GNU Linux-libre 6.7.9-gnu
[releases.git] / drivers / soc / fsl / qbman / qman_test_stash.c
1 /* Copyright 2009 - 2016 Freescale Semiconductor, Inc.
2  *
3  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
4  * modification, are permitted provided that the following conditions are met:
5  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
6  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
7  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
8  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
9  *       documentation and/or other materials provided with the distribution.
10  *     * Neither the name of Freescale Semiconductor nor the
11  *       names of its contributors may be used to endorse or promote products
12  *       derived from this software without specific prior written permission.
13  *
14  * ALTERNATIVELY, this software may be distributed under the terms of the
15  * GNU General Public License ("GPL") as published by the Free Software
16  * Foundation, either version 2 of that License or (at your option) any
17  * later version.
18  *
19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY Freescale Semiconductor ``AS IS'' AND ANY
20  * EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED
21  * WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
22  * DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL Freescale Semiconductor BE LIABLE FOR ANY
23  * DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
24  * (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
25  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND
26  * ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
27  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
28  * SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
29  */
30
31 #include "qman_test.h"
32
33 #include <linux/dma-mapping.h>
34 #include <linux/delay.h>
35
36 /*
37  * Algorithm:
38  *
39  * Each cpu will have HP_PER_CPU "handlers" set up, each of which incorporates
40  * an rx/tx pair of FQ objects (both of which are stashed on dequeue). The
41  * organisation of FQIDs is such that the HP_PER_CPU*NUM_CPUS handlers will
42  * shuttle a "hot potato" frame around them such that every forwarding action
43  * moves it from one cpu to another. (The use of more than one handler per cpu
44  * is to allow enough handlers/FQs to truly test the significance of caching -
45  * ie. when cache-expiries are occurring.)
46  *
47  * The "hot potato" frame content will be HP_NUM_WORDS*4 bytes in size, and the
48  * first and last words of the frame data will undergo a transformation step on
49  * each forwarding action. To achieve this, each handler will be assigned a
50  * 32-bit "mixer", that is produced using a 32-bit LFSR. When a frame is
51  * received by a handler, the mixer of the expected sender is XOR'd into all
52  * words of the entire frame, which is then validated against the original
53  * values. Then, before forwarding, the entire frame is XOR'd with the mixer of
54  * the current handler. Apart from validating that the frame is taking the
55  * expected path, this also provides some quasi-realistic overheads to each
56  * forwarding action - dereferencing *all* the frame data, computation, and
57  * conditional branching. There is a "special" handler designated to act as the
58  * instigator of the test by creating an enqueuing the "hot potato" frame, and
59  * to determine when the test has completed by counting HP_LOOPS iterations.
60  *
61  * Init phases:
62  *
63  * 1. prepare each cpu's 'hp_cpu' struct using on_each_cpu(,,1) and link them
64  *    into 'hp_cpu_list'. Specifically, set processor_id, allocate HP_PER_CPU
65  *    handlers and link-list them (but do no other handler setup).
66  *
67  * 2. scan over 'hp_cpu_list' HP_PER_CPU times, the first time sets each
68  *    hp_cpu's 'iterator' to point to its first handler. With each loop,
69  *    allocate rx/tx FQIDs and mixer values to the hp_cpu's iterator handler
70  *    and advance the iterator for the next loop. This includes a final fixup,
71  *    which connects the last handler to the first (and which is why phase 2
72  *    and 3 are separate).
73  *
74  * 3. scan over 'hp_cpu_list' HP_PER_CPU times, the first time sets each
75  *    hp_cpu's 'iterator' to point to its first handler. With each loop,
76  *    initialise FQ objects and advance the iterator for the next loop.
77  *    Moreover, do this initialisation on the cpu it applies to so that Rx FQ
78  *    initialisation targets the correct cpu.
79  */
80
81 /*
82  * helper to run something on all cpus (can't use on_each_cpu(), as that invokes
83  * the fn from irq context, which is too restrictive).
