arch/arm64/kernel/topology.c

   1 /*
   2  * arch/arm64/kernel/topology.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2011,2013 Linaro Limited.
   5  * Written by: Vincent Guittot
   6  *
   7  * based on arch/sh/kernel/topology.c
   8  *
   9  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
  10  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
  11  * for more details.
  12  */
  13
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/cpumask.h>
  16 #include <linux/export.h>
  17 #include <linux/init.h>
  18 #include <linux/percpu.h>
  19 #include <linux/node.h>
  20 #include <linux/nodemask.h>
  21 #include <linux/of.h>
  22 #include <linux/sched.h>
  23 #include <linux/slab.h>
  24
  25 #include <asm/cputype.h>
  26 #include <asm/smp_plat.h>
  27 #include <asm/topology.h>
  28
  29 /*
  30  * cpu power scale management
  31  */
  32
  33 /*
  34  * cpu power table
  35  * This per cpu data structure describes the relative capacity of each core.
  36  * On a heteregenous system, cores don't have the same computation capacity
  37  * and we reflect that difference in the cpu_power field so the scheduler can
  38  * take this difference into account during load balance. A per cpu structure
  39  * is preferred because each CPU updates its own cpu_power field during the
  40  * load balance except for idle cores. One idle core is selected to run the
  41  * rebalance_domains for all idle cores and the cpu_power can be updated
  42  * during this sequence.
  43  */
  44 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cpu_scale);
  45
  46 unsigned long arch_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
  47 {
  48         return per_cpu(cpu_scale, cpu);
  49 }
  50
  51 static void set_power_scale(unsigned int cpu, unsigned long power)
  52 {
  53         per_cpu(cpu_scale, cpu) = power;
  54 }
  55
  56 #ifdef CONFIG_OF
  57 struct cpu_efficiency {
  58         const char *compatible;
  59         unsigned long efficiency;
  60 };
  61
  62 /*
  63  * Table of relative efficiency of each processors
  64  * The efficiency value must fit in 20bit and the final
  65  * cpu_scale value must be in the range
  66  *   0 < cpu_scale < 3*SCHED_POWER_SCALE/2
  67  * in order to return at most 1 when DIV_ROUND_CLOSEST
  68  * is used to compute the capacity of a CPU.
  69  * Processors that are not defined in the table,
  70  * use the default SCHED_POWER_SCALE value for cpu_scale.
  71  */
  72 static const struct cpu_efficiency table_efficiency[] = {
  73         { "arm,cortex-a57", 3891 },
  74         { "arm,cortex-a53", 2048 },
  75         { NULL, },
  76 };
  77
  78 static unsigned long *__cpu_capacity;
  79 #define cpu_capacity(cpu)       __cpu_capacity[cpu]
  80
  81 static unsigned long middle_capacity = 1;
  82 static int cluster_id;
  83
  84 static int __init get_cpu_for_node(struct device_node *node)
  85 {
  86         struct device_node *cpu_node;
  87         int cpu;
  88
  89         cpu_node = of_parse_phandle(node, "cpu", 0);
  90         if (!cpu_node) {
  91                 pr_crit("%s: Unable to parse CPU phandle\n", node->full_name);
  92                 return -1;
  93         }
  94
  95         for_each_possible_cpu(cpu) {
  96                 if (of_get_cpu_node(cpu, NULL) == cpu_node)
  97                         return cpu;
  98         }
  99
 100         pr_crit("Unable to find CPU node for %s\n", cpu_node->full_name);
 101         return -1;
 102 }
 103
 104 static void __init parse_core(struct device_node *core, int core_id)
 105 {
 106         char name[10];
 107         bool leaf = true;
 108         int i, cpu;
 109         struct device_node *t;
 110
 111         i = 0;
 112         do {
 113                 snprintf(name, sizeof(name), "thread%d", i);
 114                 t = of_get_child_by_name(core, name);
 115                 if (t) {
 116                         leaf = false;
 117                         cpu = get_cpu_for_node(t);
 118                         if (cpu) {
 119                                 pr_info("CPU%d: socket %d core %d thread %d\n",
