watchdog: tqmx86: Add watchdog driver for the IO controller
[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / x86 / intel_rdt_ui.txt
1 User Interface for Resource Allocation in Intel Resource Director Technology
2
3 Copyright (C) 2016 Intel Corporation
4
5 Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
6 Tony Luck <tony.luck@intel.com>
7 Vikas Shivappa <vikas.shivappa@intel.com>
8
9 This feature is enabled by the CONFIG_INTEL_RDT Kconfig and the
10 X86 /proc/cpuinfo flag bits:
11 RDT (Resource Director Technology) Allocation - "rdt_a"
12 CAT (Cache Allocation Technology) - "cat_l3", "cat_l2"
13 CDP (Code and Data Prioritization ) - "cdp_l3", "cdp_l2"
14 CQM (Cache QoS Monitoring) - "cqm_llc", "cqm_occup_llc"
15 MBM (Memory Bandwidth Monitoring) - "cqm_mbm_total", "cqm_mbm_local"
16 MBA (Memory Bandwidth Allocation) - "mba"
17
18 To use the feature mount the file system:
19
20  # mount -t resctrl resctrl [-o cdp[,cdpl2][,mba_MBps]] /sys/fs/resctrl
21
22 mount options are:
23
24 "cdp": Enable code/data prioritization in L3 cache allocations.
25 "cdpl2": Enable code/data prioritization in L2 cache allocations.
26 "mba_MBps": Enable the MBA Software Controller(mba_sc) to specify MBA
27  bandwidth in MBps
28
29 L2 and L3 CDP are controlled seperately.
30
31 RDT features are orthogonal. A particular system may support only
32 monitoring, only control, or both monitoring and control.  Cache
33 pseudo-locking is a unique way of using cache control to "pin" or
34 "lock" data in the cache. Details can be found in
35 "Cache Pseudo-Locking".
36
37
38 The mount succeeds if either of allocation or monitoring is present, but
39 only those files and directories supported by the system will be created.
40 For more details on the behavior of the interface during monitoring
41 and allocation, see the "Resource alloc and monitor groups" section.
42
43 Info directory
44 --------------
45
46 The 'info' directory contains information about the enabled
47 resources. Each resource has its own subdirectory. The subdirectory
48 names reflect the resource names.
49
50 Each subdirectory contains the following files with respect to
51 allocation:
52
53 Cache resource(L3/L2)  subdirectory contains the following files
54 related to allocation:
55
56 "num_closids":          The number of CLOSIDs which are valid for this
57                         resource. The kernel uses the smallest number of
58                         CLOSIDs of all enabled resources as limit.
59
60 "cbm_mask":             The bitmask which is valid for this resource.
61                         This mask is equivalent to 100%.
62
63 "min_cbm_bits":         The minimum number of consecutive bits which
64                         must be set when writing a mask.
65
66 "shareable_bits":       Bitmask of shareable resource with other executing
67                         entities (e.g. I/O). User can use this when
68                         setting up exclusive cache partitions. Note that
69                         some platforms support devices that have their
70                         own settings for cache use which can over-ride
71                         these bits.
72 "bit_usage":            Annotated capacity bitmasks showing how all
73                         instances of the resource are used. The legend is:
74                         "0" - Corresponding region is unused. When the system's
75                               resources have been allocated and a "0" is found
76                               in "bit_usage" it is a sign that resources are
77                               wasted.
78                         "H" - Corresponding region is used by hardware only
79                               but available for software use. If a resource
80                               has bits set in "shareable_bits" but not all
81                               of these bits appear in the resource groups'
82                               schematas then the bits appearing in
83                               "shareable_bits" but no resource group will
84                               be marked as "H".
85                         "X" - Corresponding region is available for sharing and
86                               used by hardware and software. These are the
87                               bits that appear in "shareable_bits" as
88                               well as a resource group's allocation.
89                         "S" - Corresponding region is used by software
90                               and available for sharing.
91                         "E" - Corresponding region is used exclusively by
92                               one resource group. No sharing allowed.
93                         "P" - Corresponding region is pseudo-locked. No
94                               sharing allowed.
95
96 Memory bandwitdh(MB) subdirectory contains the following files
97 with respect to allocation:
98
99 "min_bandwidth":        The minimum memory bandwidth percentage which
100                         user can request.
101
102 "bandwidth_gran":       The granularity in which the memory bandwidth
103                         percentage is allocated. The allocated
104                         b/w percentage is rounded off to the next
105                         control step available on the hardware. The
106                         available bandwidth control steps are:
107                         min_bandwidth + N * bandwidth_gran.
108
109 "delay_linear":         Indicates if the delay scale is linear or
110                         non-linear. This field is purely informational
111                         only.
112
113 If RDT monitoring is available there will be an "L3_MON" directory
114 with the following files:
115
116 "num_rmids":            The number of RMIDs available. This is the
117                         upper bound for how many "CTRL_MON" + "MON"
118                         groups can be created.
119
120 "mon_features": Lists the monitoring events if
121                         monitoring is enabled for the resource.
122
123 "max_threshold_occupancy":
124                         Read/write file provides the largest value (in
125                         bytes) at which a previously used LLC_occupancy
126                         counter can be considered for re-use.