84  */
85 struct bstrap {
86         int (*fn)(void);
87         atomic_t started;
88 };
89 static int bstrap_fn(void *bs)
90 {
91         struct bstrap *bstrap = bs;
92         int err;
93
94         atomic_inc(&bstrap->started);
95         err = bstrap->fn();
96         if (err)
97                 return err;
98         while (!kthread_should_stop())
99                 msleep(20);
100         return 0;
101 }
102 static int on_all_cpus(int (*fn)(void))
103 {
104         int cpu;
105
106         for_each_cpu(cpu, cpu_online_mask) {
107                 struct bstrap bstrap = {
108                         .fn = fn,
109                         .started = ATOMIC_INIT(0)
110                 };
111                 struct task_struct *k = kthread_create(bstrap_fn, &bstrap,
112                         "hotpotato%d", cpu);
113                 int ret;
114
115                 if (IS_ERR(k))
116                         return -ENOMEM;
117                 kthread_bind(k, cpu);
118                 wake_up_process(k);
119                 /*
120                  * If we call kthread_stop() before the "wake up" has had an
121                  * effect, then the thread may exit with -EINTR without ever
122                  * running the function. So poll until it's started before
123                  * requesting it to stop.
124                  */
125                 while (!atomic_read(&bstrap.started))
126                         msleep(20);
127                 ret = kthread_stop(k);
128                 if (ret)
129                         return ret;
130         }
131         return 0;
132 }
133
134 struct hp_handler {
135
136         /* The following data is stashed when 'rx' is dequeued; */
137         /* -------------- */
138         /* The Rx FQ, dequeues of which will stash the entire hp_handler */
139         struct qman_fq rx;
140         /* The Tx FQ we should forward to */
141         struct qman_fq tx;
142         /* The value we XOR post-dequeue, prior to validating */
143         u32 rx_mixer;
144         /* The value we XOR pre-enqueue, after validating */
145         u32 tx_mixer;
146         /* what the hotpotato address should be on dequeue */
147         dma_addr_t addr;
148         u32 *frame_ptr;
149
150         /* The following data isn't (necessarily) stashed on dequeue; */
151         /* -------------- */
152         u32 fqid_rx, fqid_tx;
153         /* list node for linking us into 'hp_cpu' */
154         struct list_head node;
155         /* Just to check ... */
156         unsigned int processor_id;
157 } ____cacheline_aligned;
158
159 struct hp_cpu {
160         /* identify the cpu we run on; */
161         unsigned int processor_id;
162         /* root node for the per-cpu list of handlers */
163         struct list_head handlers;
164         /* list node for linking us into 'hp_cpu_list' */
165         struct list_head node;
166         /*
167          * when repeatedly scanning 'hp_list', each time linking the n'th
168          * handlers together, this is used as per-cpu iterator state
169          */
170         struct hp_handler *iterator;
171 };
172
173 /* Each cpu has one of these */
174 static DEFINE_PER_CPU(struct hp_cpu, hp_cpus);
175
176 /* links together the hp_cpu structs, in first-come first-serve order. */
177 static LIST_HEAD(hp_cpu_list);
178 static DEFINE_SPINLOCK(hp_lock);
179
180 static unsigned int hp_cpu_list_length;
181
182 /* the "special" handler, that starts and terminates the test. */
183 static struct hp_handler *special_handler;
184 static int loop_counter;
185
186 /* handlers are allocated out of this, so they're properly aligned. */
187 static struct kmem_cache *hp_handler_slab;
188
189 /* this is the frame data */
190 static void *__frame_ptr;
191 static u32 *frame_ptr;
192 static dma_addr_t frame_dma;
193
194 /* needed for dma_map*() */
195 static const struct qm_portal_config *pcfg;
196
197 /* the main function waits on this */
198 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(queue);
199
200 #define HP_PER_CPU      2
