Mention branches and keyring.
[releases.git] / s390 / kernel / perf_cpum_cf.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Performance event support for s390x - CPU-measurement Counter Facility
4  *
5  *  Copyright IBM Corp. 2012, 2022
6  *  Author(s): Hendrik Brueckner <brueckner@linux.ibm.com>
7  *             Thomas Richter <tmricht@linux.ibm.com>
8  */
9 #define KMSG_COMPONENT  "cpum_cf"
10 #define pr_fmt(fmt)     KMSG_COMPONENT ": " fmt
11
12 #include <linux/kernel.h>
13 #include <linux/kernel_stat.h>
14 #include <linux/percpu.h>
15 #include <linux/notifier.h>
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/export.h>
18 #include <linux/miscdevice.h>
19
20 #include <asm/cpu_mcf.h>
21 #include <asm/hwctrset.h>
22 #include <asm/debug.h>
23
24 static unsigned int cfdiag_cpu_speed;   /* CPU speed for CF_DIAG trailer */
25 static debug_info_t *cf_dbg;
26
27 #define CF_DIAG_CTRSET_DEF              0xfeef  /* Counter set header mark */
28                                                 /* interval in seconds */
29
30 /* Counter sets are stored as data stream in a page sized memory buffer and
31  * exported to user space via raw data attached to the event sample data.
32  * Each counter set starts with an eight byte header consisting of:
33  * - a two byte eye catcher (0xfeef)
34  * - a one byte counter set number
35  * - a two byte counter set size (indicates the number of counters in this set)
36  * - a three byte reserved value (must be zero) to make the header the same
37  *   size as a counter value.
38  * All counter values are eight byte in size.
39  *
40  * All counter sets are followed by a 64 byte trailer.
41  * The trailer consists of a:
42  * - flag field indicating valid fields when corresponding bit set
43  * - the counter facility first and second version number
44  * - the CPU speed if nonzero
45  * - the time stamp the counter sets have been collected
46  * - the time of day (TOD) base value
47  * - the machine type.
48  *
49  * The counter sets are saved when the process is prepared to be executed on a
50  * CPU and saved again when the process is going to be removed from a CPU.
51  * The difference of both counter sets are calculated and stored in the event
52  * sample data area.
53  */
54 struct cf_ctrset_entry {        /* CPU-M CF counter set entry (8 byte) */
55         unsigned int def:16;    /* 0-15  Data Entry Format */
56         unsigned int set:16;    /* 16-31 Counter set identifier */
57         unsigned int ctr:16;    /* 32-47 Number of stored counters */
58         unsigned int res1:16;   /* 48-63 Reserved */
59 };
60
61 struct cf_trailer_entry {       /* CPU-M CF_DIAG trailer (64 byte) */
62         /* 0 - 7 */
63         union {
64                 struct {
65                         unsigned int clock_base:1;      /* TOD clock base set */
66                         unsigned int speed:1;           /* CPU speed set */
67                         /* Measurement alerts */
68                         unsigned int mtda:1;    /* Loss of MT ctr. data alert */
69                         unsigned int caca:1;    /* Counter auth. change alert */
70                         unsigned int lcda:1;    /* Loss of counter data alert */
71                 };
72                 unsigned long flags;    /* 0-63    All indicators */
73         };
74         /* 8 - 15 */
75         unsigned int cfvn:16;                   /* 64-79   Ctr First Version */
76         unsigned int csvn:16;                   /* 80-95   Ctr Second Version */
77         unsigned int cpu_speed:32;              /* 96-127  CPU speed */
78         /* 16 - 23 */
79         unsigned long timestamp;                /* 128-191 Timestamp (TOD) */
80         /* 24 - 55 */
81         union {
82                 struct {
83                         unsigned long progusage1;
84                         unsigned long progusage2;
85                         unsigned long progusage3;
86                         unsigned long tod_base;
87                 };
88                 unsigned long progusage[4];
89         };
90         /* 56 - 63 */
91         unsigned int mach_type:16;              /* Machine type */
92         unsigned int res1:16;                   /* Reserved */
93         unsigned int res2:32;                   /* Reserved */
94 };
95
96 /* Create the trailer data at the end of a page. */
97 static void cfdiag_trailer(struct cf_trailer_entry *te)
98 {
99         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
100         struct cpuid cpuid;
101
102         te->cfvn = cpuhw->info.cfvn;            /* Counter version numbers */
103         te->csvn = cpuhw->info.csvn;
104
105         get_cpu_id(&cpuid);                     /* Machine type */
106         te->mach_type = cpuid.machine;
107         te->cpu_speed = cfdiag_cpu_speed;
108         if (te->cpu_speed)
109                 te->speed = 1;
110         te->clock_base = 1;                     /* Save clock base */
111         te->tod_base = tod_clock_base.tod;
112         te->timestamp = get_tod_clock_fast();
113 }
114
115 /* Read a counter set. The counter set number determines the counter set and
116  * the CPUM-CF first and second version number determine the number of
117  * available counters in each counter set.
118  * Each counter set starts with header containing the counter set number and
119  * the number of eight byte counters.
120  *
121  * The functions returns the number of bytes occupied by this counter set
122  * including the header.
123  * If there is no counter in the counter set, this counter set is useless and
124  * zero is returned on this case.
125  *
126  * Note that the counter sets may not be enabled or active and the stcctm
127  * instruction might return error 3. Depending on error_ok value this is ok,
128  * for example when called from cpumf_pmu_start() call back function.
129  */
130 static size_t cfdiag_getctrset(struct cf_ctrset_entry *ctrdata, int ctrset,
131                                size_t room, bool error_ok)
132 {
133         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
134         size_t ctrset_size, need = 0;
135         int rc = 3;                             /* Assume write failure */
136
137         ctrdata->def = CF_DIAG_CTRSET_DEF;
138         ctrdata->set = ctrset;
139         ctrdata->res1 = 0;
140         ctrset_size = cpum_cf_ctrset_size(ctrset, &cpuhw->info);
141
142         if (ctrset_size) {                      /* Save data */
143                 need = ctrset_size * sizeof(u64) + sizeof(*ctrdata);
144                 if (need <= room) {
145                         rc = ctr_stcctm(ctrset, ctrset_size,
146                                         (u64 *)(ctrdata + 1));
147                 }
148                 if (rc != 3 || error_ok)
149                         ctrdata->ctr = ctrset_size;
150                 else
151                         need = 0;
152         }
153
154         debug_sprintf_event(cf_dbg, 3,
155                             "%s ctrset %d ctrset_size %zu cfvn %d csvn %d"
156                             " need %zd rc %d\n", __func__, ctrset, ctrset_size,
157                             cpuhw->info.cfvn, cpuhw->info.csvn, need, rc);
158         return need;
159 }
160
161 static const u64 cpumf_ctr_ctl[CPUMF_CTR_SET_MAX] = {
162         [CPUMF_CTR_SET_BASIC]   = 0x02,
163         [CPUMF_CTR_SET_USER]    = 0x04,
164         [CPUMF_CTR_SET_CRYPTO]  = 0x08,
165         [CPUMF_CTR_SET_EXT]     = 0x01,
166         [CPUMF_CTR_SET_MT_DIAG] = 0x20,
167 };
168
169 /* Read out all counter sets and save them in the provided data buffer.
170  * The last 64 byte host an artificial trailer entry.