127
128 Finally, in the top level of the "info" directory there is a file
129 named "last_cmd_status". This is reset with every "command" issued
130 via the file system (making new directories or writing to any of the
131 control files). If the command was successful, it will read as "ok".
132 If the command failed, it will provide more information that can be
133 conveyed in the error returns from file operations. E.g.
134
135         # echo L3:0=f7 > schemata
136         bash: echo: write error: Invalid argument
137         # cat info/last_cmd_status
138         mask f7 has non-consecutive 1-bits
139
140 Resource alloc and monitor groups
141 ---------------------------------
142
143 Resource groups are represented as directories in the resctrl file
144 system.  The default group is the root directory which, immediately
145 after mounting, owns all the tasks and cpus in the system and can make
146 full use of all resources.
147
148 On a system with RDT control features additional directories can be
149 created in the root directory that specify different amounts of each
150 resource (see "schemata" below). The root and these additional top level
151 directories are referred to as "CTRL_MON" groups below.
152
153 On a system with RDT monitoring the root directory and other top level
154 directories contain a directory named "mon_groups" in which additional
155 directories can be created to monitor subsets of tasks in the CTRL_MON
156 group that is their ancestor. These are called "MON" groups in the rest
157 of this document.
158
159 Removing a directory will move all tasks and cpus owned by the group it
160 represents to the parent. Removing one of the created CTRL_MON groups
161 will automatically remove all MON groups below it.
162
163 All groups contain the following files:
164
165 "tasks":
166         Reading this file shows the list of all tasks that belong to
167         this group. Writing a task id to the file will add a task to the
168         group. If the group is a CTRL_MON group the task is removed from
169         whichever previous CTRL_MON group owned the task and also from
170         any MON group that owned the task. If the group is a MON group,
171         then the task must already belong to the CTRL_MON parent of this
172         group. The task is removed from any previous MON group.
173
174
175 "cpus":
176         Reading this file shows a bitmask of the logical CPUs owned by
177         this group. Writing a mask to this file will add and remove
178         CPUs to/from this group. As with the tasks file a hierarchy is
179         maintained where MON groups may only include CPUs owned by the
180         parent CTRL_MON group.
181         When the resouce group is in pseudo-locked mode this file will
182         only be readable, reflecting the CPUs associated with the
183         pseudo-locked region.
184
185
186 "cpus_list":
187         Just like "cpus", only using ranges of CPUs instead of bitmasks.
188
189
190 When control is enabled all CTRL_MON groups will also contain:
191
192 "schemata":
193         A list of all the resources available to this group.
194         Each resource has its own line and format - see below for details.
195
196 "size":
197         Mirrors the display of the "schemata" file to display the size in
198         bytes of each allocation instead of the bits representing the
199         allocation.
200
201 "mode":
202         The "mode" of the resource group dictates the sharing of its
203         allocations. A "shareable" resource group allows sharing of its
204         allocations while an "exclusive" resource group does not. A
205         cache pseudo-locked region is created by first writing
206         "pseudo-locksetup" to the "mode" file before writing the cache
207         pseudo-locked region's schemata to the resource group's "schemata"
208         file. On successful pseudo-locked region creation the mode will
209         automatically change to "pseudo-locked".
210
211 When monitoring is enabled all MON groups will also contain:
212
213 "mon_data":
214         This contains a set of files organized by L3 domain and by
215         RDT event. E.g. on a system with two L3 domains there will
216         be subdirectories "mon_L3_00" and "mon_L3_01".  Each of these
217         directories have one file per event (e.g. "llc_occupancy",
218         "mbm_total_bytes", and "mbm_local_bytes"). In a MON group these
219         files provide a read out of the current value of the event for
220         all tasks in the group. In CTRL_MON groups these files provide
221         the sum for all tasks in the CTRL_MON group and all tasks in
222         MON groups. Please see example section for more details on usage.
223
224 Resource allocation rules
225 -------------------------
226 When a task is running the following rules define which resources are
227 available to it:
228
229 1) If the task is a member of a non-default group, then the schemata
230    for that group is used.
231
232 2) Else if the task belongs to the default group, but is running on a
233    CPU that is assigned to some specific group, then the schemata for the
234    CPU's group is used.
235
236 3) Otherwise the schemata for the default group is used.
237
238 Resource monitoring rules
239 -------------------------
240 1) If a task is a member of a MON group, or non-default CTRL_MON group
241    then RDT events for the task will be reported in that group.
242
243 2) If a task is a member of the default CTRL_MON group, but is running
244    on a CPU that is assigned to some specific group, then the RDT events
245    for the task will be reported in that group.
246
247 3) Otherwise RDT events for the task will be reported in the root level
248    "mon_data" group.
249
250
251 Notes on cache occupancy monitoring and control
252 -----------------------------------------------
253 When moving a task from one group to another you should remember that
254 this only affects *new* cache allocations by the task. E.g. you may have
255 a task in a monitor group showing 3 MB of cache occupancy. If you move
256 to a new group and immediately check the occupancy of the old and new
257 groups you will likely see that the old group is still showing 3 MB and
258 the new group zero. When the task accesses locations still in cache from
259 before the move, the h/w does not update any counters. On a busy system
260 you will likely see the occupancy in the old group go down as cache lines
261 are evicted and re-used while the occupancy in the new group rises as
262 the task accesses memory and loads into the cache are counted based on
263 membership in the new group.
