For cases where a driver or a subsystem has multiple instances and the same
382 CPU hotplug state callbacks need to be invoked for each instance, the CPU
383 hotplug core provides multi-instance support. The advantage over driver
384 specific instance lists is that the instance related functions are fully
385 serialized against CPU hotplug operations and provide the automatic
386 invocations of the state callbacks on add and removal. To set up such a
387 multi-instance state the following function is available:
388
389 * cpuhp_setup_state_multi(state, name, startup, teardown)
390
391 The @state argument is either a statically allocated state or one of the
392 constants for dynamically allocated states - CPUHP_BP_PREPARE_DYN,
393 CPUHP_AP_ONLINE_DYN - depending on the state section (PREPARE, ONLINE) for
394 which a dynamic state should be allocated.
395
396 The @name argument is used for sysfs output and for instrumentation. The
397 naming convention is "subsys:mode" or "subsys/driver:mode",
398 e.g. "perf:mode" or "perf/x86:mode". The common mode names are:
399
400 ======== =======================================================
401 prepare  For states in the PREPARE section
402
403 dead     For states in the PREPARE section which do not provide
404          a startup callback
405
406 starting For states in the STARTING section
407
408 dying    For states in the STARTING section which do not provide
409          a startup callback
410
411 online   For states in the ONLINE section
412
413 offline  For states in the ONLINE section which do not provide
414          a startup callback
415 ======== =======================================================
416
417 As the @name argument is only used for sysfs and instrumentation other mode
418 descriptors can be used as well if they describe the nature of the state
419 better than the common ones.
420
421 Examples for @name arguments: "perf/online", "perf/x86:prepare",
422 "RCU/tree:dying", "sched/waitempty"
423
424 The @startup argument is a function pointer to the callback which should be
425 invoked during a CPU online operation. If the usage site does not require a
426 startup callback set the pointer to NULL.
427
428 The @teardown argument is a function pointer to the callback which should
429 be invoked during a CPU offline operation. If the usage site does not
430 require a teardown callback set the pointer to NULL.
431
432 The functions differ in the way how the installed callbacks are treated:
433
434   * cpuhp_setup_state_nocalls(), cpuhp_setup_state_nocalls_cpuslocked()
435     and cpuhp_setup_state_multi() only install the callbacks
436
437   * cpuhp_setup_state() and cpuhp_setup_state_cpuslocked() install the
438     callbacks and invoke the @startup callback (if not NULL) for all online
439     CPUs which have currently a state greater than the newly installed
440     state. Depending on the state section the callback is either invoked on
441     the current CPU (PREPARE section) or on each online CPU (ONLINE
442     section) in the context of the CPU's hotplug thread.
443
444     If a callback fails for CPU N then the teardown callback for CPU
445     0 .. N-1 is invoked to rollback the operation. The state setup fails,
446     the callbacks for the state are not installed and in case of dynamic
447     allocation the allocated state is freed.
448
449 The state setup and the callback invocations are serialized against CPU
450 hotplug operations. If the setup function has to be called from a CPU
451 hotplug read locked region, then the _cpuslocked() variants have to be
452 used. These functions cannot be used from within CPU hotplug callbacks.
453
454 The function return values:
455   ======== ===================================================================
456   0        Statically allocated state was successfully set up
457
458   >0       Dynamically allocated state was successfully set up.
459
460            The returned number is the state number which was allocated. If
461            the state callbacks have to be removed later, e.g. module
462            removal, then this number has to be saved by the caller and used
463            as @state argument for the state remove function. For
464            multi-instance states the dynamically allocated state number is
465            also required as @state argument for the instance add/remove
466            operations.
467
468   <0       Operation failed
469   ======== ===================================================================
470
471 Removal of a CPU hotplug state
472 ------------------------------
473
474 To remove a previously set up state, the following functions are provided:
475
476 * cpuhp_remove_state(state)
477 * cpuhp_remove_state_nocalls(state)
478 * cpuhp_remove_state_nocalls_cpuslocked(state)
479 * cpuhp_remove_multi_state(state)
480
481 The @state argument is either a statically allocated state or the state
482 number which was allocated in the dynamic range by cpuhp_setup_state*(). If
483 the state is in the dynamic range, then the state number is freed and
484 available for dynamic allocation again.