 120                                         cpu, cluster_id, core_id, i);
 121                                 cpu_topology[cpu].socket_id = cluster_id;
 122                                 cpu_topology[cpu].core_id = core_id;
 123                                 cpu_topology[cpu].thread_id = i;
 124                         } else {
 125                                 pr_err("%s: Can't get CPU for thread\n",
 126                                        t->full_name);
 127                         }
 128                 }
 129                 i++;
 130         } while (t);
 131
 132         cpu = get_cpu_for_node(core);
 133         if (cpu >= 0) {
 134                 if (!leaf) {
 135                         pr_err("%s: Core has both threads and CPU\n",
 136                                core->full_name);
 137                         return;
 138                 }
 139
 140                 pr_info("CPU%d: socket %d core %d\n",
 141                         cpu, cluster_id, core_id);
 142                 cpu_topology[cpu].socket_id = cluster_id;
 143                 cpu_topology[cpu].core_id = core_id;
 144         } else if (leaf) {
 145                 pr_err("%s: Can't get CPU for leaf core\n", core->full_name);
 146         }
 147 }
 148
 149 static void __init parse_cluster(struct device_node *cluster)
 150 {
 151         char name[10];
 152         bool leaf = true;
 153         bool has_cores = false;
 154         struct device_node *c;
 155         int core_id = 0;
 156         int i;
 157
 158         /*
 159          * First check for child clusters; we currently ignore any
 160          * information about the nesting of clusters and present the
 161          * scheduler with a flat list of them.
 162          */
 163         i = 0;
 164         do {
 165                 snprintf(name, sizeof(name), "cluster%d", i);
 166                 c = of_get_child_by_name(cluster, name);
 167                 if (c) {
 168                         parse_cluster(c);
 169                         leaf = false;
 170                 }
 171                 i++;
 172         } while (c);
 173
 174         /* Now check for cores */
 175         i = 0;
 176         do {
 177                 snprintf(name, sizeof(name), "core%d", i);
 178                 c = of_get_child_by_name(cluster, name);
 179                 if (c) {
 180                         has_cores = true;
 181
 182                         if (leaf)
 183                                 parse_core(c, core_id++);
 184                         else
 185                                 pr_err("%s: Non-leaf cluster with core %s\n",
 186                                        cluster->full_name, name);
 187                 }
 188                 i++;
 189         } while (c);
 190
 191         if (leaf && !has_cores)
 192                 pr_warn("%s: empty cluster\n", cluster->full_name);
 193
 194         if (leaf)
 195                 cluster_id++;
 196 }
 197
 198 /*
 199  * Iterate all CPUs' descriptor in DT and compute the efficiency
 200  * (as per table_efficiency). Also calculate a middle efficiency
 201  * as close as possible to  (max{eff_i} - min{eff_i}) / 2
 202  * This is later used to scale the cpu_power field such that an
 203  * 'average' CPU is of middle power. Also see the comments near
 204  * table_efficiency[] and update_cpu_power().
 205  */
 206 static void __init parse_dt_topology(void)
 207 {
 208         const struct cpu_efficiency *cpu_eff;
 209         struct device_node *cn = NULL;
 210         unsigned long min_capacity = (unsigned long)(-1);
 211         unsigned long max_capacity = 0;
 212         unsigned long capacity = 0;
 213         int alloc_size, cpu;
 214
 215         alloc_size = nr_cpu_ids * sizeof(*__cpu_capacity);
 216         __cpu_capacity = kzalloc(alloc_size, GFP_NOWAIT);
 217
 218         cn = of_find_node_by_path("/cpus");
 219         if (!cn) {
 220                 pr_err("No CPU information found in DT\n");
 221                 return;
 222         }
 223
 224         /*
 225          * If topology is provided as a cpu-map it is essentially a
 226          * root cluster.