171  */
172 static size_t cfdiag_getctr(void *data, size_t sz, unsigned long auth,
173                             bool error_ok)
174 {
175         struct cf_trailer_entry *trailer;
176         size_t offset = 0, done;
177         int i;
178
179         memset(data, 0, sz);
180         sz -= sizeof(*trailer);         /* Always room for trailer */
181         for (i = CPUMF_CTR_SET_BASIC; i < CPUMF_CTR_SET_MAX; ++i) {
182                 struct cf_ctrset_entry *ctrdata = data + offset;
183
184                 if (!(auth & cpumf_ctr_ctl[i]))
185                         continue;       /* Counter set not authorized */
186
187                 done = cfdiag_getctrset(ctrdata, i, sz - offset, error_ok);
188                 offset += done;
189         }
190         trailer = data + offset;
191         cfdiag_trailer(trailer);
192         return offset + sizeof(*trailer);
193 }
194
195 /* Calculate the difference for each counter in a counter set. */
196 static void cfdiag_diffctrset(u64 *pstart, u64 *pstop, int counters)
197 {
198         for (; --counters >= 0; ++pstart, ++pstop)
199                 if (*pstop >= *pstart)
200                         *pstop -= *pstart;
201                 else
202                         *pstop = *pstart - *pstop + 1;
203 }
204
205 /* Scan the counter sets and calculate the difference of each counter
206  * in each set. The result is the increment of each counter during the
207  * period the counter set has been activated.
208  *
209  * Return true on success.
210  */
211 static int cfdiag_diffctr(struct cpu_cf_events *cpuhw, unsigned long auth)
212 {
213         struct cf_trailer_entry *trailer_start, *trailer_stop;
214         struct cf_ctrset_entry *ctrstart, *ctrstop;
215         size_t offset = 0;
216
217         auth &= (1 << CPUMF_LCCTL_ENABLE_SHIFT) - 1;
218         do {
219                 ctrstart = (struct cf_ctrset_entry *)(cpuhw->start + offset);
220                 ctrstop = (struct cf_ctrset_entry *)(cpuhw->stop + offset);
221
222                 if (memcmp(ctrstop, ctrstart, sizeof(*ctrstop))) {
223                         pr_err_once("cpum_cf_diag counter set compare error "
224                                     "in set %i\n", ctrstart->set);
225                         return 0;
226                 }
227                 auth &= ~cpumf_ctr_ctl[ctrstart->set];
228                 if (ctrstart->def == CF_DIAG_CTRSET_DEF) {
229                         cfdiag_diffctrset((u64 *)(ctrstart + 1),
230                                           (u64 *)(ctrstop + 1), ctrstart->ctr);
231                         offset += ctrstart->ctr * sizeof(u64) +
232                                                         sizeof(*ctrstart);
233                 }
234         } while (ctrstart->def && auth);
235
236         /* Save time_stamp from start of event in stop's trailer */
237         trailer_start = (struct cf_trailer_entry *)(cpuhw->start + offset);
238         trailer_stop = (struct cf_trailer_entry *)(cpuhw->stop + offset);
239         trailer_stop->progusage[0] = trailer_start->timestamp;
240
241         return 1;
242 }
243
244 static enum cpumf_ctr_set get_counter_set(u64 event)
245 {
246         int set = CPUMF_CTR_SET_MAX;
247
248         if (event < 32)
249                 set = CPUMF_CTR_SET_BASIC;
250         else if (event < 64)
251                 set = CPUMF_CTR_SET_USER;
252         else if (event < 128)
253                 set = CPUMF_CTR_SET_CRYPTO;
254         else if (event < 288)
255                 set = CPUMF_CTR_SET_EXT;
256         else if (event >= 448 && event < 496)
257                 set = CPUMF_CTR_SET_MT_DIAG;
258
259         return set;
260 }
261
262 static int validate_ctr_version(const struct hw_perf_event *hwc,
263                                 enum cpumf_ctr_set set)
264 {
265         struct cpu_cf_events *cpuhw;
266         int err = 0;
267         u16 mtdiag_ctl;
268
269         cpuhw = &get_cpu_var(cpu_cf_events);
270
271         /* check required version for counter sets */
272         switch (set) {
273         case CPUMF_CTR_SET_BASIC:
274         case CPUMF_CTR_SET_USER:
275                 if (cpuhw->info.cfvn < 1)
276                         err = -EOPNOTSUPP;
277                 break;
278         case CPUMF_CTR_SET_CRYPTO:
279                 if ((cpuhw->info.csvn >= 1 && cpuhw->info.csvn <= 5 &&
280                      hwc->config > 79) ||
281                     (cpuhw->info.csvn >= 6 && hwc->config > 83))
282                         err = -EOPNOTSUPP;
283                 break;
284         case CPUMF_CTR_SET_EXT:
285                 if (cpuhw->info.csvn < 1)
286                         err = -EOPNOTSUPP;
287                 if ((cpuhw->info.csvn == 1 && hwc->config > 159) ||
288                     (cpuhw->info.csvn == 2 && hwc->config > 175) ||
289                     (cpuhw->info.csvn >= 3 && cpuhw->info.csvn <= 5
290                      && hwc->config > 255) ||
291                     (cpuhw->info.csvn >= 6 && hwc->config > 287))
292                         err = -EOPNOTSUPP;
293                 break;
294         case CPUMF_CTR_SET_MT_DIAG:
295                 if (cpuhw->info.csvn <= 3)
296                         err = -EOPNOTSUPP;
297                 /*
298                  * MT-diagnostic counters are read-only.  The counter set
299                  * is automatically enabled and activated on all CPUs with
300                  * multithreading (SMT).  Deactivation of multithreading
301                  * also disables the counter set.  State changes are ignored
302                  * by lcctl().  Because Linux controls SMT enablement through
303                  * a kernel parameter only, the counter set is either disabled
304                  * or enabled and active.
305                  *
306                  * Thus, the counters can only be used if SMT is on and the
307                  * counter set is enabled and active.
308                  */
309                 mtdiag_ctl = cpumf_ctr_ctl[CPUMF_CTR_SET_MT_DIAG];
310                 if (!((cpuhw->info.auth_ctl & mtdiag_ctl) &&
311                       (cpuhw->info.enable_ctl & mtdiag_ctl) &&
312                       (cpuhw->info.act_ctl & mtdiag_ctl)))
313                         err = -EOPNOTSUPP;
314                 break;
315         case CPUMF_CTR_SET_MAX:
316                 err = -EOPNOTSUPP;
317         }
318
319         put_cpu_var(cpu_cf_events);
320         return err;
321 }
322
323 static int validate_ctr_auth(const struct hw_perf_event *hwc)
324 {
325         struct cpu_cf_events *cpuhw;
326         int err = 0;
327
328         cpuhw = &get_cpu_var(cpu_cf_events);
329
330         /* Check authorization for cpu counter sets.
331          * If the particular CPU counter set is not authorized,
332          * return with -ENOENT in order to fall back to other
333          * PMUs that might suffice the event request.
334          */
335         if (!(hwc->config_base & cpuhw->info.auth_ctl))
336                 err = -ENOENT;
337
338         put_cpu_var(cpu_cf_events);
339         return err;
340 }
341
342 /*
343  * Change the CPUMF state to active.
344  * Enable and activate the CPU-counter sets according
345  * to the per-cpu control state.
346  */
347 static void cpumf_pmu_enable(struct pmu *pmu)
348 {
349         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
350         int err;
351
352         if (cpuhw->flags & PMU_F_ENABLED)
353                 return;
354
355         err = lcctl(cpuhw->state | cpuhw->dev_state);
356         if (err) {
357                 pr_err("Enabling the performance measuring unit "
358                        "failed with rc=%x\n", err);
359                 return;
360         }
361
362         cpuhw->flags |= PMU_F_ENABLED;
363 }
364
365 /*
366  * Change the CPUMF state to inactive.
367  * Disable and enable (inactive) the CPU-counter sets according
368  * to the per-cpu control state.
