arch/x86/kernel/cpu/intel_rdt_monitor.c

   1 /*
   2  * Resource Director Technology(RDT)
   3  * - Monitoring code
   4  *
   5  * Copyright (C) 2017 Intel Corporation
   6  *
   7  * Author:
   8  *    Vikas Shivappa <vikas.shivappa@intel.com>
   9  *
  10  * This replaces the cqm.c based on perf but we reuse a lot of
  11  * code and datastructures originally from Peter Zijlstra and Matt Fleming.
  12  *
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  14  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
  15  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
  16  *
  17  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
  18  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  19  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
  20  * more details.
  21  *
  22  * More information about RDT be found in the Intel (R) x86 Architecture
  23  * Software Developer Manual June 2016, volume 3, section 17.17.
  24  */
  25
  26 #include <linux/module.h>
  27 #include <linux/slab.h>
  28 #include <asm/cpu_device_id.h>
  29 #include "intel_rdt.h"
  30
  31 #define MSR_IA32_QM_CTR         0x0c8e
  32 #define MSR_IA32_QM_EVTSEL              0x0c8d
  33
  34 struct rmid_entry {
  35         u32                             rmid;
  36         int                             busy;
  37         struct list_head                list;
  38 };
  39
  40 /**
  41  * @rmid_free_lru    A least recently used list of free RMIDs
  42  *     These RMIDs are guaranteed to have an occupancy less than the
  43  *     threshold occupancy
  44  */
  45 static LIST_HEAD(rmid_free_lru);
  46
  47 /**
  48  * @rmid_limbo_count     count of currently unused but (potentially)
  49  *     dirty RMIDs.
  50  *     This counts RMIDs that no one is currently using but that
  51  *     may have a occupancy value > intel_cqm_threshold. User can change
  52  *     the threshold occupancy value.
  53  */
  54 unsigned int rmid_limbo_count;
  55
  56 /**
  57  * @rmid_entry - The entry in the limbo and free lists.
  58  */
  59 static struct rmid_entry        *rmid_ptrs;
  60
  61 /*
  62  * Global boolean for rdt_monitor which is true if any
  63  * resource monitoring is enabled.
  64  */
  65 bool rdt_mon_capable;
  66
  67 /*
  68  * Global to indicate which monitoring events are enabled.
  69  */
  70 unsigned int rdt_mon_features;
  71
  72 /*
  73  * This is the threshold cache occupancy at which we will consider an
  74  * RMID available for re-allocation.
  75  */
  76 unsigned int intel_cqm_threshold;
  77
  78 static inline struct rmid_entry *__rmid_entry(u32 rmid)
  79 {
  80         struct rmid_entry *entry;
  81
  82         entry = &rmid_ptrs[rmid];
  83         WARN_ON(entry->rmid != rmid);
  84
  85         return entry;
  86 }
  87
  88 static u64 __rmid_read(u32 rmid, u32 eventid)
  89 {
  90         u64 val;
  91
  92         /*
  93          * As per the SDM, when IA32_QM_EVTSEL.EvtID (bits 7:0) is configured
  94          * with a valid event code for supported resource type and the bits
  95          * IA32_QM_EVTSEL.RMID (bits 41:32) are configured with valid RMID,
  96          * IA32_QM_CTR.data (bits 61:0) reports the monitored data.
  97          * IA32_QM_CTR.Error (bit 63) and IA32_QM_CTR.Unavailable (bit 62)
  98          * are error bits.
  99          */
 100         wrmsr(MSR_IA32_QM_EVTSEL, eventid, rmid);
 101         rdmsrl(MSR_IA32_QM_CTR, val);
 102
 103         return val;
 104 }
 105
 106 static bool rmid_dirty(struct rmid_entry *entry)
 107 {
 108         u64 val = __rmid_read(entry->rmid, QOS_L3_OCCUP_EVENT_ID);
 109
 110         return val >= intel_cqm_threshold;
 111 }
 112
 113 /*
 114  * Check the RMIDs that are marked as busy for this domain. If the
 115  * reported LLC occupancy is below the threshold clear the busy bit and
 116  * decrement the count. If the busy count gets to zero on an RMID, we
 117  * free the RMID
 118  */
 119 void __check_limbo(struct rdt_domain *d, bool force_free)
 120 {
 121         struct rmid_entry *entry;
 122         struct rdt_resource *r;
 123         u32 crmid = 1, nrmid;
 124
 125         r = &rdt_resources_all[RDT_RESOURCE_L3];
 126
 127         /*
 128          * Skip RMID 0 and start from RMID 1 and check all the RMIDs that
 129          * are marked as busy for occupancy < threshold. If the occupancy
 130          * is less than the threshold decrement the busy counter of the
 131          * RMID and move it to the free list when the counter reaches 0.