 227          */
 228         cn = of_find_node_by_name(cn, "cpu-map");
 229         if (!cn)
 230                 return;
 231         parse_cluster(cn);
 232
 233         for_each_possible_cpu(cpu) {
 234                 const u32 *rate;
 235                 int len;
 236
 237                 /* Too early to use cpu->of_node */
 238                 cn = of_get_cpu_node(cpu, NULL);
 239                 if (!cn) {
 240                         pr_err("Missing device node for CPU %d\n", cpu);
 241                         continue;
 242                 }
 243
 244                 /* check if the cpu is marked as "disabled", if so ignore */
 245                 if (!of_device_is_available(cn))
 246                         continue;
 247
 248                 for (cpu_eff = table_efficiency; cpu_eff->compatible; cpu_eff++)
 249                         if (of_device_is_compatible(cn, cpu_eff->compatible))
 250                                 break;
 251
 252                 if (cpu_eff->compatible == NULL) {
 253                         pr_warn("%s: Unknown CPU type\n", cn->full_name);
 254                         continue;
 255                 }
 256
 257                 rate = of_get_property(cn, "clock-frequency", &len);
 258                 if (!rate || len != 4) {
 259                         pr_err("%s: Missing clock-frequency property\n",
 260                                 cn->full_name);
 261                         continue;
 262                 }
 263
 264                 capacity = ((be32_to_cpup(rate)) >> 20) * cpu_eff->efficiency;
 265
 266                 /* Save min capacity of the system */
 267                 if (capacity < min_capacity)
 268                         min_capacity = capacity;
 269
 270                 /* Save max capacity of the system */
 271                 if (capacity > max_capacity)
 272                         max_capacity = capacity;
 273
 274                 cpu_capacity(cpu) = capacity;
 275         }
 276
 277         /* If min and max capacities are equal we bypass the update of the
 278          * cpu_scale because all CPUs have the same capacity. Otherwise, we
 279          * compute a middle_capacity factor that will ensure that the capacity
 280          * of an 'average' CPU of the system will be as close as possible to
 281          * SCHED_POWER_SCALE, which is the default value, but with the
 282          * constraint explained near table_efficiency[].
 283          */
 284         if (min_capacity == max_capacity)
 285                 return;
 286         else if (4 * max_capacity < (3 * (max_capacity + min_capacity)))
 287                 middle_capacity = (min_capacity + max_capacity)
 288                                 >> (SCHED_POWER_SHIFT+1);
 289         else
 290                 middle_capacity = ((max_capacity / 3)
 291                                 >> (SCHED_POWER_SHIFT-1)) + 1;
 292
 293 }
 294
 295 /*
 296  * Look for a customed capacity of a CPU in the cpu_topo_data table during the
 297  * boot. The update of all CPUs is in O(n^2) for heteregeneous system but the
 298  * function returns directly for SMP system.