369  */
370 static void cpumf_pmu_disable(struct pmu *pmu)
371 {
372         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
373         int err;
374         u64 inactive;
375
376         if (!(cpuhw->flags & PMU_F_ENABLED))
377                 return;
378
379         inactive = cpuhw->state & ~((1 << CPUMF_LCCTL_ENABLE_SHIFT) - 1);
380         inactive |= cpuhw->dev_state;
381         err = lcctl(inactive);
382         if (err) {
383                 pr_err("Disabling the performance measuring unit "
384                        "failed with rc=%x\n", err);
385                 return;
386         }
387
388         cpuhw->flags &= ~PMU_F_ENABLED;
389 }
390
391
392 /* Number of perf events counting hardware events */
393 static atomic_t num_events = ATOMIC_INIT(0);
394 /* Used to avoid races in calling reserve/release_cpumf_hardware */
395 static DEFINE_MUTEX(pmc_reserve_mutex);
396
397 /* Release the PMU if event is the last perf event */
398 static void hw_perf_event_destroy(struct perf_event *event)
399 {
400         if (!atomic_add_unless(&num_events, -1, 1)) {
401                 mutex_lock(&pmc_reserve_mutex);
402                 if (atomic_dec_return(&num_events) == 0)
403                         __kernel_cpumcf_end();
404                 mutex_unlock(&pmc_reserve_mutex);
405         }
406 }
407
408 /* CPUMF <-> perf event mappings for kernel+userspace (basic set) */
409 static const int cpumf_generic_events_basic[] = {
410         [PERF_COUNT_HW_CPU_CYCLES]          = 0,
411         [PERF_COUNT_HW_INSTRUCTIONS]        = 1,
412         [PERF_COUNT_HW_CACHE_REFERENCES]    = -1,
413         [PERF_COUNT_HW_CACHE_MISSES]        = -1,
414         [PERF_COUNT_HW_BRANCH_INSTRUCTIONS] = -1,
415         [PERF_COUNT_HW_BRANCH_MISSES]       = -1,
416         [PERF_COUNT_HW_BUS_CYCLES]          = -1,
417 };
418 /* CPUMF <-> perf event mappings for userspace (problem-state set) */
419 static const int cpumf_generic_events_user[] = {
420         [PERF_COUNT_HW_CPU_CYCLES]          = 32,
421         [PERF_COUNT_HW_INSTRUCTIONS]        = 33,
422         [PERF_COUNT_HW_CACHE_REFERENCES]    = -1,
423         [PERF_COUNT_HW_CACHE_MISSES]        = -1,
424         [PERF_COUNT_HW_BRANCH_INSTRUCTIONS] = -1,
425         [PERF_COUNT_HW_BRANCH_MISSES]       = -1,
426         [PERF_COUNT_HW_BUS_CYCLES]          = -1,
427 };
428
429 static void cpumf_hw_inuse(void)
430 {
431         mutex_lock(&pmc_reserve_mutex);
432         if (atomic_inc_return(&num_events) == 1)
433                 __kernel_cpumcf_begin();
434         mutex_unlock(&pmc_reserve_mutex);
435 }
436
437 static int is_userspace_event(u64 ev)
438 {
439         return cpumf_generic_events_user[PERF_COUNT_HW_CPU_CYCLES] == ev ||
440                cpumf_generic_events_user[PERF_COUNT_HW_INSTRUCTIONS] == ev;
441 }
442
443 static int __hw_perf_event_init(struct perf_event *event, unsigned int type)
444 {
445         struct perf_event_attr *attr = &event->attr;
446         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
447         enum cpumf_ctr_set set;
448         int err = 0;
449         u64 ev;
450
451         switch (type) {
452         case PERF_TYPE_RAW:
453                 /* Raw events are used to access counters directly,
454                  * hence do not permit excludes */
455                 if (attr->exclude_kernel || attr->exclude_user ||
456                     attr->exclude_hv)
457                         return -EOPNOTSUPP;
458                 ev = attr->config;
459                 break;
460
461         case PERF_TYPE_HARDWARE:
462                 if (is_sampling_event(event))   /* No sampling support */
463                         return -ENOENT;
464                 ev = attr->config;
465                 if (!attr->exclude_user && attr->exclude_kernel) {
466                         /*
467                          * Count user space (problem-state) only
468                          * Handle events 32 and 33 as 0:u and 1:u
469                          */
470                         if (!is_userspace_event(ev)) {
471                                 if (ev >= ARRAY_SIZE(cpumf_generic_events_user))
472                                         return -EOPNOTSUPP;
473                                 ev = cpumf_generic_events_user[ev];
474                         }
475                 } else if (!attr->exclude_kernel && attr->exclude_user) {
476                         /* No support for kernel space counters only */
477                         return -EOPNOTSUPP;
478                 } else {
479                         /* Count user and kernel space, incl. events 32 + 33 */
480                         if (!is_userspace_event(ev)) {
481                                 if (ev >= ARRAY_SIZE(cpumf_generic_events_basic))
482                                         return -EOPNOTSUPP;
483                                 ev = cpumf_generic_events_basic[ev];
484                         }
485                 }
486                 break;
487
488         default:
489                 return -ENOENT;
490         }
491
492         if (ev == -1)
493                 return -ENOENT;
494
495         if (ev > PERF_CPUM_CF_MAX_CTR)
496                 return -ENOENT;
497
498         /* Obtain the counter set to which the specified counter belongs */
499         set = get_counter_set(ev);
500         switch (set) {
501         case CPUMF_CTR_SET_BASIC:
502         case CPUMF_CTR_SET_USER:
503         case CPUMF_CTR_SET_CRYPTO:
504         case CPUMF_CTR_SET_EXT:
505         case CPUMF_CTR_SET_MT_DIAG:
506                 /*
507                  * Use the hardware perf event structure to store the
508                  * counter number in the 'config' member and the counter
509                  * set number in the 'config_base' as bit mask.
510                  * It is later used to enable/disable the counter(s).
511                  */
512                 hwc->config = ev;
513                 hwc->config_base = cpumf_ctr_ctl[set];
514                 break;
515         case CPUMF_CTR_SET_MAX:
516                 /* The counter could not be associated to a counter set */
517                 return -EINVAL;
518         }
519
520         /* Initialize for using the CPU-measurement counter facility */
521         cpumf_hw_inuse();
522         event->destroy = hw_perf_event_destroy;
523
524         /* Finally, validate version and authorization of the counter set */
525         err = validate_ctr_auth(hwc);
526         if (!err)
527                 err = validate_ctr_version(hwc, set);
528
529         return err;
530 }
531
532 /* Events CPU_CYLCES and INSTRUCTIONS can be submitted with two different
533  * attribute::type values:
534  * - PERF_TYPE_HARDWARE:
535  * - pmu->type:
536  * Handle both type of invocations identical. They address the same hardware.
537  * The result is different when event modifiers exclude_kernel and/or
538  * exclude_user are also set.
539  */
540 static int cpumf_pmu_event_type(struct perf_event *event)
541 {
542         u64 ev = event->attr.config;
543
544         if (cpumf_generic_events_basic[PERF_COUNT_HW_CPU_CYCLES] == ev ||
545             cpumf_generic_events_basic[PERF_COUNT_HW_INSTRUCTIONS] == ev ||
546             cpumf_generic_events_user[PERF_COUNT_HW_CPU_CYCLES] == ev ||
547             cpumf_generic_events_user[PERF_COUNT_HW_INSTRUCTIONS] == ev)
548                 return PERF_TYPE_HARDWARE;
549         return PERF_TYPE_RAW;
550 }
551
552 static int cpumf_pmu_event_init(struct perf_event *event)
553 {
554         unsigned int type = event->attr.type;
555         int err;
556
557         if (type == PERF_TYPE_HARDWARE || type == PERF_TYPE_RAW)
558                 err = __hw_perf_event_init(event, type);
559         else if (event->pmu->type == type)
560                 /* Registered as unknown PMU */
561                 err = __hw_perf_event_init(event, cpumf_pmu_event_type(event));
562         else
563                 return -ENOENT;
564
565         if (unlikely(err) && event->destroy)
566                 event->destroy(event);
567
568         return err;
569 }
570
571 static int hw_perf_event_reset(struct perf_event *event)
572 {
573         u64 prev, new;
574         int err;
575
576         do {
577                 prev = local64_read(&event->hw.prev_count);
578                 err = ecctr(event->hw.config, &new);
579                 if (err) {
580                         if (err != 3)
581                                 break;
582                         /* The counter is not (yet) available. This
583                          * might happen if the counter set to which
584                          * this counter belongs is in the disabled
585                          * state.