264
265 The same applies to cache allocation control. Moving a task to a group
266 with a smaller cache partition will not evict any cache lines. The
267 process may continue to use them from the old partition.
268
269 Hardware uses CLOSid(Class of service ID) and an RMID(Resource monitoring ID)
270 to identify a control group and a monitoring group respectively. Each of
271 the resource groups are mapped to these IDs based on the kind of group. The
272 number of CLOSid and RMID are limited by the hardware and hence the creation of
273 a "CTRL_MON" directory may fail if we run out of either CLOSID or RMID
274 and creation of "MON" group may fail if we run out of RMIDs.
275
276 max_threshold_occupancy - generic concepts
277 ------------------------------------------
278
279 Note that an RMID once freed may not be immediately available for use as
280 the RMID is still tagged the cache lines of the previous user of RMID.
281 Hence such RMIDs are placed on limbo list and checked back if the cache
282 occupancy has gone down. If there is a time when system has a lot of
283 limbo RMIDs but which are not ready to be used, user may see an -EBUSY
284 during mkdir.
285
286 max_threshold_occupancy is a user configurable value to determine the
287 occupancy at which an RMID can be freed.
288
289 Schemata files - general concepts
290 ---------------------------------
291 Each line in the file describes one resource. The line starts with
292 the name of the resource, followed by specific values to be applied
293 in each of the instances of that resource on the system.
294
295 Cache IDs
296 ---------
297 On current generation systems there is one L3 cache per socket and L2
298 caches are generally just shared by the hyperthreads on a core, but this
299 isn't an architectural requirement. We could have multiple separate L3
300 caches on a socket, multiple cores could share an L2 cache. So instead
301 of using "socket" or "core" to define the set of logical cpus sharing
302 a resource we use a "Cache ID". At a given cache level this will be a
303 unique number across the whole system (but it isn't guaranteed to be a
304 contiguous sequence, there may be gaps).  To find the ID for each logical
305 CPU look in /sys/devices/system/cpu/cpu*/cache/index*/id
306
307 Cache Bit Masks (CBM)
308 ---------------------
309 For cache resources we describe the portion of the cache that is available
310 for allocation using a bitmask. The maximum value of the mask is defined
311 by each cpu model (and may be different for different cache levels). It
312 is found using CPUID, but is also provided in the "info" directory of
313 the resctrl file system in "info/{resource}/cbm_mask". X86 hardware
314 requires that these masks have all the '1' bits in a contiguous block. So
315 0x3, 0x6 and 0xC are legal 4-bit masks with two bits set, but 0x5, 0x9
316 and 0xA are not.  On a system with a 20-bit mask each bit represents 5%
317 of the capacity of the cache. You could partition the cache into four
318 equal parts with masks: 0x1f, 0x3e0, 0x7c00, 0xf8000.
319
320 Memory bandwidth Allocation and monitoring
321 ------------------------------------------
322
323 For Memory bandwidth resource, by default the user controls the resource
324 by indicating the percentage of total memory bandwidth.
325
326 The minimum bandwidth percentage value for each cpu model is predefined
327 and can be looked up through "info/MB/min_bandwidth". The bandwidth
328 granularity that is allocated is also dependent on the cpu model and can
329 be looked up at "info/MB/bandwidth_gran". The available bandwidth
330 control steps are: min_bw + N * bw_gran. Intermediate values are rounded
331 to the next control step available on the hardware.
332
333 The bandwidth throttling is a core specific mechanism on some of Intel
334 SKUs. Using a high bandwidth and a low bandwidth setting on two threads
335 sharing a core will result in both threads being throttled to use the
336 low bandwidth. The fact that Memory bandwidth allocation(MBA) is a core
337 specific mechanism where as memory bandwidth monitoring(MBM) is done at
338 the package level may lead to confusion when users try to apply control
339 via the MBA and then monitor the bandwidth to see if the controls are
340 effective. Below are such scenarios:
341
342 1. User may *not* see increase in actual bandwidth when percentage
343    values are increased:
344
345 This can occur when aggregate L2 external bandwidth is more than L3
346 external bandwidth. Consider an SKL SKU with 24 cores on a package and
347 where L2 external  is 10GBps (hence aggregate L2 external bandwidth is
348 240GBps) and L3 external bandwidth is 100GBps. Now a workload with '20
349 threads, having 50% bandwidth, each consuming 5GBps' consumes the max L3
350 bandwidth of 100GBps although the percentage value specified is only 50%
351 << 100%. Hence increasing the bandwidth percentage will not yeild any
352 more bandwidth. This is because although the L2 external bandwidth still
353 has capacity, the L3 external bandwidth is fully used. Also note that
354 this would be dependent on number of cores the benchmark is run on.