 299  */
 300 static void update_cpu_power(unsigned int cpu)
 301 {
 302         if (!cpu_capacity(cpu))
 303                 return;
 304
 305         set_power_scale(cpu, cpu_capacity(cpu) / middle_capacity);
 306
 307         pr_info("CPU%u: update cpu_power %lu\n",
 308                 cpu, arch_scale_freq_power(NULL, cpu));
 309 }
 310
 311 #else
 312 static inline void parse_dt_topology(void) {}
 313 static inline void update_cpu_power(unsigned int cpuid) {}
 314 #endif
 315
 316 /*
 317  * cpu topology table
 318  */
 319 struct cputopo_arm cpu_topology[NR_CPUS];
 320 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_topology);
 321
 322 const struct cpumask *cpu_coregroup_mask(int cpu)
 323 {
 324         return &cpu_topology[cpu].core_sibling;
 325 }
 326
 327 static void update_siblings_masks(unsigned int cpuid)
 328 {
 329         struct cputopo_arm *cpu_topo, *cpuid_topo = &cpu_topology[cpuid];
 330         int cpu;
 331
 332         /* update core and thread sibling masks */
 333         for_each_possible_cpu(cpu) {
 334                 cpu_topo = &cpu_topology[cpu];
 335
 336                 if (cpuid_topo->socket_id != cpu_topo->socket_id)
 337                         continue;
 338
 339                 cpumask_set_cpu(cpuid, &cpu_topo->core_sibling);
 340                 if (cpu != cpuid)
 341                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpuid_topo->core_sibling);
 342
 343                 if (cpuid_topo->core_id != cpu_topo->core_id)
 344                         continue;
 345
 346                 cpumask_set_cpu(cpuid, &cpu_topo->thread_sibling);
 347                 if (cpu != cpuid)
 348                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpuid_topo->thread_sibling);
 349         }
 350         smp_wmb();
 351 }
 352
 353 void store_cpu_topology(unsigned int cpuid)
 354 {
 355         struct cputopo_arm *cpuid_topo = &cpu_topology[cpuid];
 356
 357         /* DT should have been parsed by the time we get here */
 358         if (cpuid_topo->core_id == -1)
 359                 pr_info("CPU%u: No topology information configured\n", cpuid);
 360         else
 361                 update_siblings_masks(cpuid);
 362
 363         update_cpu_power(cpuid);
 364 }
 365
 366 #ifdef CONFIG_SCHED_HMP
 367
 368 /*
 369  * Retrieve logical cpu index corresponding to a given MPIDR[23:0]
 370  *  - mpidr: MPIDR[23:0] to be used for the look-up
 371  *
 372  * Returns the cpu logical index or -EINVAL on look-up error
 373  */
 374 static inline int get_logical_index(u32 mpidr)
 375 {
 376         int cpu;
 377         for (cpu = 0; cpu < nr_cpu_ids; cpu++)
 378                 if (cpu_logical_map(cpu) == mpidr)
 379                         return cpu;
 380         return -EINVAL;
 381 }
 382
 383 static const char * const little_cores[] = {
 384         "arm,cortex-a53",
 385         NULL,
 386 };
 387
 388 static bool is_little_cpu(struct device_node *cn)
 389 {
 390         const char * const *lc;
 391         for (lc = little_cores; *lc; lc++)
 392                 if (of_device_is_compatible(cn, *lc))
 393                         return true;
 394         return false;
 395 }
 396
 397 void __init arch_get_fast_and_slow_cpus(struct cpumask *fast,
 398                                         struct cpumask *slow)
 399 {
 400         struct device_node *cn = NULL;
 401         int cpu;
 402
 403         cpumask_clear(fast);
 404         cpumask_clear(slow);
 405
 406         /*
 407          * Use the config options if they are given. This helps testing
 408          * HMP scheduling on systems without a big.LITTLE architecture.
 409          */
 410         if (strlen(CONFIG_HMP_FAST_CPU_MASK) && strlen(CONFIG_HMP_SLOW_CPU_MASK)) {
 411                 if (cpulist_parse(CONFIG_HMP_FAST_CPU_MASK, fast))
 412                         WARN(1, "Failed to parse HMP fast cpu mask!\n");
 413                 if (cpulist_parse(CONFIG_HMP_SLOW_CPU_MASK, slow))
 414                         WARN(1, "Failed to parse HMP slow cpu mask!\n");
 415                 return;
 416         }
 417
 418         /*
 419          * Else, parse device tree for little cores.
 420          */
 421         while ((cn = of_find_node_by_type(cn, "cpu"))) {
 422
 423                 const u32 *mpidr;
 424                 int len;
 425
 426                 mpidr = of_get_property(cn, "reg", &len);
 427                 if (!mpidr || len != 8) {
 428                         pr_err("%s missing reg property\n", cn->full_name);
 429                         continue;
 430                 }
 431
 432                 cpu = get_logical_index(be32_to_cpup(mpidr+1));
 433                 if (cpu == -EINVAL) {
 434                         pr_err("couldn't get logical index for mpidr %x\n",
 435                                                         be32_to_cpup(mpidr+1));
 436                         break;
 437                 }
 438
 439                 if (is_little_cpu(cn))
 440                         cpumask_set_cpu(cpu, slow);
 441                 else
 442                         cpumask_set_cpu(cpu, fast);
 443         }
 444
 445         if (!cpumask_empty(fast) && !cpumask_empty(slow))
 446                 return;
 447
 448         /*
 449          * We didn't find both big and little cores so let's call all cores
 450          * fast as this will keep the system running, with all cores being
 451          * treated equal.