586                          */
587                         new = 0;
588                 }
589         } while (local64_cmpxchg(&event->hw.prev_count, prev, new) != prev);
590
591         return err;
592 }
593
594 static void hw_perf_event_update(struct perf_event *event)
595 {
596         u64 prev, new, delta;
597         int err;
598
599         do {
600                 prev = local64_read(&event->hw.prev_count);
601                 err = ecctr(event->hw.config, &new);
602                 if (err)
603                         return;
604         } while (local64_cmpxchg(&event->hw.prev_count, prev, new) != prev);
605
606         delta = (prev <= new) ? new - prev
607                               : (-1ULL - prev) + new + 1;        /* overflow */
608         local64_add(delta, &event->count);
609 }
610
611 static void cpumf_pmu_read(struct perf_event *event)
612 {
613         if (event->hw.state & PERF_HES_STOPPED)
614                 return;
615
616         hw_perf_event_update(event);
617 }
618
619 static void cpumf_pmu_start(struct perf_event *event, int flags)
620 {
621         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
622         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
623         int i;
624
625         if (!(hwc->state & PERF_HES_STOPPED))
626                 return;
627
628         hwc->state = 0;
629
630         /* (Re-)enable and activate the counter set */
631         ctr_set_enable(&cpuhw->state, hwc->config_base);
632         ctr_set_start(&cpuhw->state, hwc->config_base);
633
634         /* The counter set to which this counter belongs can be already active.
635          * Because all counters in a set are active, the event->hw.prev_count
636          * needs to be synchronized.  At this point, the counter set can be in
637          * the inactive or disabled state.
638          */
639         if (hwc->config == PERF_EVENT_CPUM_CF_DIAG) {
640                 cpuhw->usedss = cfdiag_getctr(cpuhw->start,
641                                               sizeof(cpuhw->start),
642                                               hwc->config_base, true);
643         } else {
644                 hw_perf_event_reset(event);
645         }
646
647         /* Increment refcount for counter sets */
648         for (i = CPUMF_CTR_SET_BASIC; i < CPUMF_CTR_SET_MAX; ++i)
649                 if ((hwc->config_base & cpumf_ctr_ctl[i]))
650                         atomic_inc(&cpuhw->ctr_set[i]);
651 }
652
653 /* Create perf event sample with the counter sets as raw data.  The sample
654  * is then pushed to the event subsystem and the function checks for
655  * possible event overflows. If an event overflow occurs, the PMU is
656  * stopped.
657  *
658  * Return non-zero if an event overflow occurred.
659  */
660 static int cfdiag_push_sample(struct perf_event *event,
661                               struct cpu_cf_events *cpuhw)
662 {
663         struct perf_sample_data data;
664         struct perf_raw_record raw;
665         struct pt_regs regs;
666         int overflow;
667
668         /* Setup perf sample */
669         perf_sample_data_init(&data, 0, event->hw.last_period);
670         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
671         memset(&raw, 0, sizeof(raw));
672
673         if (event->attr.sample_type & PERF_SAMPLE_CPU)
674                 data.cpu_entry.cpu = event->cpu;
675         if (event->attr.sample_type & PERF_SAMPLE_RAW) {
676                 raw.frag.size = cpuhw->usedss;
677                 raw.frag.data = cpuhw->stop;
678                 raw.size = raw.frag.size;
679                 data.raw = &raw;
680                 data.sample_flags |= PERF_SAMPLE_RAW;
681         }
682
683         overflow = perf_event_overflow(event, &data, &regs);
684         debug_sprintf_event(cf_dbg, 3,
685                             "%s event %#llx sample_type %#llx raw %d ov %d\n",
686                             __func__, event->hw.config,
687                             event->attr.sample_type, raw.size, overflow);
688         if (overflow)
689                 event->pmu->stop(event, 0);
690
691         perf_event_update_userpage(event);
692         return overflow;
693 }
694
695 static void cpumf_pmu_stop(struct perf_event *event, int flags)
696 {
697         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
698         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
699         int i;
700
701         if (!(hwc->state & PERF_HES_STOPPED)) {
702                 /* Decrement reference count for this counter set and if this
703                  * is the last used counter in the set, clear activation
704                  * control and set the counter set state to inactive.
705                  */
706                 for (i = CPUMF_CTR_SET_BASIC; i < CPUMF_CTR_SET_MAX; ++i) {
707                         if (!(hwc->config_base & cpumf_ctr_ctl[i]))
708                                 continue;
709                         if (!atomic_dec_return(&cpuhw->ctr_set[i]))
710                                 ctr_set_stop(&cpuhw->state, cpumf_ctr_ctl[i]);
711                 }
712                 hwc->state |= PERF_HES_STOPPED;
713         }
714
715         if ((flags & PERF_EF_UPDATE) && !(hwc->state & PERF_HES_UPTODATE)) {
716                 if (hwc->config == PERF_EVENT_CPUM_CF_DIAG) {
717                         local64_inc(&event->count);
718                         cpuhw->usedss = cfdiag_getctr(cpuhw->stop,
719                                                       sizeof(cpuhw->stop),
720                                                       event->hw.config_base,
721                                                       false);
722                         if (cfdiag_diffctr(cpuhw, event->hw.config_base))
723                                 cfdiag_push_sample(event, cpuhw);
724                 } else if (cpuhw->flags & PMU_F_RESERVED) {
725                         /* Only update when PMU not hotplugged off */
726                         hw_perf_event_update(event);
727                 }
728                 hwc->state |= PERF_HES_UPTODATE;
729         }
730 }
731
732 static int cpumf_pmu_add(struct perf_event *event, int flags)
733 {
734         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
735
736         ctr_set_enable(&cpuhw->state, event->hw.config_base);
737         event->hw.state = PERF_HES_UPTODATE | PERF_HES_STOPPED;
738
739         if (flags & PERF_EF_START)
740                 cpumf_pmu_start(event, PERF_EF_RELOAD);
741
742         return 0;
743 }
744
745 static void cpumf_pmu_del(struct perf_event *event, int flags)
746 {
747         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
748         int i;
749
750         cpumf_pmu_stop(event, PERF_EF_UPDATE);
751
752         /* Check if any counter in the counter set is still used.  If not used,
753          * change the counter set to the disabled state.  This also clears the
754          * content of all counters in the set.
755          *
756          * When a new perf event has been added but not yet started, this can
757          * clear enable control and resets all counters in a set.  Therefore,
758          * cpumf_pmu_start() always has to reenable a counter set.
759          */
760         for (i = CPUMF_CTR_SET_BASIC; i < CPUMF_CTR_SET_MAX; ++i)
761                 if (!atomic_read(&cpuhw->ctr_set[i]))
762                         ctr_set_disable(&cpuhw->state, cpumf_ctr_ctl[i]);
763 }
764
765 /* Performance monitoring unit for s390x */
766 static struct pmu cpumf_pmu = {
767         .task_ctx_nr  = perf_sw_context,
768         .capabilities = PERF_PMU_CAP_NO_INTERRUPT,
769         .pmu_enable   = cpumf_pmu_enable,
770         .pmu_disable  = cpumf_pmu_disable,
771         .event_init   = cpumf_pmu_event_init,
772         .add          = cpumf_pmu_add,
773         .del          = cpumf_pmu_del,
774         .start        = cpumf_pmu_start,
775         .stop         = cpumf_pmu_stop,
776         .read         = cpumf_pmu_read,
777 };
778
779 static int cfset_init(void);
780 static int __init cpumf_pmu_init(void)
781 {
782         int rc;
783
784         if (!kernel_cpumcf_avail())
785                 return -ENODEV;
786
787         /* Setup s390dbf facility */
788         cf_dbg = debug_register(KMSG_COMPONENT, 2, 1, 128);
789         if (!cf_dbg) {
790                 pr_err("Registration of s390dbf(cpum_cf) failed\n");
791                 return -ENOMEM;
792         }
793         debug_register_view(cf_dbg, &debug_sprintf_view);
794
795         cpumf_pmu.attr_groups = cpumf_cf_event_group();
796         rc = perf_pmu_register(&cpumf_pmu, "cpum_cf", -1);
797         if (rc) {
798                 debug_unregister_view(cf_dbg, &debug_sprintf_view);
799                 debug_unregister(cf_dbg);
800                 pr_err("Registering the cpum_cf PMU failed with rc=%i\n", rc);
801         } else if (stccm_avail()) {     /* Setup counter set device */
802                 cfset_init();
803         }
804         return rc;
805 }
806
807 /* Support for the CPU Measurement Facility counter set extraction using
808  * device /dev/hwctr. This allows user space programs to extract complete
809  * counter set via normal file operations.