201 #define HP_LOOPS        8
202 /* 80 bytes, like a small ethernet frame, and bleeds into a second cacheline */
203 #define HP_NUM_WORDS    80
204 /* First word of the LFSR-based frame data */
205 #define HP_FIRST_WORD   0xabbaf00d
206
207 static inline u32 do_lfsr(u32 prev)
208 {
209         return (prev >> 1) ^ (-(prev & 1u) & 0xd0000001u);
210 }
211
212 static int allocate_frame_data(void)
213 {
214         u32 lfsr = HP_FIRST_WORD;
215         int loop;
216
217         if (!qman_dma_portal) {
218                 pr_crit("portal not available\n");
219                 return -EIO;
220         }
221
222         pcfg = qman_get_qm_portal_config(qman_dma_portal);
223
224         __frame_ptr = kmalloc(4 * HP_NUM_WORDS, GFP_KERNEL);
225         if (!__frame_ptr)
226                 return -ENOMEM;
227
228         frame_ptr = PTR_ALIGN(__frame_ptr, 64);
229         for (loop = 0; loop < HP_NUM_WORDS; loop++) {
230                 frame_ptr[loop] = lfsr;
231                 lfsr = do_lfsr(lfsr);
232         }
233
234         frame_dma = dma_map_single(pcfg->dev, frame_ptr, 4 * HP_NUM_WORDS,
235                                    DMA_BIDIRECTIONAL);
236         if (dma_mapping_error(pcfg->dev, frame_dma)) {
237                 pr_crit("dma mapping failure\n");
238                 kfree(__frame_ptr);
239                 return -EIO;
240         }
241
242         return 0;
243 }
244
245 static void deallocate_frame_data(void)
246 {
247         dma_unmap_single(pcfg->dev, frame_dma, 4 * HP_NUM_WORDS,
248                          DMA_BIDIRECTIONAL);
249         kfree(__frame_ptr);
250 }
251
252 static inline int process_frame_data(struct hp_handler *handler,
253                                      const struct qm_fd *fd)
254 {
255         u32 *p = handler->frame_ptr;
256         u32 lfsr = HP_FIRST_WORD;
257         int loop;
258
259         if (qm_fd_addr_get64(fd) != handler->addr) {
260                 pr_crit("bad frame address, [%llX != %llX]\n",
261                         qm_fd_addr_get64(fd), handler->addr);
262                 return -EIO;
263         }
264         for (loop = 0; loop < HP_NUM_WORDS; loop++, p++) {
265                 *p ^= handler->rx_mixer;
266                 if (*p != lfsr) {
267                         pr_crit("corrupt frame data");
268                         return -EIO;
269                 }
270                 *p ^= handler->tx_mixer;
271                 lfsr = do_lfsr(lfsr);
272         }
273         return 0;
274 }
275
276 static enum qman_cb_dqrr_result normal_dqrr(struct qman_portal *portal,
277                                             struct qman_fq *fq,
278                                             const struct qm_dqrr_entry *dqrr,
279                                             bool sched_napi)
280 {
281         struct hp_handler *handler = (struct hp_handler *)fq;
282
283         if (process_frame_data(handler, &dqrr->fd)) {
284                 WARN_ON(1);
285                 goto skip;
286         }
287         if (qman_enqueue(&handler->tx, &dqrr->fd)) {
288                 pr_crit("qman_enqueue() failed");
289                 WARN_ON(1);
290         }
291 skip:
292         return qman_cb_dqrr_consume;
293 }
294
295 static enum qman_cb_dqrr_result special_dqrr(struct qman_portal *portal,
296                                              struct qman_fq *fq,
297                                              const struct qm_dqrr_entry *dqrr,
298                                              bool sched_napi)
299 {
300         struct hp_handler *handler = (struct hp_handler *)fq;
301
302         process_frame_data(handler, &dqrr->fd);
303         if (++loop_counter < HP_LOOPS) {
304                 if (qman_enqueue(&handler->tx, &dqrr->fd)) {
305                         pr_crit("qman_enqueue() failed");
306                         WARN_ON(1);
307                         goto skip;
308                 }
309         } else {
310                 pr_info("Received final (%dth) frame\n", loop_counter);
311                 wake_up(&queue);