 452          */
 453         cpumask_setall(fast);
 454         cpumask_clear(slow);
 455 }
 456
 457 struct cpumask hmp_slow_cpu_mask;
 458
 459 void __init arch_get_hmp_domains(struct list_head *hmp_domains_list)
 460 {
 461         struct cpumask hmp_fast_cpu_mask;
 462         struct hmp_domain *domain;
 463
 464         arch_get_fast_and_slow_cpus(&hmp_fast_cpu_mask, &hmp_slow_cpu_mask);
 465
 466         /*
 467          * Initialize hmp_domains
 468          * Must be ordered with respect to compute capacity.
 469          * Fastest domain at head of list.
 470          */
 471         if(!cpumask_empty(&hmp_slow_cpu_mask)) {
 472                 domain = (struct hmp_domain *)
 473                         kmalloc(sizeof(struct hmp_domain), GFP_KERNEL);
 474                 cpumask_copy(&domain->possible_cpus, &hmp_slow_cpu_mask);
 475                 cpumask_and(&domain->cpus, cpu_online_mask, &domain->possible_cpus);
 476                 list_add(&domain->hmp_domains, hmp_domains_list);
 477         }
 478         domain = (struct hmp_domain *)
 479                 kmalloc(sizeof(struct hmp_domain), GFP_KERNEL);
 480         cpumask_copy(&domain->possible_cpus, &hmp_fast_cpu_mask);
 481         cpumask_and(&domain->cpus, cpu_online_mask, &domain->possible_cpus);
 482         list_add(&domain->hmp_domains, hmp_domains_list);
 483 }
 484 #endif /* CONFIG_SCHED_HMP */
 485
 486 /*
 487  * cluster_to_logical_mask - return cpu logical mask of CPUs in a cluster
 488  * @socket_id:          cluster HW identifier
 489  * @cluster_mask:       the cpumask location to be initialized, modified by the
 490  *                      function only if return value == 0
 491  *
 492  * Return:
 493  *
 494  * 0 on success
 495  * -EINVAL if cluster_mask is NULL or there is no record matching socket_id
 496  */
 497 int cluster_to_logical_mask(unsigned int socket_id, cpumask_t *cluster_mask)
 498 {
 499         int cpu;
 500
 501         if (!cluster_mask)
 502                 return -EINVAL;
 503
 504         for_each_online_cpu(cpu) {
 505                 if (socket_id == topology_physical_package_id(cpu)) {
 506                         cpumask_copy(cluster_mask, topology_core_cpumask(cpu));
 507                         return 0;
 508                 }
 509         }
 510
 511         return -EINVAL;
 512 }
 513
 514 /*
 515  * init_cpu_topology is called at boot when only one cpu is running
 516  * which prevent simultaneous write access to cpu_topology array
 517  */
 518 void __init init_cpu_topology(void)
 519 {
 520         unsigned int cpu;
 521
 522         /* init core mask and power*/
 523         for_each_possible_cpu(cpu) {
 524                 struct cputopo_arm *cpu_topo = &(cpu_topology[cpu]);
 525
 526                 cpu_topo->thread_id = -1;
 527                 cpu_topo->core_id =  -1;
 528                 cpu_topo->socket_id = -1;
 529                 cpumask_clear(&cpu_topo->core_sibling);
 530                 cpumask_clear(&cpu_topo->thread_sibling);
 531
 532                 set_power_scale(cpu, SCHED_POWER_SCALE);
 533         }
 534         smp_wmb();
 535
 536         parse_dt_topology();
 537 }