 132          */
 133         for (;;) {
 134                 nrmid = find_next_bit(d->rmid_busy_llc, r->num_rmid, crmid);
 135                 if (nrmid >= r->num_rmid)
 136                         break;
 137
 138                 entry = __rmid_entry(nrmid);
 139                 if (force_free || !rmid_dirty(entry)) {
 140                         clear_bit(entry->rmid, d->rmid_busy_llc);
 141                         if (!--entry->busy) {
 142                                 rmid_limbo_count--;
 143                                 list_add_tail(&entry->list, &rmid_free_lru);
 144                         }
 145                 }
 146                 crmid = nrmid + 1;
 147         }
 148 }
 149
 150 bool has_busy_rmid(struct rdt_resource *r, struct rdt_domain *d)
 151 {
 152         return find_first_bit(d->rmid_busy_llc, r->num_rmid) != r->num_rmid;
 153 }
 154
 155 /*
 156  * As of now the RMIDs allocation is global.
 157  * However we keep track of which packages the RMIDs
 158  * are used to optimize the limbo list management.
 159  */
 160 int alloc_rmid(void)
 161 {
 162         struct rmid_entry *entry;
 163
 164         lockdep_assert_held(&rdtgroup_mutex);
 165
 166         if (list_empty(&rmid_free_lru))
 167                 return rmid_limbo_count ? -EBUSY : -ENOSPC;
 168
 169         entry = list_first_entry(&rmid_free_lru,
 170                                  struct rmid_entry, list);
 171         list_del(&entry->list);
 172
 173         return entry->rmid;
 174 }
 175
 176 static void add_rmid_to_limbo(struct rmid_entry *entry)
 177 {
 178         struct rdt_resource *r;
 179         struct rdt_domain *d;
 180         int cpu;
 181         u64 val;
 182
 183         r = &rdt_resources_all[RDT_RESOURCE_L3];
 184
 185         entry->busy = 0;
 186         cpu = get_cpu();
 187         list_for_each_entry(d, &r->domains, list) {
 188                 if (cpumask_test_cpu(cpu, &d->cpu_mask)) {
 189                         val = __rmid_read(entry->rmid, QOS_L3_OCCUP_EVENT_ID);
 190                         if (val <= intel_cqm_threshold)
 191                                 continue;
 192                 }
 193
 194                 /*
 195                  * For the first limbo RMID in the domain,
 196                  * setup up the limbo worker.
 197                  */
 198                 if (!has_busy_rmid(r, d))
 199                         cqm_setup_limbo_handler(d, CQM_LIMBOCHECK_INTERVAL);
 200                 set_bit(entry->rmid, d->rmid_busy_llc);
 201                 entry->busy++;
 202         }
 203         put_cpu();
 204
 205         if (entry->busy)
 206                 rmid_limbo_count++;
 207         else
 208                 list_add_tail(&entry->list, &rmid_free_lru);
 209 }
 210
 211 void free_rmid(u32 rmid)
 212 {
 213         struct rmid_entry *entry;
 214
 215         if (!rmid)
 216                 return;
 217
 218         lockdep_assert_held(&rdtgroup_mutex);
 219
 220         entry = __rmid_entry(rmid);
 221
 222         if (is_llc_occupancy_enabled())
 223                 add_rmid_to_limbo(entry);
 224         else
 225                 list_add_tail(&entry->list, &rmid_free_lru);
 226 }
 227
 228 static u64 __mon_event_count(u32 rmid, struct rmid_read *rr)
 229 {
 230         u64 chunks, shift, tval;
 231         struct mbm_state *m;
 232
 233         tval = __rmid_read(rmid, rr->evtid);
 234         if (tval & (RMID_VAL_ERROR | RMID_VAL_UNAVAIL)) {
 235                 return tval;
 236         }
 237         switch (rr->evtid) {
 238         case QOS_L3_OCCUP_EVENT_ID:
 239                 rr->val += tval;
 240                 return 0;
 241         case QOS_L3_MBM_TOTAL_EVENT_ID:
 242                 m = &rr->d->mbm_total[rmid];
 243                 break;
 244         case QOS_L3_MBM_LOCAL_EVENT_ID:
 245                 m = &rr->d->mbm_local[rmid];
 246                 break;
 247         default:
 248                 /*
 249                  * Code would never reach here because an invalid
 250                  * event id would fail the __rmid_read.