485
486 The functions differ in the way how the installed callbacks are treated:
487
488   * cpuhp_remove_state_nocalls(), cpuhp_remove_state_nocalls_cpuslocked()
489     and cpuhp_remove_multi_state() only remove the callbacks.
490
491   * cpuhp_remove_state() removes the callbacks and invokes the teardown
492     callback (if not NULL) for all online CPUs which have currently a state
493     greater than the removed state. Depending on the state section the
494     callback is either invoked on the current CPU (PREPARE section) or on
495     each online CPU (ONLINE section) in the context of the CPU's hotplug
496     thread.
497
498     In order to complete the removal, the teardown callback should not fail.
499
500 The state removal and the callback invocations are serialized against CPU
501 hotplug operations. If the remove function has to be called from a CPU
502 hotplug read locked region, then the _cpuslocked() variants have to be
503 used. These functions cannot be used from within CPU hotplug callbacks.
504
505 If a multi-instance state is removed then the caller has to remove all
506 instances first.
507
508 Multi-Instance state instance management
509 ----------------------------------------
510
511 Once the multi-instance state is set up, instances can be added to the
512 state:
513
514   * cpuhp_state_add_instance(state, node)
515   * cpuhp_state_add_instance_nocalls(state, node)
516
517 The @state argument is either a statically allocated state or the state
518 number which was allocated in the dynamic range by cpuhp_setup_state_multi().
519
520 The @node argument is a pointer to an hlist_node which is embedded in the
521 instance's data structure. The pointer is handed to the multi-instance
522 state callbacks and can be used by the callback to retrieve the instance
523 via container_of().
524
525 The functions differ in the way how the installed callbacks are treated:
526
527   * cpuhp_state_add_instance_nocalls() and only adds the instance to the
528     multi-instance state's node list.
529
530   * cpuhp_state_add_instance() adds the instance and invokes the startup
531     callback (if not NULL) associated with @state for all online CPUs which
532     have currently a state greater than @state. The callback is only
533     invoked for the to be added instance. Depending on the state section
534     the callback is either invoked on the current CPU (PREPARE section) or
535     on each online CPU (ONLINE section) in the context of the CPU's hotplug
536     thread.
537
538     If a callback fails for CPU N then the teardown callback for CPU
539     0 .. N-1 is invoked to rollback the operation, the function fails and
540     the instance is not added to the node list of the multi-instance state.
541
542 To remove an instance from the state's node list these functions are
543 available:
544
545   * cpuhp_state_remove_instance(state, node)
546   * cpuhp_state_remove_instance_nocalls(state, node)
547
548 The arguments are the same as for the cpuhp_state_add_instance*()
549 variants above.
550
551 The functions differ in the way how the installed callbacks are treated:
552
553   * cpuhp_state_remove_instance_nocalls() only removes the instance from the
554     state's node list.
555
556   * cpuhp_state_remove_instance() removes the instance and invokes the
557     teardown callback (if not NULL) associated with @state for all online
558     CPUs which have currently a state greater than @state.  The callback is
559     only invoked for the to be removed instance.  Depending on the state
560     section the callback is either invoked on the current CPU (PREPARE
561     section) or on each online CPU (ONLINE section) in the context of the
562     CPU's hotplug thread.
563
564     In order to complete the removal, the teardown callback should not fail.
565
566 The node list add/remove operations and the callback invocations are
567 serialized against CPU hotplug operations. These functions cannot be used
568 from within CPU hotplug callbacks and CPU hotplug read locked regions.
569
570 Examples
571 --------
572
573 Setup and teardown a statically allocated state in the STARTING section for
574 notifications on online and offline operations::
575
576    ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_SUBSYS_STARTING, "subsys:starting", subsys_cpu_starting, subsys_cpu_dying);
577    if (ret < 0)
578         return ret;
579    ....
580    cpuhp_remove_state(CPUHP_SUBSYS_STARTING);
581
582 Setup and teardown a dynamically allocated state in the ONLINE section
583 for notifications on offline operations::
584
585    state = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "subsys:offline", NULL, subsys_cpu_offline);
586    if (state < 0)
587        return state;
588    ....