355
356 2. Same bandwidth percentage may mean different actual bandwidth
357    depending on # of threads:
358
359 For the same SKU in #1, a 'single thread, with 10% bandwidth' and '4
360 thread, with 10% bandwidth' can consume upto 10GBps and 40GBps although
361 they have same percentage bandwidth of 10%. This is simply because as
362 threads start using more cores in an rdtgroup, the actual bandwidth may
363 increase or vary although user specified bandwidth percentage is same.
364
365 In order to mitigate this and make the interface more user friendly,
366 resctrl added support for specifying the bandwidth in MBps as well.  The
367 kernel underneath would use a software feedback mechanism or a "Software
368 Controller(mba_sc)" which reads the actual bandwidth using MBM counters
369 and adjust the memowy bandwidth percentages to ensure
370
371         "actual bandwidth < user specified bandwidth".
372
373 By default, the schemata would take the bandwidth percentage values
374 where as user can switch to the "MBA software controller" mode using
375 a mount option 'mba_MBps'. The schemata format is specified in the below
376 sections.
377
378 L3 schemata file details (code and data prioritization disabled)
379 ----------------------------------------------------------------
380 With CDP disabled the L3 schemata format is:
381
382         L3:<cache_id0>=<cbm>;<cache_id1>=<cbm>;...
383
384 L3 schemata file details (CDP enabled via mount option to resctrl)
385 ------------------------------------------------------------------
386 When CDP is enabled L3 control is split into two separate resources
387 so you can specify independent masks for code and data like this:
388
389         L3data:<cache_id0>=<cbm>;<cache_id1>=<cbm>;...
390         L3code:<cache_id0>=<cbm>;<cache_id1>=<cbm>;...
391
392 L2 schemata file details
393 ------------------------
394 L2 cache does not support code and data prioritization, so the
395 schemata format is always:
396
397         L2:<cache_id0>=<cbm>;<cache_id1>=<cbm>;...
398
399 Memory bandwidth Allocation (default mode)
400 ------------------------------------------
401
402 Memory b/w domain is L3 cache.
403
404         MB:<cache_id0>=bandwidth0;<cache_id1>=bandwidth1;...
405
406 Memory bandwidth Allocation specified in MBps
407 ---------------------------------------------
408
409 Memory bandwidth domain is L3 cache.
410
411         MB:<cache_id0>=bw_MBps0;<cache_id1>=bw_MBps1;...
412
413 Reading/writing the schemata file
414 ---------------------------------
415 Reading the schemata file will show the state of all resources
416 on all domains. When writing you only need to specify those values
417 which you wish to change.  E.g.
418
419 # cat schemata
420 L3DATA:0=fffff;1=fffff;2=fffff;3=fffff
421 L3CODE:0=fffff;1=fffff;2=fffff;3=fffff
422 # echo "L3DATA:2=3c0;" > schemata
423 # cat schemata
424 L3DATA:0=fffff;1=fffff;2=3c0;3=fffff
425 L3CODE:0=fffff;1=fffff;2=fffff;3=fffff
426
427 Cache Pseudo-Locking
428 --------------------
429 CAT enables a user to specify the amount of cache space that an
430 application can fill. Cache pseudo-locking builds on the fact that a
431 CPU can still read and write data pre-allocated outside its current
432 allocated area on a cache hit. With cache pseudo-locking, data can be
433 preloaded into a reserved portion of cache that no application can
434 fill, and from that point on will only serve cache hits. The cache
435 pseudo-locked memory is made accessible to user space where an
436 application can map it into its virtual address space and thus have
437 a region of memory with reduced average read latency.
438
439 The creation of a cache pseudo-locked region is triggered by a request
440 from the user to do so that is accompanied by a schemata of the region
441 to be pseudo-locked. The cache pseudo-locked region is created as follows:
442 - Create a CAT allocation CLOSNEW with a CBM matching the schemata
443   from the user of the cache region that will contain the pseudo-locked
444   memory. This region must not overlap with any current CAT allocation/CLOS
445   on the system and no future overlap with this cache region is allowed
446   while the pseudo-locked region exists.
447 - Create a contiguous region of memory of the same size as the cache
448   region.
449 - Flush the cache, disable hardware prefetchers, disable preemption.
450 - Make CLOSNEW the active CLOS and touch the allocated memory to load
451   it into the cache.
452 - Set the previous CLOS as active.
453 - At this point the closid CLOSNEW can be released - the cache
454   pseudo-locked region is protected as long as its CBM does not appear in
455   any CAT allocation. Even though the cache pseudo-locked region will from
456   this point on not appear in any CBM of any CLOS an application running with
457   any CLOS will be able to access the memory in the pseudo-locked region since
458   the region continues to serve cache hits.
459 - The contiguous region of memory loaded into the cache is exposed to
460   user-space as a character device.
461
462 Cache pseudo-locking increases the probability that data will remain
463 in the cache via carefully configuring the CAT feature and controlling
464 application behavior. There is no guarantee that data is placed in
465 cache. Instructions like INVD, WBINVD, CLFLUSH, etc. can still evict
466 “locked” data from cache. Power management C-states may shrink or
467 power off cache. Deeper C-states will automatically be restricted on
468 pseudo-locked region creation.