312         }
313 skip:
314         return qman_cb_dqrr_consume;
315 }
316
317 static int create_per_cpu_handlers(void)
318 {
319         struct hp_handler *handler;
320         int loop;
321         struct hp_cpu *hp_cpu = this_cpu_ptr(&hp_cpus);
322
323         hp_cpu->processor_id = smp_processor_id();
324         spin_lock(&hp_lock);
325         list_add_tail(&hp_cpu->node, &hp_cpu_list);
326         hp_cpu_list_length++;
327         spin_unlock(&hp_lock);
328         INIT_LIST_HEAD(&hp_cpu->handlers);
329         for (loop = 0; loop < HP_PER_CPU; loop++) {
330                 handler = kmem_cache_alloc(hp_handler_slab, GFP_KERNEL);
331                 if (!handler) {
332                         pr_crit("kmem_cache_alloc() failed");
333                         WARN_ON(1);
334                         return -EIO;
335                 }
336                 handler->processor_id = hp_cpu->processor_id;
337                 handler->addr = frame_dma;
338                 handler->frame_ptr = frame_ptr;
339                 list_add_tail(&handler->node, &hp_cpu->handlers);
340         }
341         return 0;
342 }
343
344 static int destroy_per_cpu_handlers(void)
345 {
346         struct list_head *loop, *tmp;
347         struct hp_cpu *hp_cpu = this_cpu_ptr(&hp_cpus);
348
349         spin_lock(&hp_lock);
350         list_del(&hp_cpu->node);
351         spin_unlock(&hp_lock);
352         list_for_each_safe(loop, tmp, &hp_cpu->handlers) {
353                 u32 flags = 0;
354                 struct hp_handler *handler = list_entry(loop, struct hp_handler,
355                                                         node);
356                 if (qman_retire_fq(&handler->rx, &flags) ||
357                     (flags & QMAN_FQ_STATE_BLOCKOOS)) {
358                         pr_crit("qman_retire_fq(rx) failed, flags: %x", flags);
359                         WARN_ON(1);
360                         return -EIO;
361                 }
362                 if (qman_oos_fq(&handler->rx)) {
363                         pr_crit("qman_oos_fq(rx) failed");
364                         WARN_ON(1);
365                         return -EIO;
366                 }
367                 qman_destroy_fq(&handler->rx);
368                 qman_destroy_fq(&handler->tx);
369                 qman_release_fqid(handler->fqid_rx);
370                 list_del(&handler->node);
371                 kmem_cache_free(hp_handler_slab, handler);
372         }
373         return 0;
374 }
375
376 static inline u8 num_cachelines(u32 offset)
377 {
378         u8 res = (offset + (L1_CACHE_BYTES - 1))
379                          / (L1_CACHE_BYTES);
380         if (res > 3)
381                 return 3;
382         return res;
383 }
384 #define STASH_DATA_CL \
385         num_cachelines(HP_NUM_WORDS * 4)
386 #define STASH_CTX_CL \
387         num_cachelines(offsetof(struct hp_handler, fqid_rx))
388
389 static int init_handler(void *h)
390 {
391         struct qm_mcc_initfq opts;
392         struct hp_handler *handler = h;
393         int err;
394
395         if (handler->processor_id != smp_processor_id()) {
396                 err = -EIO;
397                 goto failed;
398         }
399         /* Set up rx */
400         memset(&handler->rx, 0, sizeof(handler->rx));
401         if (handler == special_handler)
402                 handler->rx.cb.dqrr = special_dqrr;
403         else
404                 handler->rx.cb.dqrr = normal_dqrr;
405         err = qman_create_fq(handler->fqid_rx, 0, &handler->rx);
406         if (err) {
407                 pr_crit("qman_create_fq(rx) failed");
408                 goto failed;
409         }
410         memset(&opts, 0, sizeof(opts));
411         opts.we_mask = cpu_to_be16(QM_INITFQ_WE_FQCTRL |
412                                    QM_INITFQ_WE_CONTEXTA);
413         opts.fqd.fq_ctrl = cpu_to_be16(QM_FQCTRL_CTXASTASHING);
414         qm_fqd_set_stashing(&opts.fqd, 0, STASH_DATA_CL, STASH_CTX_CL);
415         err = qman_init_fq(&handler->rx, QMAN_INITFQ_FLAG_SCHED |