589    cpuhp_remove_state(state);
590
591 Setup and teardown a dynamically allocated state in the ONLINE section
592 for notifications on online operations without invoking the callbacks::
593
594    state = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "subsys:online", subsys_cpu_online, NULL);
595    if (state < 0)
596        return state;
597    ....
598    cpuhp_remove_state_nocalls(state);
599
600 Setup, use and teardown a dynamically allocated multi-instance state in the
601 ONLINE section for notifications on online and offline operation::
602
603    state = cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "subsys:online", subsys_cpu_online, subsys_cpu_offline);
604    if (state < 0)
605        return state;
606    ....
607    ret = cpuhp_state_add_instance(state, &inst1->node);
608    if (ret)
609         return ret;
610    ....
611    ret = cpuhp_state_add_instance(state, &inst2->node);
612    if (ret)
613         return ret;
614    ....
615    cpuhp_remove_instance(state, &inst1->node);
616    ....
617    cpuhp_remove_instance(state, &inst2->node);
618    ....
619    remove_multi_state(state);
620
621
622 Testing of hotplug states
623 =========================
624
625 One way to verify whether a custom state is working as expected or not is to
626 shutdown a CPU and then put it online again. It is also possible to put the CPU
627 to certain state (for instance *CPUHP_AP_ONLINE*) and then go back to
628 *CPUHP_ONLINE*. This would simulate an error one state after *CPUHP_AP_ONLINE*
629 which would lead to rollback to the online state.
630
631 All registered states are enumerated in ``/sys/devices/system/cpu/hotplug/states`` ::
632
633  $ tail /sys/devices/system/cpu/hotplug/states
634  138: mm/vmscan:online
635  139: mm/vmstat:online
636  140: lib/percpu_cnt:online
637  141: acpi/cpu-drv:online
638  142: base/cacheinfo:online
639  143: virtio/net:online
640  144: x86/mce:online
641  145: printk:online
642  168: sched:active
643  169: online
644
645 To rollback CPU4 to ``lib/percpu_cnt:online`` and back online just issue::
646
647   $ cat /sys/devices/system/cpu/cpu4/hotplug/state
648   169
649   $ echo 140 > /sys/devices/system/cpu/cpu4/hotplug/target
650   $ cat /sys/devices/system/cpu/cpu4/hotplug/state
651   140
652
653 It is important to note that the teardown callback of state 140 have been
654 invoked. And now get back online::
655
656   $ echo 169 > /sys/devices/system/cpu/cpu4/hotplug/target
657   $ cat /sys/devices/system/cpu/cpu4/hotplug/state
658   169
659
660 With trace events enabled, the individual steps are visible, too::
661
662   #  TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
663   #     | |       |        |         |
664       bash-394  [001]  22.976: cpuhp_enter: cpu: 0004 target: 140 step: 169 (cpuhp_kick_ap_work)
665    cpuhp/4-31   [004]  22.977: cpuhp_enter: cpu: 0004 target: 140 step: 168 (sched_cpu_deactivate)
666    cpuhp/4-31   [004]  22.990: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 168 step: 168 ret: 0
667    cpuhp/4-31   [004]  22.991: cpuhp_enter: cpu: 0004 target: 140 step: 144 (mce_cpu_pre_down)
668    cpuhp/4-31   [004]  22.992: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 144 step: 144 ret: 0
669    cpuhp/4-31   [004]  22.993: cpuhp_multi_enter: cpu: 0004 target: 140 step: 143 (virtnet_cpu_down_prep)
670    cpuhp/4-31   [004]  22.994: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 143 step: 143 ret: 0
671    cpuhp/4-31   [004]  22.995: cpuhp_enter: cpu: 0004 target: 140 step: 142 (cacheinfo_cpu_pre_down)
672    cpuhp/4-31   [004]  22.996: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 142 step: 142 ret: 0
673       bash-394  [001]  22.997: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 140 step: 169 ret: 0
674       bash-394  [005]  95.540: cpuhp_enter: cpu: 0004 target: 169 step: 140 (cpuhp_kick_ap_work)
675    cpuhp/4-31   [004]  95.541: cpuhp_enter: cpu: 0004 target: 169 step: 141 (acpi_soft_cpu_online)