469
470 It is required that an application using a pseudo-locked region runs
471 with affinity to the cores (or a subset of the cores) associated
472 with the cache on which the pseudo-locked region resides. A sanity check
473 within the code will not allow an application to map pseudo-locked memory
474 unless it runs with affinity to cores associated with the cache on which the
475 pseudo-locked region resides. The sanity check is only done during the
476 initial mmap() handling, there is no enforcement afterwards and the
477 application self needs to ensure it remains affine to the correct cores.
478
479 Pseudo-locking is accomplished in two stages:
480 1) During the first stage the system administrator allocates a portion
481    of cache that should be dedicated to pseudo-locking. At this time an
482    equivalent portion of memory is allocated, loaded into allocated
483    cache portion, and exposed as a character device.
484 2) During the second stage a user-space application maps (mmap()) the
485    pseudo-locked memory into its address space.
486
487 Cache Pseudo-Locking Interface
488 ------------------------------
489 A pseudo-locked region is created using the resctrl interface as follows:
490
491 1) Create a new resource group by creating a new directory in /sys/fs/resctrl.
492 2) Change the new resource group's mode to "pseudo-locksetup" by writing
493    "pseudo-locksetup" to the "mode" file.
494 3) Write the schemata of the pseudo-locked region to the "schemata" file. All
495    bits within the schemata should be "unused" according to the "bit_usage"
496    file.
497
498 On successful pseudo-locked region creation the "mode" file will contain
499 "pseudo-locked" and a new character device with the same name as the resource
500 group will exist in /dev/pseudo_lock. This character device can be mmap()'ed
501 by user space in order to obtain access to the pseudo-locked memory region.
502
503 An example of cache pseudo-locked region creation and usage can be found below.
504
505 Cache Pseudo-Locking Debugging Interface
506 ---------------------------------------
507 The pseudo-locking debugging interface is enabled by default (if
508 CONFIG_DEBUG_FS is enabled) and can be found in /sys/kernel/debug/resctrl.
509
510 There is no explicit way for the kernel to test if a provided memory
511 location is present in the cache. The pseudo-locking debugging interface uses
512 the tracing infrastructure to provide two ways to measure cache residency of
513 the pseudo-locked region:
514 1) Memory access latency using the pseudo_lock_mem_latency tracepoint. Data
515    from these measurements are best visualized using a hist trigger (see
516    example below). In this test the pseudo-locked region is traversed at
517    a stride of 32 bytes while hardware prefetchers and preemption
518    are disabled. This also provides a substitute visualization of cache
519    hits and misses.
520 2) Cache hit and miss measurements using model specific precision counters if
521    available. Depending on the levels of cache on the system the pseudo_lock_l2
522    and pseudo_lock_l3 tracepoints are available.
523
524 When a pseudo-locked region is created a new debugfs directory is created for
525 it in debugfs as /sys/kernel/debug/resctrl/<newdir>. A single
526 write-only file, pseudo_lock_measure, is present in this directory. The
527 measurement of the pseudo-locked region depends on the number written to this
528 debugfs file:
529 1 -  writing "1" to the pseudo_lock_measure file will trigger the latency
530      measurement captured in the pseudo_lock_mem_latency tracepoint. See
531      example below.
532 2 -  writing "2" to the pseudo_lock_measure file will trigger the L2 cache
533      residency (cache hits and misses) measurement captured in the
534      pseudo_lock_l2 tracepoint. See example below.
535 3 -  writing "3" to the pseudo_lock_measure file will trigger the L3 cache
536      residency (cache hits and misses) measurement captured in the
537      pseudo_lock_l3 tracepoint.
538
539 All measurements are recorded with the tracing infrastructure. This requires
540 the relevant tracepoints to be enabled before the measurement is triggered.
541
542 Example of latency debugging interface:
543 In this example a pseudo-locked region named "newlock" was created. Here is
544 how we can measure the latency in cycles of reading from this region and
545 visualize this data with a histogram that is available if CONFIG_HIST_TRIGGERS
546 is set:
547 # :> /sys/kernel/debug/tracing/trace
548 # echo 'hist:keys=latency' > /sys/kernel/debug/tracing/events/resctrl/pseudo_lock_mem_latency/trigger
549 # echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/events/resctrl/pseudo_lock_mem_latency/enable
550 # echo 1 > /sys/kernel/debug/resctrl/newlock/pseudo_lock_measure
551 # echo 0 > /sys/kernel/debug/tracing/events/resctrl/pseudo_lock_mem_latency/enable
552 # cat /sys/kernel/debug/tracing/events/resctrl/pseudo_lock_mem_latency/hist
553
554 # event histogram
555 #
556 # trigger info: hist:keys=latency:vals=hitcount:sort=hitcount:size=2048 [active]
557 #
558
559 { latency:        456 } hitcount:          1
560 { latency:         50 } hitcount:         83
561 { latency:         36 } hitcount:         96
562 { latency:         44 } hitcount:        174
563 { latency:         48 } hitcount:        195
564 { latency:         46 } hitcount:        262
565 { latency:         42 } hitcount:        693
566 { latency:         40 } hitcount:       3204
567 { latency:         38 } hitcount:       3484
568
569 Totals:
570     Hits: 8192
571     Entries: 9
572    Dropped: 0
573
574 Example of cache hits/misses debugging:
575 In this example a pseudo-locked region named "newlock" was created on the L2
576 cache of a platform. Here is how we can obtain details of the cache hits
577 and misses using the platform's precision counters.