810  */
811
812 static atomic_t cfset_opencnt = ATOMIC_INIT(0);         /* Access count */
813 static DEFINE_MUTEX(cfset_ctrset_mutex);/* Synchronize access to hardware */
814 struct cfset_call_on_cpu_parm {         /* Parm struct for smp_call_on_cpu */
815         unsigned int sets;              /* Counter set bit mask */
816         atomic_t cpus_ack;              /* # CPUs successfully executed func */
817 };
818
819 static struct cfset_session {           /* CPUs and counter set bit mask */
820         struct list_head head;          /* Head of list of active processes */
821 } cfset_session = {
822         .head = LIST_HEAD_INIT(cfset_session.head)
823 };
824
825 struct cfset_request {                  /* CPUs and counter set bit mask */
826         unsigned long ctrset;           /* Bit mask of counter set to read */
827         cpumask_t mask;                 /* CPU mask to read from */
828         struct list_head node;          /* Chain to cfset_session.head */
829 };
830
831 static void cfset_session_init(void)
832 {
833         INIT_LIST_HEAD(&cfset_session.head);
834 }
835
836 /* Remove current request from global bookkeeping. Maintain a counter set bit
837  * mask on a per CPU basis.
838  * Done in process context under mutex protection.
839  */
840 static void cfset_session_del(struct cfset_request *p)
841 {
842         list_del(&p->node);
843 }
844
845 /* Add current request to global bookkeeping. Maintain a counter set bit mask
846  * on a per CPU basis.
847  * Done in process context under mutex protection.
848  */
849 static void cfset_session_add(struct cfset_request *p)
850 {
851         list_add(&p->node, &cfset_session.head);
852 }
853
854 /* The /dev/hwctr device access uses PMU_F_IN_USE to mark the device access
855  * path is currently used.
856  * The cpu_cf_events::dev_state is used to denote counter sets in use by this
857  * interface. It is always or'ed in. If this interface is not active, its
858  * value is zero and no additional counter sets will be included.
859  *
860  * The cpu_cf_events::state is used by the perf_event_open SVC and remains
861  * unchanged.
862  *
863  * perf_pmu_enable() and perf_pmu_enable() and its call backs
864  * cpumf_pmu_enable() and  cpumf_pmu_disable() are called by the
865  * performance measurement subsystem to enable per process
866  * CPU Measurement counter facility.
867  * The XXX_enable() and XXX_disable functions are used to turn off
868  * x86 performance monitoring interrupt (PMI) during scheduling.
869  * s390 uses these calls to temporarily stop and resume the active CPU
870  * counters sets during scheduling.
871  *
872  * We do allow concurrent access of perf_event_open() SVC and /dev/hwctr
873  * device access.  The perf_event_open() SVC interface makes a lot of effort
874  * to only run the counters while the calling process is actively scheduled
875  * to run.
876  * When /dev/hwctr interface is also used at the same time, the counter sets
877  * will keep running, even when the process is scheduled off a CPU.
878  * However this is not a problem and does not lead to wrong counter values
879  * for the perf_event_open() SVC. The current counter value will be recorded
880  * during schedule-in. At schedule-out time the current counter value is
881  * extracted again and the delta is calculated and added to the event.
882  */
883 /* Stop all counter sets via ioctl interface */
884 static void cfset_ioctl_off(void *parm)
885 {
886         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
887         struct cfset_call_on_cpu_parm *p = parm;
888         int rc;
889
890         /* Check if any counter set used by /dev/hwc */
891         for (rc = CPUMF_CTR_SET_BASIC; rc < CPUMF_CTR_SET_MAX; ++rc)
892                 if ((p->sets & cpumf_ctr_ctl[rc])) {
893                         if (!atomic_dec_return(&cpuhw->ctr_set[rc])) {
894                                 ctr_set_disable(&cpuhw->dev_state,
895                                                 cpumf_ctr_ctl[rc]);
896                                 ctr_set_stop(&cpuhw->dev_state,
897                                              cpumf_ctr_ctl[rc]);
898                         }
899                 }
900         /* Keep perf_event_open counter sets */
901         rc = lcctl(cpuhw->dev_state | cpuhw->state);
902         if (rc)
903                 pr_err("Counter set stop %#llx of /dev/%s failed rc=%i\n",
904                        cpuhw->state, S390_HWCTR_DEVICE, rc);
905         if (!cpuhw->dev_state)
906                 cpuhw->flags &= ~PMU_F_IN_USE;
907         debug_sprintf_event(cf_dbg, 4, "%s rc %d state %#llx dev_state %#llx\n",
908                             __func__, rc, cpuhw->state, cpuhw->dev_state);
909 }
910
911 /* Start counter sets on particular CPU */
912 static void cfset_ioctl_on(void *parm)
913 {
914         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
915         struct cfset_call_on_cpu_parm *p = parm;
916         int rc;
917
918         cpuhw->flags |= PMU_F_IN_USE;
919         ctr_set_enable(&cpuhw->dev_state, p->sets);
920         ctr_set_start(&cpuhw->dev_state, p->sets);
921         for (rc = CPUMF_CTR_SET_BASIC; rc < CPUMF_CTR_SET_MAX; ++rc)
922                 if ((p->sets & cpumf_ctr_ctl[rc]))
923                         atomic_inc(&cpuhw->ctr_set[rc]);
924         rc = lcctl(cpuhw->dev_state | cpuhw->state);    /* Start counter sets */
925         if (!rc)
926                 atomic_inc(&p->cpus_ack);
927         else
928                 pr_err("Counter set start %#llx of /dev/%s failed rc=%i\n",
929                        cpuhw->dev_state | cpuhw->state, S390_HWCTR_DEVICE, rc);
930         debug_sprintf_event(cf_dbg, 4, "%s rc %d state %#llx dev_state %#llx\n",
931                             __func__, rc, cpuhw->state, cpuhw->dev_state);
932 }
933
934 static void cfset_release_cpu(void *p)
935 {
936         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
937         int rc;
938
939         debug_sprintf_event(cf_dbg, 4, "%s state %#llx dev_state %#llx\n",
940                             __func__, cpuhw->state, cpuhw->dev_state);
941         cpuhw->dev_state = 0;
942         rc = lcctl(cpuhw->state);       /* Keep perf_event_open counter sets */
943         if (rc)
944                 pr_err("Counter set release %#llx of /dev/%s failed rc=%i\n",
945                        cpuhw->state, S390_HWCTR_DEVICE, rc);
946 }
947
948 /* This modifies the process CPU mask to adopt it to the currently online
949  * CPUs. Offline CPUs can not be addresses. This call terminates the access
950  * and is usually followed by close() or a new iotcl(..., START, ...) which
951  * creates a new request structure.
952  */
953 static void cfset_all_stop(struct cfset_request *req)
954 {
955         struct cfset_call_on_cpu_parm p = {
956                 .sets = req->ctrset,
957         };
958
959         cpumask_and(&req->mask, &req->mask, cpu_online_mask);
960         on_each_cpu_mask(&req->mask, cfset_ioctl_off, &p, 1);
961 }
962
963 /* Release function is also called when application gets terminated without
964  * doing a proper ioctl(..., S390_HWCTR_STOP, ...) command.