676    cpuhp/4-31   [004]  95.542: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 141 step: 141 ret: 0
677    cpuhp/4-31   [004]  95.543: cpuhp_enter: cpu: 0004 target: 169 step: 142 (cacheinfo_cpu_online)
678    cpuhp/4-31   [004]  95.544: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 142 step: 142 ret: 0
679    cpuhp/4-31   [004]  95.545: cpuhp_multi_enter: cpu: 0004 target: 169 step: 143 (virtnet_cpu_online)
680    cpuhp/4-31   [004]  95.546: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 143 step: 143 ret: 0
681    cpuhp/4-31   [004]  95.547: cpuhp_enter: cpu: 0004 target: 169 step: 144 (mce_cpu_online)
682    cpuhp/4-31   [004]  95.548: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 144 step: 144 ret: 0
683    cpuhp/4-31   [004]  95.549: cpuhp_enter: cpu: 0004 target: 169 step: 145 (console_cpu_notify)
684    cpuhp/4-31   [004]  95.550: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 145 step: 145 ret: 0
685    cpuhp/4-31   [004]  95.551: cpuhp_enter: cpu: 0004 target: 169 step: 168 (sched_cpu_activate)
686    cpuhp/4-31   [004]  95.552: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 168 step: 168 ret: 0
687       bash-394  [005]  95.553: cpuhp_exit:  cpu: 0004  state: 169 step: 140 ret: 0
688
689 As it an be seen, CPU4 went down until timestamp 22.996 and then back up until
690 95.552. All invoked callbacks including their return codes are visible in the
691 trace.
692
693 Architecture's requirements
694 ===========================
695
696 The following functions and configurations are required:
697
698 ``CONFIG_HOTPLUG_CPU``
699   This entry needs to be enabled in Kconfig
700
701 ``__cpu_up()``
702   Arch interface to bring up a CPU
703
704 ``__cpu_disable()``
705   Arch interface to shutdown a CPU, no more interrupts can be handled by the
706   kernel after the routine returns. This includes the shutdown of the timer.
707
708 ``__cpu_die()``
709   This actually supposed to ensure death of the CPU. Actually look at some
710   example code in other arch that implement CPU hotplug. The processor is taken
711   down from the ``idle()`` loop for that specific architecture. ``__cpu_die()``
712   typically waits for some per_cpu state to be set, to ensure the processor dead
713   routine is called to be sure positively.
714
715 User Space Notification
716 =======================
717
718 After CPU successfully onlined or offline udev events are sent. A udev rule like::
719
720   SUBSYSTEM=="cpu", DRIVERS=="processor", DEVPATH=="/devices/system/cpu/*", RUN+="the_hotplug_receiver.sh"
721
722 will receive all events. A script like::
723
724   #!/bin/sh
725
726   if [ "${ACTION}" = "offline" ]
727   then
728       echo "CPU ${DEVPATH##*/} offline"
729
730   elif [ "${ACTION}" = "online" ]
731   then
732       echo "CPU ${DEVPATH##*/} online"
733
734   fi
735
736 can process the event further.
737
738 When changes to the CPUs in the system occur, the sysfs file
739 /sys/devices/system/cpu/crash_hotplug contains '1' if the kernel
740 updates the kdump capture kernel list of CPUs itself (via elfcorehdr),
741 or '0' if userspace must update the kdump capture kernel list of CPUs.
742
743 The availability depends on the CONFIG_HOTPLUG_CPU kernel configuration
744 option.
745
746 To skip userspace processing of CPU hot un/plug events for kdump
747 (i.e. the unload-then-reload to obtain a current list of CPUs), this sysfs
748 file can be used in a udev rule as follows:
749
750  SUBSYSTEM=="cpu", ATTRS{crash_hotplug}=="1", GOTO="kdump_reload_end"
751
752 For a CPU hot un/plug event, if the architecture supports kernel updates
753 of the elfcorehdr (which contains the list of CPUs), then the rule skips
754 the unload-then-reload of the kdump capture kernel.
755
756 Kernel Inline Documentations Reference
757 ======================================
758
759 .. kernel-doc:: include/linux/cpuhotplug.h