578
579 # :> /sys/kernel/debug/tracing/trace
580 # echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/events/resctrl/pseudo_lock_l2/enable
581 # echo 2 > /sys/kernel/debug/resctrl/newlock/pseudo_lock_measure
582 # echo 0 > /sys/kernel/debug/tracing/events/resctrl/pseudo_lock_l2/enable
583 # cat /sys/kernel/debug/tracing/trace
584
585 # tracer: nop
586 #
587 #                              _-----=> irqs-off
588 #                             / _----=> need-resched
589 #                            | / _---=> hardirq/softirq
590 #                            || / _--=> preempt-depth
591 #                            ||| /     delay
592 #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
593 #              | |       |   ||||       |         |
594  pseudo_lock_mea-1672  [002] ....  3132.860500: pseudo_lock_l2: hits=4097 miss=0
595
596
597 Examples for RDT allocation usage:
598
599 Example 1
600 ---------
601 On a two socket machine (one L3 cache per socket) with just four bits
602 for cache bit masks, minimum b/w of 10% with a memory bandwidth
603 granularity of 10%
604
605 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl
606 # cd /sys/fs/resctrl
607 # mkdir p0 p1
608 # echo "L3:0=3;1=c\nMB:0=50;1=50" > /sys/fs/resctrl/p0/schemata
609 # echo "L3:0=3;1=3\nMB:0=50;1=50" > /sys/fs/resctrl/p1/schemata
610
611 The default resource group is unmodified, so we have access to all parts
612 of all caches (its schemata file reads "L3:0=f;1=f").
613
614 Tasks that are under the control of group "p0" may only allocate from the
615 "lower" 50% on cache ID 0, and the "upper" 50% of cache ID 1.
616 Tasks in group "p1" use the "lower" 50% of cache on both sockets.
617
618 Similarly, tasks that are under the control of group "p0" may use a
619 maximum memory b/w of 50% on socket0 and 50% on socket 1.
620 Tasks in group "p1" may also use 50% memory b/w on both sockets.
621 Note that unlike cache masks, memory b/w cannot specify whether these
622 allocations can overlap or not. The allocations specifies the maximum
623 b/w that the group may be able to use and the system admin can configure
624 the b/w accordingly.
625
626 If the MBA is specified in MB(megabytes) then user can enter the max b/w in MB
627 rather than the percentage values.
628
629 # echo "L3:0=3;1=c\nMB:0=1024;1=500" > /sys/fs/resctrl/p0/schemata
630 # echo "L3:0=3;1=3\nMB:0=1024;1=500" > /sys/fs/resctrl/p1/schemata
631
632 In the above example the tasks in "p1" and "p0" on socket 0 would use a max b/w
633 of 1024MB where as on socket 1 they would use 500MB.
634
635 Example 2
636 ---------
637 Again two sockets, but this time with a more realistic 20-bit mask.
638
639 Two real time tasks pid=1234 running on processor 0 and pid=5678 running on
640 processor 1 on socket 0 on a 2-socket and dual core machine. To avoid noisy
641 neighbors, each of the two real-time tasks exclusively occupies one quarter
642 of L3 cache on socket 0.
643
644 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl
645 # cd /sys/fs/resctrl
646
647 First we reset the schemata for the default group so that the "upper"
648 50% of the L3 cache on socket 0 and 50% of memory b/w cannot be used by
649 ordinary tasks:
650
651 # echo "L3:0=3ff;1=fffff\nMB:0=50;1=100" > schemata
652
653 Next we make a resource group for our first real time task and give
654 it access to the "top" 25% of the cache on socket 0.
655
656 # mkdir p0
657 # echo "L3:0=f8000;1=fffff" > p0/schemata
658
659 Finally we move our first real time task into this resource group. We
660 also use taskset(1) to ensure the task always runs on a dedicated CPU
661 on socket 0. Most uses of resource groups will also constrain which
662 processors tasks run on.
663
664 # echo 1234 > p0/tasks
665 # taskset -cp 1 1234
666
667 Ditto for the second real time task (with the remaining 25% of cache):
668
669 # mkdir p1
670 # echo "L3:0=7c00;1=fffff" > p1/schemata
671 # echo 5678 > p1/tasks
672 # taskset -cp 2 5678
673
674 For the same 2 socket system with memory b/w resource and CAT L3 the
675 schemata would look like(Assume min_bandwidth 10 and bandwidth_gran is
676 10):
677
678 For our first real time task this would request 20% memory b/w on socket
679 0.
680
681 # echo -e "L3:0=f8000;1=fffff\nMB:0=20;1=100" > p0/schemata
682
683 For our second real time task this would request an other 20% memory b/w
684 on socket 0.