416                            QMAN_INITFQ_FLAG_LOCAL, &opts);
417         if (err) {
418                 pr_crit("qman_init_fq(rx) failed");
419                 goto failed;
420         }
421         /* Set up tx */
422         memset(&handler->tx, 0, sizeof(handler->tx));
423         err = qman_create_fq(handler->fqid_tx, QMAN_FQ_FLAG_NO_MODIFY,
424                              &handler->tx);
425         if (err) {
426                 pr_crit("qman_create_fq(tx) failed");
427                 goto failed;
428         }
429
430         return 0;
431 failed:
432         return err;
433 }
434
435 static void init_handler_cb(void *h)
436 {
437         if (init_handler(h))
438                 WARN_ON(1);
439 }
440
441 static int init_phase2(void)
442 {
443         int loop;
444         u32 fqid = 0;
445         u32 lfsr = 0xdeadbeef;
446         struct hp_cpu *hp_cpu;
447         struct hp_handler *handler;
448
449         for (loop = 0; loop < HP_PER_CPU; loop++) {
450                 list_for_each_entry(hp_cpu, &hp_cpu_list, node) {
451                         int err;
452
453                         if (!loop)
454                                 hp_cpu->iterator = list_first_entry(
455                                                 &hp_cpu->handlers,
456                                                 struct hp_handler, node);
457                         else
458                                 hp_cpu->iterator = list_entry(
459                                                 hp_cpu->iterator->node.next,
460                                                 struct hp_handler, node);
461                         /* Rx FQID is the previous handler's Tx FQID */
462                         hp_cpu->iterator->fqid_rx = fqid;
463                         /* Allocate new FQID for Tx */
464                         err = qman_alloc_fqid(&fqid);
465                         if (err) {
466                                 pr_crit("qman_alloc_fqid() failed");
467                                 return err;
468                         }
469                         hp_cpu->iterator->fqid_tx = fqid;
470                         /* Rx mixer is the previous handler's Tx mixer */
471                         hp_cpu->iterator->rx_mixer = lfsr;
472                         /* Get new mixer for Tx */
473                         lfsr = do_lfsr(lfsr);
474                         hp_cpu->iterator->tx_mixer = lfsr;
475                 }
476         }
477         /* Fix up the first handler (fqid_rx==0, rx_mixer=0xdeadbeef) */
478         hp_cpu = list_first_entry(&hp_cpu_list, struct hp_cpu, node);
479         handler = list_first_entry(&hp_cpu->handlers, struct hp_handler, node);
480         if (handler->fqid_rx != 0 || handler->rx_mixer != 0xdeadbeef)
481                 return 1;
482         handler->fqid_rx = fqid;
483         handler->rx_mixer = lfsr;
484         /* and tag it as our "special" handler */
485         special_handler = handler;
486         return 0;
487 }
488
489 static int init_phase3(void)
490 {
491         int loop, err;
492         struct hp_cpu *hp_cpu;
493
494         for (loop = 0; loop < HP_PER_CPU; loop++) {
495                 list_for_each_entry(hp_cpu, &hp_cpu_list, node) {
496                         if (!loop)
497                                 hp_cpu->iterator = list_first_entry(
498                                                 &hp_cpu->handlers,
499                                                 struct hp_handler, node);
500                         else
501                                 hp_cpu->iterator = list_entry(
502                                                 hp_cpu->iterator->node.next,
503                                                 struct hp_handler, node);
504                         preempt_disable();
505                         if (hp_cpu->processor_id == smp_processor_id()) {
506                                 err = init_handler(hp_cpu->iterator);
507                                 if (err)
508                                         return err;