965  */
966 static int cfset_release(struct inode *inode, struct file *file)
967 {
968         mutex_lock(&cfset_ctrset_mutex);
969         /* Open followed by close/exit has no private_data */
970         if (file->private_data) {
971                 cfset_all_stop(file->private_data);
972                 cfset_session_del(file->private_data);
973                 kfree(file->private_data);
974                 file->private_data = NULL;
975         }
976         if (!atomic_dec_return(&cfset_opencnt))
977                 on_each_cpu(cfset_release_cpu, NULL, 1);
978         mutex_unlock(&cfset_ctrset_mutex);
979
980         hw_perf_event_destroy(NULL);
981         return 0;
982 }
983
984 static int cfset_open(struct inode *inode, struct file *file)
985 {
986         if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
987                 return -EPERM;
988         mutex_lock(&cfset_ctrset_mutex);
989         if (atomic_inc_return(&cfset_opencnt) == 1)
990                 cfset_session_init();
991         mutex_unlock(&cfset_ctrset_mutex);
992
993         cpumf_hw_inuse();
994         file->private_data = NULL;
995         /* nonseekable_open() never fails */
996         return nonseekable_open(inode, file);
997 }
998
999 static int cfset_all_start(struct cfset_request *req)
1000 {
1001         struct cfset_call_on_cpu_parm p = {
1002                 .sets = req->ctrset,
1003                 .cpus_ack = ATOMIC_INIT(0),
1004         };
1005         cpumask_var_t mask;
1006         int rc = 0;
1007
1008         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_KERNEL))
1009                 return -ENOMEM;
1010         cpumask_and(mask, &req->mask, cpu_online_mask);
1011         on_each_cpu_mask(mask, cfset_ioctl_on, &p, 1);
1012         if (atomic_read(&p.cpus_ack) != cpumask_weight(mask)) {
1013                 on_each_cpu_mask(mask, cfset_ioctl_off, &p, 1);
1014                 rc = -EIO;
1015                 debug_sprintf_event(cf_dbg, 4, "%s CPUs missing", __func__);
1016         }
1017         free_cpumask_var(mask);
1018         return rc;
1019 }
1020
1021
1022 /* Return the maximum required space for all possible CPUs in case one
1023  * CPU will be onlined during the START, READ, STOP cycles.
1024  * To find out the size of the counter sets, any one CPU will do. They
1025  * all have the same counter sets.
1026  */
1027 static size_t cfset_needspace(unsigned int sets)
1028 {
1029         struct cpu_cf_events *cpuhw = get_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
1030         size_t bytes = 0;
1031         int i;
1032
1033         for (i = CPUMF_CTR_SET_BASIC; i < CPUMF_CTR_SET_MAX; ++i) {
1034                 if (!(sets & cpumf_ctr_ctl[i]))
1035                         continue;
1036                 bytes += cpum_cf_ctrset_size(i, &cpuhw->info) * sizeof(u64) +
1037                          sizeof(((struct s390_ctrset_setdata *)0)->set) +
1038                          sizeof(((struct s390_ctrset_setdata *)0)->no_cnts);
1039         }
1040         bytes = sizeof(((struct s390_ctrset_read *)0)->no_cpus) + nr_cpu_ids *
1041                 (bytes + sizeof(((struct s390_ctrset_cpudata *)0)->cpu_nr) +
1042                      sizeof(((struct s390_ctrset_cpudata *)0)->no_sets));
1043         put_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
1044         return bytes;
1045 }
1046
1047 static int cfset_all_copy(unsigned long arg, cpumask_t *mask)
1048 {
1049         struct s390_ctrset_read __user *ctrset_read;
1050         unsigned int cpu, cpus, rc;
1051         void __user *uptr;
1052
1053         ctrset_read = (struct s390_ctrset_read __user *)arg;
1054         uptr = ctrset_read->data;
1055         for_each_cpu(cpu, mask) {
1056                 struct cpu_cf_events *cpuhw = per_cpu_ptr(&cpu_cf_events, cpu);
1057                 struct s390_ctrset_cpudata __user *ctrset_cpudata;
1058
1059                 ctrset_cpudata = uptr;
1060                 rc  = put_user(cpu, &ctrset_cpudata->cpu_nr);
1061                 rc |= put_user(cpuhw->sets, &ctrset_cpudata->no_sets);
1062                 rc |= copy_to_user(ctrset_cpudata->data, cpuhw->data,
1063                                    cpuhw->used);
1064                 if (rc)
1065                         return -EFAULT;
1066                 uptr += sizeof(struct s390_ctrset_cpudata) + cpuhw->used;
1067                 cond_resched();
1068         }
1069         cpus = cpumask_weight(mask);
1070         if (put_user(cpus, &ctrset_read->no_cpus))
1071                 return -EFAULT;
1072         debug_sprintf_event(cf_dbg, 4, "%s copied %ld\n", __func__,
1073                             uptr - (void __user *)ctrset_read->data);
1074         return 0;
1075 }
1076
1077 static size_t cfset_cpuset_read(struct s390_ctrset_setdata *p, int ctrset,
1078                                 int ctrset_size, size_t room)
1079 {
1080         size_t need = 0;
1081         int rc = -1;
1082
1083         need = sizeof(*p) + sizeof(u64) * ctrset_size;
1084         if (need <= room) {
1085                 p->set = cpumf_ctr_ctl[ctrset];
1086                 p->no_cnts = ctrset_size;
1087                 rc = ctr_stcctm(ctrset, ctrset_size, (u64 *)p->cv);
1088                 if (rc == 3)            /* Nothing stored */
1089                         need = 0;
1090         }
1091         return need;
1092 }
1093
1094 /* Read all counter sets. */
1095 static void cfset_cpu_read(void *parm)
1096 {
1097         struct cpu_cf_events *cpuhw = this_cpu_ptr(&cpu_cf_events);
1098         struct cfset_call_on_cpu_parm *p = parm;
1099         int set, set_size;
1100         size_t space;
1101
1102         /* No data saved yet */
1103         cpuhw->used = 0;
1104         cpuhw->sets = 0;
1105         memset(cpuhw->data, 0, sizeof(cpuhw->data));
1106
1107         /* Scan the counter sets */
1108         for (set = CPUMF_CTR_SET_BASIC; set < CPUMF_CTR_SET_MAX; ++set) {
1109                 struct s390_ctrset_setdata *sp = (void *)cpuhw->data +
1110                                                  cpuhw->used;
1111
1112                 if (!(p->sets & cpumf_ctr_ctl[set]))
1113                         continue;       /* Counter set not in list */
1114                 set_size = cpum_cf_ctrset_size(set, &cpuhw->info);
1115                 space = sizeof(cpuhw->data) - cpuhw->used;
1116                 space = cfset_cpuset_read(sp, set, set_size, space);
1117                 if (space) {
1118                         cpuhw->used += space;
1119                         cpuhw->sets += 1;
1120                 }
1121         }
1122         debug_sprintf_event(cf_dbg, 4, "%s sets %d used %zd\n", __func__,
1123                             cpuhw->sets, cpuhw->used);
1124 }
1125
1126 static int cfset_all_read(unsigned long arg, struct cfset_request *req)
1127 {
1128         struct cfset_call_on_cpu_parm p;
1129         cpumask_var_t mask;
1130         int rc;
1131
1132         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_KERNEL))
1133                 return -ENOMEM;
1134
1135         p.sets = req->ctrset;
1136         cpumask_and(mask, &req->mask, cpu_online_mask);
1137         on_each_cpu_mask(mask, cfset_cpu_read, &p, 1);
1138         rc = cfset_all_copy(arg, mask);
1139         free_cpumask_var(mask);
1140         return rc;
1141 }
1142
1143 static long cfset_ioctl_read(unsigned long arg, struct cfset_request *req)
1144 {
1145         struct s390_ctrset_read read;
1146         int ret = -ENODATA;
1147
1148         if (req && req->ctrset) {
1149                 if (copy_from_user(&read, (char __user *)arg, sizeof(read)))