685
686 # echo -e "L3:0=f8000;1=fffff\nMB:0=20;1=100" > p0/schemata
687
688 Example 3
689 ---------
690
691 A single socket system which has real-time tasks running on core 4-7 and
692 non real-time workload assigned to core 0-3. The real-time tasks share text
693 and data, so a per task association is not required and due to interaction
694 with the kernel it's desired that the kernel on these cores shares L3 with
695 the tasks.
696
697 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl
698 # cd /sys/fs/resctrl
699
700 First we reset the schemata for the default group so that the "upper"
701 50% of the L3 cache on socket 0, and 50% of memory bandwidth on socket 0
702 cannot be used by ordinary tasks:
703
704 # echo "L3:0=3ff\nMB:0=50" > schemata
705
706 Next we make a resource group for our real time cores and give it access
707 to the "top" 50% of the cache on socket 0 and 50% of memory bandwidth on
708 socket 0.
709
710 # mkdir p0
711 # echo "L3:0=ffc00\nMB:0=50" > p0/schemata
712
713 Finally we move core 4-7 over to the new group and make sure that the
714 kernel and the tasks running there get 50% of the cache. They should
715 also get 50% of memory bandwidth assuming that the cores 4-7 are SMT
716 siblings and only the real time threads are scheduled on the cores 4-7.
717
718 # echo F0 > p0/cpus
719
720 Example 4
721 ---------
722
723 The resource groups in previous examples were all in the default "shareable"
724 mode allowing sharing of their cache allocations. If one resource group
725 configures a cache allocation then nothing prevents another resource group
726 to overlap with that allocation.
727
728 In this example a new exclusive resource group will be created on a L2 CAT
729 system with two L2 cache instances that can be configured with an 8-bit
730 capacity bitmask. The new exclusive resource group will be configured to use
731 25% of each cache instance.
732
733 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl/
734 # cd /sys/fs/resctrl
735
736 First, we observe that the default group is configured to allocate to all L2
737 cache:
738
739 # cat schemata
740 L2:0=ff;1=ff
741
742 We could attempt to create the new resource group at this point, but it will
743 fail because of the overlap with the schemata of the default group:
744 # mkdir p0
745 # echo 'L2:0=0x3;1=0x3' > p0/schemata
746 # cat p0/mode
747 shareable
748 # echo exclusive > p0/mode
749 -sh: echo: write error: Invalid argument
750 # cat info/last_cmd_status
751 schemata overlaps
752
753 To ensure that there is no overlap with another resource group the default
754 resource group's schemata has to change, making it possible for the new
755 resource group to become exclusive.
756 # echo 'L2:0=0xfc;1=0xfc' > schemata
757 # echo exclusive > p0/mode
758 # grep . p0/*
759 p0/cpus:0
760 p0/mode:exclusive
761 p0/schemata:L2:0=03;1=03
762 p0/size:L2:0=262144;1=262144
763
764 A new resource group will on creation not overlap with an exclusive resource
765 group:
766 # mkdir p1
767 # grep . p1/*
768 p1/cpus:0
769 p1/mode:shareable
770 p1/schemata:L2:0=fc;1=fc
771 p1/size:L2:0=786432;1=786432
772
773 The bit_usage will reflect how the cache is used:
774 # cat info/L2/bit_usage
775 0=SSSSSSEE;1=SSSSSSEE
776
777 A resource group cannot be forced to overlap with an exclusive resource group:
778 # echo 'L2:0=0x1;1=0x1' > p1/schemata
779 -sh: echo: write error: Invalid argument
780 # cat info/last_cmd_status
781 overlaps with exclusive group
782
783 Example of Cache Pseudo-Locking
784 -------------------------------
785 Lock portion of L2 cache from cache id 1 using CBM 0x3. Pseudo-locked
786 region is exposed at /dev/pseudo_lock/newlock that can be provided to
787 application for argument to mmap().
788
789 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl/
790 # cd /sys/fs/resctrl
791
792 Ensure that there are bits available that can be pseudo-locked, since only
793 unused bits can be pseudo-locked the bits to be pseudo-locked needs to be
794 removed from the default resource group's schemata:
795 # cat info/L2/bit_usage
796 0=SSSSSSSS;1=SSSSSSSS
797 # echo 'L2:1=0xfc' > schemata
798 # cat info/L2/bit_usage
799 0=SSSSSSSS;1=SSSSSS00
800
801 Create a new resource group that will be associated with the pseudo-locked
802 region, indicate that it will be used for a pseudo-locked region, and
803 configure the requested pseudo-locked region capacity bitmask:
804
805 # mkdir newlock
806 # echo pseudo-locksetup > newlock/mode
807 # echo 'L2:1=0x3' > newlock/schemata
808
809 On success the resource group's mode will change to pseudo-locked, the
810 bit_usage will reflect the pseudo-locked region, and the character device
811 exposing the pseudo-locked region will exist:
812
813 # cat newlock/mode
814 pseudo-locked
815 # cat info/L2/bit_usage
816 0=SSSSSSSS;1=SSSSSSPP
817 # ls -l /dev/pseudo_lock/newlock
818 crw------- 1 root root 243, 0 Apr  3 05:01 /dev/pseudo_lock/newlock
819
820 /*
821  * Example code to access one page of pseudo-locked cache region
822  * from user space.