 251                  */
 252                 return RMID_VAL_ERROR;
 253         }
 254
 255         if (rr->first) {
 256                 m->prev_msr = tval;
 257                 m->chunks = 0;
 258                 return 0;
 259         }
 260
 261         shift = 64 - MBM_CNTR_WIDTH;
 262         chunks = (tval << shift) - (m->prev_msr << shift);
 263         chunks >>= shift;
 264         m->chunks += chunks;
 265         m->prev_msr = tval;
 266
 267         rr->val += m->chunks;
 268         return 0;
 269 }
 270
 271 /*
 272  * This is called via IPI to read the CQM/MBM counters
 273  * on a domain.
 274  */
 275 void mon_event_count(void *info)
 276 {
 277         struct rdtgroup *rdtgrp, *entry;
 278         struct rmid_read *rr = info;
 279         struct list_head *head;
 280         u64 ret_val;
 281
 282         rdtgrp = rr->rgrp;
 283
 284         ret_val = __mon_event_count(rdtgrp->mon.rmid, rr);
 285
 286         /*
 287          * For Ctrl groups read data from child monitor groups and
 288          * add them together. Count events which are read successfully.
 289          * Discard the rmid_read's reporting errors.
 290          */
 291         head = &rdtgrp->mon.crdtgrp_list;
 292
 293         if (rdtgrp->type == RDTCTRL_GROUP) {
 294                 list_for_each_entry(entry, head, mon.crdtgrp_list) {
 295                         if (__mon_event_count(entry->mon.rmid, rr) == 0)
 296                                 ret_val = 0;
 297                 }
 298         }
 299
 300         /* Report error if none of rmid_reads are successful */
 301         if (ret_val)
 302                 rr->val = ret_val;
 303 }
 304
 305 static void mbm_update(struct rdt_domain *d, int rmid)
 306 {
 307         struct rmid_read rr;
 308
 309         rr.first = false;
 310         rr.d = d;
 311
 312         /*
 313          * This is protected from concurrent reads from user
 314          * as both the user and we hold the global mutex.
 315          */
 316         if (is_mbm_total_enabled()) {
 317                 rr.evtid = QOS_L3_MBM_TOTAL_EVENT_ID;
 318                 __mon_event_count(rmid, &rr);
 319         }
 320         if (is_mbm_local_enabled()) {
 321                 rr.evtid = QOS_L3_MBM_LOCAL_EVENT_ID;
 322                 __mon_event_count(rmid, &rr);
 323         }
 324 }
 325
 326 /*
 327  * Handler to scan the limbo list and move the RMIDs
 328  * to free list whose occupancy < threshold_occupancy.
 329  */
 330 void cqm_handle_limbo(struct work_struct *work)
 331 {
 332         unsigned long delay = msecs_to_jiffies(CQM_LIMBOCHECK_INTERVAL);
 333         int cpu = smp_processor_id();
 334         struct rdt_resource *r;
 335         struct rdt_domain *d;
 336
 337         mutex_lock(&rdtgroup_mutex);
 338
 339         r = &rdt_resources_all[RDT_RESOURCE_L3];
 340         d = get_domain_from_cpu(cpu, r);
 341
 342         if (!d) {
 343                 pr_warn_once("Failure to get domain for limbo worker\n");
 344                 goto out_unlock;
 345         }
 346
 347         __check_limbo(d, false);
 348
 349         if (has_busy_rmid(r, d))
 350                 schedule_delayed_work_on(cpu, &d->cqm_limbo, delay);
 351
 352 out_unlock:
 353         mutex_unlock(&rdtgroup_mutex);
 354 }
 355
 356 void cqm_setup_limbo_handler(struct rdt_domain *dom, unsigned long delay_ms)
 357 {
 358         unsigned long delay = msecs_to_jiffies(delay_ms);
 359         struct rdt_resource *r;
 360         int cpu;
 361
 362         r = &rdt_resources_all[RDT_RESOURCE_L3];
 363
 364         cpu = cpumask_any(&dom->cpu_mask);
 365         dom->cqm_work_cpu = cpu;
 366
 367         schedule_delayed_work_on(cpu, &dom->cqm_limbo, delay);
 368 }
 369
 370 void mbm_handle_overflow(struct work_struct *work)
 371 {
 372         unsigned long delay = msecs_to_jiffies(MBM_OVERFLOW_INTERVAL);
 373         struct rdtgroup *prgrp, *crgrp;
 374         int cpu = smp_processor_id();
 375         struct list_head *head;
 376         struct rdt_domain *d;
 377
 378         mutex_lock(&rdtgroup_mutex);
 379
 380         if (!static_branch_likely(&rdt_enable_key))
 381                 goto out_unlock;
 382