1150                         return -EFAULT;
1151                 ret = cfset_all_read(arg, req);
1152         }
1153         return ret;
1154 }
1155
1156 static long cfset_ioctl_stop(struct file *file)
1157 {
1158         struct cfset_request *req = file->private_data;
1159         int ret = -ENXIO;
1160
1161         if (req) {
1162                 cfset_all_stop(req);
1163                 cfset_session_del(req);
1164                 kfree(req);
1165                 file->private_data = NULL;
1166                 ret = 0;
1167         }
1168         return ret;
1169 }
1170
1171 static long cfset_ioctl_start(unsigned long arg, struct file *file)
1172 {
1173         struct s390_ctrset_start __user *ustart;
1174         struct s390_ctrset_start start;
1175         struct cfset_request *preq;
1176         void __user *umask;
1177         unsigned int len;
1178         int ret = 0;
1179         size_t need;
1180
1181         if (file->private_data)
1182                 return -EBUSY;
1183         ustart = (struct s390_ctrset_start __user *)arg;
1184         if (copy_from_user(&start, ustart, sizeof(start)))
1185                 return -EFAULT;
1186         if (start.version != S390_HWCTR_START_VERSION)
1187                 return -EINVAL;
1188         if (start.counter_sets & ~(cpumf_ctr_ctl[CPUMF_CTR_SET_BASIC] |
1189                                    cpumf_ctr_ctl[CPUMF_CTR_SET_USER] |
1190                                    cpumf_ctr_ctl[CPUMF_CTR_SET_CRYPTO] |
1191                                    cpumf_ctr_ctl[CPUMF_CTR_SET_EXT] |
1192                                    cpumf_ctr_ctl[CPUMF_CTR_SET_MT_DIAG]))
1193                 return -EINVAL;         /* Invalid counter set */
1194         if (!start.counter_sets)
1195                 return -EINVAL;         /* No counter set at all? */
1196
1197         preq = kzalloc(sizeof(*preq), GFP_KERNEL);
1198         if (!preq)
1199                 return -ENOMEM;
1200         cpumask_clear(&preq->mask);
1201         len = min_t(u64, start.cpumask_len, cpumask_size());
1202         umask = (void __user *)start.cpumask;
1203         if (copy_from_user(&preq->mask, umask, len)) {
1204                 kfree(preq);
1205                 return -EFAULT;
1206         }
1207         if (cpumask_empty(&preq->mask)) {
1208                 kfree(preq);
1209                 return -EINVAL;
1210         }
1211         need = cfset_needspace(start.counter_sets);
1212         if (put_user(need, &ustart->data_bytes)) {
1213                 kfree(preq);
1214                 return -EFAULT;
1215         }
1216         preq->ctrset = start.counter_sets;
1217         ret = cfset_all_start(preq);
1218         if (!ret) {
1219                 cfset_session_add(preq);
1220                 file->private_data = preq;
1221                 debug_sprintf_event(cf_dbg, 4, "%s set %#lx need %ld ret %d\n",
1222                                     __func__, preq->ctrset, need, ret);
1223         } else {
1224                 kfree(preq);
1225         }
1226         return ret;
1227 }
1228
1229 /* Entry point to the /dev/hwctr device interface.
1230  * The ioctl system call supports three subcommands:
1231  * S390_HWCTR_START: Start the specified counter sets on a CPU list. The
1232  *    counter set keeps running until explicitly stopped. Returns the number
1233  *    of bytes needed to store the counter values. If another S390_HWCTR_START
1234  *    ioctl subcommand is called without a previous S390_HWCTR_STOP stop
1235  *    command on the same file descriptor, -EBUSY is returned.
1236  * S390_HWCTR_READ: Read the counter set values from specified CPU list given
1237  *    with the S390_HWCTR_START command.
1238  * S390_HWCTR_STOP: Stops the counter sets on the CPU list given with the
1239  *    previous S390_HWCTR_START subcommand.
1240  */
1241 static long cfset_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
1242 {
1243         int ret;
1244
1245         cpus_read_lock();
1246         mutex_lock(&cfset_ctrset_mutex);
1247         switch (cmd) {
1248         case S390_HWCTR_START:
1249                 ret = cfset_ioctl_start(arg, file);
1250                 break;
1251         case S390_HWCTR_STOP:
1252                 ret = cfset_ioctl_stop(file);
1253                 break;
1254         case S390_HWCTR_READ:
1255                 ret = cfset_ioctl_read(arg, file->private_data);
1256                 break;
1257         default:
1258                 ret = -ENOTTY;
1259                 break;
1260         }
1261         mutex_unlock(&cfset_ctrset_mutex);
1262         cpus_read_unlock();
1263         return ret;
1264 }
1265
1266 static const struct file_operations cfset_fops = {
1267         .owner = THIS_MODULE,
1268         .open = cfset_open,
1269         .release = cfset_release,
1270         .unlocked_ioctl = cfset_ioctl,
1271         .compat_ioctl = cfset_ioctl,
1272         .llseek = no_llseek
1273 };
1274
1275 static struct miscdevice cfset_dev = {
1276         .name   = S390_HWCTR_DEVICE,
1277         .minor  = MISC_DYNAMIC_MINOR,
1278         .fops   = &cfset_fops,
1279 };
1280
1281 /* Hotplug add of a CPU. Scan through all active processes and add
1282  * that CPU to the list of CPUs supplied with ioctl(..., START, ...).
1283  */
1284 int cfset_online_cpu(unsigned int cpu)
1285 {
1286         struct cfset_call_on_cpu_parm p;
1287         struct cfset_request *rp;
1288
1289         mutex_lock(&cfset_ctrset_mutex);
1290         if (!list_empty(&cfset_session.head)) {
1291                 list_for_each_entry(rp, &cfset_session.head, node) {
1292                         p.sets = rp->ctrset;
1293                         cfset_ioctl_on(&p);
1294                         cpumask_set_cpu(cpu, &rp->mask);
1295                 }
1296         }
1297         mutex_unlock(&cfset_ctrset_mutex);
1298         return 0;
1299 }
1300
1301 /* Hotplug remove of a CPU. Scan through all active processes and clear
1302  * that CPU from the list of CPUs supplied with ioctl(..., START, ...).
1303  */
1304 int cfset_offline_cpu(unsigned int cpu)
1305 {
1306         struct cfset_call_on_cpu_parm p;
1307         struct cfset_request *rp;
1308
1309         mutex_lock(&cfset_ctrset_mutex);
1310         if (!list_empty(&cfset_session.head)) {
1311                 list_for_each_entry(rp, &cfset_session.head, node) {
1312                         p.sets = rp->ctrset;
1313                         cfset_ioctl_off(&p);
1314                         cpumask_clear_cpu(cpu, &rp->mask);
1315                 }
1316         }
1317         mutex_unlock(&cfset_ctrset_mutex);
1318         return 0;
1319 }
1320
1321 static void cfdiag_read(struct perf_event *event)
1322 {
1323         debug_sprintf_event(cf_dbg, 3, "%s event %#llx count %ld\n", __func__,
1324                             event->attr.config, local64_read(&event->count));
1325 }
1326
1327 static int get_authctrsets(void)
1328 {
1329         struct cpu_cf_events *cpuhw;
1330         unsigned long auth = 0;
1331         enum cpumf_ctr_set i;
1332
1333         cpuhw = &get_cpu_var(cpu_cf_events);
1334         for (i = CPUMF_CTR_SET_BASIC; i < CPUMF_CTR_SET_MAX; ++i) {
1335                 if (cpuhw->info.auth_ctl & cpumf_ctr_ctl[i])
1336                         auth |= cpumf_ctr_ctl[i];
1337         }
1338         put_cpu_var(cpu_cf_events);
1339         return auth;
1340 }
1341
1342 /* Setup the event. Test for authorized counter sets and only include counter
1343  * sets which are authorized at the time of the setup. Including unauthorized
1344  * counter sets result in specification exception (and panic).