509                         } else {
510                                 smp_call_function_single(hp_cpu->processor_id,
511                                         init_handler_cb, hp_cpu->iterator, 1);
512                         }
513                         preempt_enable();
514                 }
515         }
516         return 0;
517 }
518
519 static int send_first_frame(void *ignore)
520 {
521         u32 *p = special_handler->frame_ptr;
522         u32 lfsr = HP_FIRST_WORD;
523         int loop, err;
524         struct qm_fd fd;
525
526         if (special_handler->processor_id != smp_processor_id()) {
527                 err = -EIO;
528                 goto failed;
529         }
530         memset(&fd, 0, sizeof(fd));
531         qm_fd_addr_set64(&fd, special_handler->addr);
532         qm_fd_set_contig_big(&fd, HP_NUM_WORDS * 4);
533         for (loop = 0; loop < HP_NUM_WORDS; loop++, p++) {
534                 if (*p != lfsr) {
535                         err = -EIO;
536                         pr_crit("corrupt frame data");
537                         goto failed;
538                 }
539                 *p ^= special_handler->tx_mixer;
540                 lfsr = do_lfsr(lfsr);
541         }
542         pr_info("Sending first frame\n");
543         err = qman_enqueue(&special_handler->tx, &fd);
544         if (err) {
545                 pr_crit("qman_enqueue() failed");
546                 goto failed;
547         }
548
549         return 0;
550 failed:
551         return err;
552 }
553
554 static void send_first_frame_cb(void *ignore)
555 {
556         if (send_first_frame(NULL))
557                 WARN_ON(1);
558 }
559
560 int qman_test_stash(void)
561 {
562         int err;
563
564         if (cpumask_weight(cpu_online_mask) < 2) {
565                 pr_info("%s(): skip - only 1 CPU\n", __func__);
566                 return 0;
567         }
568
569         pr_info("%s(): Starting\n", __func__);
570
571         hp_cpu_list_length = 0;
572         loop_counter = 0;
573         hp_handler_slab = kmem_cache_create("hp_handler_slab",
574                         sizeof(struct hp_handler), L1_CACHE_BYTES,
575                         SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
576         if (!hp_handler_slab) {
577                 err = -EIO;
578                 pr_crit("kmem_cache_create() failed");
579                 goto failed;
580         }
581
582         err = allocate_frame_data();
583         if (err)
584                 goto failed;
585
586         /* Init phase 1 */
587         pr_info("Creating %d handlers per cpu...\n", HP_PER_CPU);
588         if (on_all_cpus(create_per_cpu_handlers)) {
589                 err = -EIO;
590                 pr_crit("on_each_cpu() failed");
591                 goto failed;
592         }
593         pr_info("Number of cpus: %d, total of %d handlers\n",
594                 hp_cpu_list_length, hp_cpu_list_length * HP_PER_CPU);
595
596         err = init_phase2();
597         if (err)
598                 goto failed;
599
600         err = init_phase3();
601         if (err)
602                 goto failed;
603
604         preempt_disable();
605         if (special_handler->processor_id == smp_processor_id()) {
606                 err = send_first_frame(NULL);
607                 if (err)
608                         goto failed;
609         } else {
610                 smp_call_function_single(special_handler->processor_id,
611                                          send_first_frame_cb, NULL, 1);
612         }
613         preempt_enable();
614
615         wait_event(queue, loop_counter == HP_LOOPS);
616         deallocate_frame_data();
617         if (on_all_cpus(destroy_per_cpu_handlers)) {
618                 err = -EIO;
619                 pr_crit("on_each_cpu() failed");
620                 goto failed;
621         }
622         kmem_cache_destroy(hp_handler_slab);
623         pr_info("%s(): Finished\n", __func__);
624
625         return 0;
626 failed:
627         WARN_ON(1);
628         return err;
629 }