 383         d = get_domain_from_cpu(cpu, &rdt_resources_all[RDT_RESOURCE_L3]);
 384         if (!d)
 385                 goto out_unlock;
 386
 387         list_for_each_entry(prgrp, &rdt_all_groups, rdtgroup_list) {
 388                 mbm_update(d, prgrp->mon.rmid);
 389
 390                 head = &prgrp->mon.crdtgrp_list;
 391                 list_for_each_entry(crgrp, head, mon.crdtgrp_list)
 392                         mbm_update(d, crgrp->mon.rmid);
 393         }
 394
 395         schedule_delayed_work_on(cpu, &d->mbm_over, delay);
 396
 397 out_unlock:
 398         mutex_unlock(&rdtgroup_mutex);
 399 }
 400
 401 void mbm_setup_overflow_handler(struct rdt_domain *dom, unsigned long delay_ms)
 402 {
 403         unsigned long delay = msecs_to_jiffies(delay_ms);
 404         int cpu;
 405
 406         if (!static_branch_likely(&rdt_enable_key))
 407                 return;
 408         cpu = cpumask_any(&dom->cpu_mask);
 409         dom->mbm_work_cpu = cpu;
 410         schedule_delayed_work_on(cpu, &dom->mbm_over, delay);
 411 }
 412
 413 static int dom_data_init(struct rdt_resource *r)
 414 {
 415         struct rmid_entry *entry = NULL;
 416         int i, nr_rmids;
 417
 418         nr_rmids = r->num_rmid;
 419         rmid_ptrs = kcalloc(nr_rmids, sizeof(struct rmid_entry), GFP_KERNEL);
 420         if (!rmid_ptrs)
 421                 return -ENOMEM;
 422
 423         for (i = 0; i < nr_rmids; i++) {
 424                 entry = &rmid_ptrs[i];
 425                 INIT_LIST_HEAD(&entry->list);
 426
 427                 entry->rmid = i;
 428                 list_add_tail(&entry->list, &rmid_free_lru);
 429         }
 430
 431         /*
 432          * RMID 0 is special and is always allocated. It's used for all
 433          * tasks that are not monitored.
 434          */
 435         entry = __rmid_entry(0);
 436         list_del(&entry->list);
 437
 438         return 0;
 439 }
 440
 441 static struct mon_evt llc_occupancy_event = {
 442         .name           = "llc_occupancy",
 443         .evtid          = QOS_L3_OCCUP_EVENT_ID,
 444 };
 445
 446 static struct mon_evt mbm_total_event = {
 447         .name           = "mbm_total_bytes",
 448         .evtid          = QOS_L3_MBM_TOTAL_EVENT_ID,
 449 };
 450
 451 static struct mon_evt mbm_local_event = {
 452         .name           = "mbm_local_bytes",
 453         .evtid          = QOS_L3_MBM_LOCAL_EVENT_ID,
 454 };
 455
 456 /*
 457  * Initialize the event list for the resource.
 458  *
 459  * Note that MBM events are also part of RDT_RESOURCE_L3 resource
 460  * because as per the SDM the total and local memory bandwidth
 461  * are enumerated as part of L3 monitoring.
 462  */
 463 static void l3_mon_evt_init(struct rdt_resource *r)
 464 {
 465         INIT_LIST_HEAD(&r->evt_list);
 466
 467         if (is_llc_occupancy_enabled())
 468                 list_add_tail(&llc_occupancy_event.list, &r->evt_list);
 469         if (is_mbm_total_enabled())
 470                 list_add_tail(&mbm_total_event.list, &r->evt_list);
 471         if (is_mbm_local_enabled())
 472                 list_add_tail(&mbm_local_event.list, &r->evt_list);
 473 }
 474
 475 int rdt_get_mon_l3_config(struct rdt_resource *r)
 476 {
 477         int ret;
 478
 479         r->mon_scale = boot_cpu_data.x86_cache_occ_scale;
 480         r->num_rmid = boot_cpu_data.x86_cache_max_rmid + 1;
 481
 482         /*
 483          * A reasonable upper limit on the max threshold is the number
 484          * of lines tagged per RMID if all RMIDs have the same number of
 485          * lines tagged in the LLC.
 486          *
 487          * For a 35MB LLC and 56 RMIDs, this is ~1.8% of the LLC.
 488          */
 489         intel_cqm_threshold = boot_cpu_data.x86_cache_size * 1024 / r->num_rmid;
 490
 491         /* h/w works in units of "boot_cpu_data.x86_cache_occ_scale" */
 492         intel_cqm_threshold /= r->mon_scale;
 493
 494         ret = dom_data_init(r);
 495         if (ret)
 496                 return ret;
 497
 498         l3_mon_evt_init(r);
 499
 500         r->mon_capable = true;
 501         r->mon_enabled = true;
 502
 503         return 0;
 504 }