1345  */
1346 static int cfdiag_event_init2(struct perf_event *event)
1347 {
1348         struct perf_event_attr *attr = &event->attr;
1349         int err = 0;
1350
1351         /* Set sample_period to indicate sampling */
1352         event->hw.config = attr->config;
1353         event->hw.sample_period = attr->sample_period;
1354         local64_set(&event->hw.period_left, event->hw.sample_period);
1355         local64_set(&event->count, 0);
1356         event->hw.last_period = event->hw.sample_period;
1357
1358         /* Add all authorized counter sets to config_base. The
1359          * the hardware init function is either called per-cpu or just once
1360          * for all CPUS (event->cpu == -1).  This depends on the whether
1361          * counting is started for all CPUs or on a per workload base where
1362          * the perf event moves from one CPU to another CPU.
1363          * Checking the authorization on any CPU is fine as the hardware
1364          * applies the same authorization settings to all CPUs.
1365          */
1366         event->hw.config_base = get_authctrsets();
1367
1368         /* No authorized counter sets, nothing to count/sample */
1369         if (!event->hw.config_base)
1370                 err = -EINVAL;
1371
1372         debug_sprintf_event(cf_dbg, 5, "%s err %d config_base %#lx\n",
1373                             __func__, err, event->hw.config_base);
1374         return err;
1375 }
1376
1377 static int cfdiag_event_init(struct perf_event *event)
1378 {
1379         struct perf_event_attr *attr = &event->attr;
1380         int err = -ENOENT;
1381
1382         if (event->attr.config != PERF_EVENT_CPUM_CF_DIAG ||
1383             event->attr.type != event->pmu->type)
1384                 goto out;
1385
1386         /* Raw events are used to access counters directly,
1387          * hence do not permit excludes.
1388          * This event is useless without PERF_SAMPLE_RAW to return counter set
1389          * values as raw data.
1390          */
1391         if (attr->exclude_kernel || attr->exclude_user || attr->exclude_hv ||
1392             !(attr->sample_type & (PERF_SAMPLE_CPU | PERF_SAMPLE_RAW))) {
1393                 err = -EOPNOTSUPP;
1394                 goto out;
1395         }
1396
1397         /* Initialize for using the CPU-measurement counter facility */
1398         cpumf_hw_inuse();
1399         event->destroy = hw_perf_event_destroy;
1400
1401         err = cfdiag_event_init2(event);
1402         if (unlikely(err))
1403                 event->destroy(event);
1404 out:
1405         return err;
1406 }
1407
1408 /* Create cf_diag/events/CF_DIAG event sysfs file. This counter is used
1409  * to collect the complete counter sets for a scheduled process. Target
1410  * are complete counter sets attached as raw data to the artificial event.
1411  * This results in complete counter sets available when a process is
1412  * scheduled. Contains the delta of every counter while the process was
1413  * running.
1414  */
1415 CPUMF_EVENT_ATTR(CF_DIAG, CF_DIAG, PERF_EVENT_CPUM_CF_DIAG);
1416
1417 static struct attribute *cfdiag_events_attr[] = {
1418         CPUMF_EVENT_PTR(CF_DIAG, CF_DIAG),
1419         NULL,
1420 };
1421
1422 PMU_FORMAT_ATTR(event, "config:0-63");
1423
1424 static struct attribute *cfdiag_format_attr[] = {
1425         &format_attr_event.attr,
1426         NULL,
1427 };
1428
1429 static struct attribute_group cfdiag_events_group = {
1430         .name = "events",
1431         .attrs = cfdiag_events_attr,
1432 };
1433 static struct attribute_group cfdiag_format_group = {
1434         .name = "format",
1435         .attrs = cfdiag_format_attr,
1436 };
1437 static const struct attribute_group *cfdiag_attr_groups[] = {
1438         &cfdiag_events_group,
1439         &cfdiag_format_group,
1440         NULL,
1441 };
1442
1443 /* Performance monitoring unit for event CF_DIAG. Since this event
1444  * is also started and stopped via the perf_event_open() system call, use
1445  * the same event enable/disable call back functions. They do not
1446  * have a pointer to the perf_event strcture as first parameter.
1447  *
1448  * The functions XXX_add, XXX_del, XXX_start and XXX_stop are also common.
1449  * Reuse them and distinguish the event (always first parameter) via
1450  * 'config' member.
1451  */
1452 static struct pmu cf_diag = {
1453         .task_ctx_nr  = perf_sw_context,
1454         .event_init   = cfdiag_event_init,
1455         .pmu_enable   = cpumf_pmu_enable,
1456         .pmu_disable  = cpumf_pmu_disable,
1457         .add          = cpumf_pmu_add,
1458         .del          = cpumf_pmu_del,
1459         .start        = cpumf_pmu_start,
1460         .stop         = cpumf_pmu_stop,
1461         .read         = cfdiag_read,
1462
1463         .attr_groups  = cfdiag_attr_groups
1464 };
1465
1466 /* Calculate memory needed to store all counter sets together with header and
1467  * trailer data. This is independent of the counter set authorization which
1468  * can vary depending on the configuration.
1469  */
1470 static size_t cfdiag_maxsize(struct cpumf_ctr_info *info)
1471 {
1472         size_t max_size = sizeof(struct cf_trailer_entry);
1473         enum cpumf_ctr_set i;
1474
1475         for (i = CPUMF_CTR_SET_BASIC; i < CPUMF_CTR_SET_MAX; ++i) {
1476                 size_t size = cpum_cf_ctrset_size(i, info);
1477
1478                 if (size)
1479                         max_size += size * sizeof(u64) +
1480                                     sizeof(struct cf_ctrset_entry);
1481         }
1482         return max_size;
1483 }
1484
1485 /* Get the CPU speed, try sampling facility first and CPU attributes second. */
1486 static void cfdiag_get_cpu_speed(void)
1487 {
1488         unsigned long mhz;
1489
1490         if (cpum_sf_avail()) {                  /* Sampling facility first */
1491                 struct hws_qsi_info_block si;
1492
1493                 memset(&si, 0, sizeof(si));
1494                 if (!qsi(&si)) {
1495                         cfdiag_cpu_speed = si.cpu_speed;
1496                         return;
1497                 }
1498         }
1499
1500         /* Fallback: CPU speed extract static part. Used in case
1501          * CPU Measurement Sampling Facility is turned off.
1502          */
1503         mhz = __ecag(ECAG_CPU_ATTRIBUTE, 0);
1504         if (mhz != -1UL)
1505                 cfdiag_cpu_speed = mhz & 0xffffffff;
1506 }
1507
1508 static int cfset_init(void)
1509 {
1510         struct cpumf_ctr_info info;
1511         size_t need;
1512         int rc;
1513
1514         if (qctri(&info))
1515                 return -ENODEV;
1516
1517         cfdiag_get_cpu_speed();
1518         /* Make sure the counter set data fits into predefined buffer. */
1519         need = cfdiag_maxsize(&info);
1520         if (need > sizeof(((struct cpu_cf_events *)0)->start)) {
1521                 pr_err("Insufficient memory for PMU(cpum_cf_diag) need=%zu\n",
1522                        need);
1523                 return -ENOMEM;
1524         }
1525
1526         rc = misc_register(&cfset_dev);
1527         if (rc) {
1528                 pr_err("Registration of /dev/%s failed rc=%i\n",
1529                        cfset_dev.name, rc);
1530                 goto out;
1531         }
1532
1533         rc = perf_pmu_register(&cf_diag, "cpum_cf_diag", -1);
1534         if (rc) {
1535                 misc_deregister(&cfset_dev);
1536                 pr_err("Registration of PMU(cpum_cf_diag) failed with rc=%i\n",
1537                        rc);
1538         }
1539 out:
1540         return rc;
1541 }
1542
1543 device_initcall(cpumf_pmu_init);