823  */
824 #define _GNU_SOURCE
825 #include <fcntl.h>
826 #include <sched.h>
827 #include <stdio.h>
828 #include <stdlib.h>
829 #include <unistd.h>
830 #include <sys/mman.h>
831
832 /*
833  * It is required that the application runs with affinity to only
834  * cores associated with the pseudo-locked region. Here the cpu
835  * is hardcoded for convenience of example.
836  */
837 static int cpuid = 2;
838
839 int main(int argc, char *argv[])
840 {
841         cpu_set_t cpuset;
842         long page_size;
843         void *mapping;
844         int dev_fd;
845         int ret;
846
847         page_size = sysconf(_SC_PAGESIZE);
848
849         CPU_ZERO(&cpuset);
850         CPU_SET(cpuid, &cpuset);
851         ret = sched_setaffinity(0, sizeof(cpuset), &cpuset);
852         if (ret < 0) {
853                 perror("sched_setaffinity");
854                 exit(EXIT_FAILURE);
855         }
856
857         dev_fd = open("/dev/pseudo_lock/newlock", O_RDWR);
858         if (dev_fd < 0) {
859                 perror("open");
860                 exit(EXIT_FAILURE);
861         }
862
863         mapping = mmap(0, page_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
864                        dev_fd, 0);
865         if (mapping == MAP_FAILED) {
866                 perror("mmap");
867                 close(dev_fd);
868                 exit(EXIT_FAILURE);
869         }
870
871         /* Application interacts with pseudo-locked memory @mapping */
872
873         ret = munmap(mapping, page_size);
874         if (ret < 0) {
875                 perror("munmap");
876                 close(dev_fd);
877                 exit(EXIT_FAILURE);
878         }
879
880         close(dev_fd);
881         exit(EXIT_SUCCESS);
882 }
883
884 Locking between applications
885 ----------------------------
886
887 Certain operations on the resctrl filesystem, composed of read/writes
888 to/from multiple files, must be atomic.
889
890 As an example, the allocation of an exclusive reservation of L3 cache
891 involves:
892
893   1. Read the cbmmasks from each directory or the per-resource "bit_usage"
894   2. Find a contiguous set of bits in the global CBM bitmask that is clear
895      in any of the directory cbmmasks
896   3. Create a new directory
897   4. Set the bits found in step 2 to the new directory "schemata" file
898
899 If two applications attempt to allocate space concurrently then they can
900 end up allocating the same bits so the reservations are shared instead of
901 exclusive.
902
903 To coordinate atomic operations on the resctrlfs and to avoid the problem
904 above, the following locking procedure is recommended:
905
906 Locking is based on flock, which is available in libc and also as a shell
907 script command
908
909 Write lock:
910
911  A) Take flock(LOCK_EX) on /sys/fs/resctrl
912  B) Read/write the directory structure.
913  C) funlock
914
915 Read lock:
916
917  A) Take flock(LOCK_SH) on /sys/fs/resctrl
918  B) If success read the directory structure.
919  C) funlock
920
921 Example with bash:
922
923 # Atomically read directory structure
924 $ flock -s /sys/fs/resctrl/ find /sys/fs/resctrl
925
926 # Read directory contents and create new subdirectory
927
928 $ cat create-dir.sh
929 find /sys/fs/resctrl/ > output.txt
930 mask = function-of(output.txt)
931 mkdir /sys/fs/resctrl/newres/
932 echo mask > /sys/fs/resctrl/newres/schemata
933
934 $ flock /sys/fs/resctrl/ ./create-dir.sh
935
936 Example with C:
937
938 /*
939  * Example code do take advisory locks
940  * before accessing resctrl filesystem
941  */
942 #include <sys/file.h>
943 #include <stdlib.h>
944
945 void resctrl_take_shared_lock(int fd)
946 {
947         int ret;
948
949         /* take shared lock on resctrl filesystem */
950         ret = flock(fd, LOCK_SH);
951         if (ret) {
952                 perror("flock");
953                 exit(-1);
954         }
955 }
956
957 void resctrl_take_exclusive_lock(int fd)
958 {
959         int ret;
960
961         /* release lock on resctrl filesystem */
962         ret = flock(fd, LOCK_EX);
963         if (ret) {
964                 perror("flock");
965                 exit(-1);
966         }
967 }
968
969 void resctrl_release_lock(int fd)
970 {
971         int ret;
972
973         /* take shared lock on resctrl filesystem */
974         ret = flock(fd, LOCK_UN);
975         if (ret) {
976                 perror("flock");
977                 exit(-1);
978         }
979 }
980
981 void main(void)
982 {
983         int fd, ret;
984
985         fd = open("/sys/fs/resctrl", O_DIRECTORY);
986         if (fd == -1) {
987                 perror("open");
988                 exit(-1);
989         }
990         resctrl_take_shared_lock(fd);
991         /* code to read directory contents */
992         resctrl_release_lock(fd);
993
994         resctrl_take_exclusive_lock(fd);
995         /* code to read and write directory contents */
996         resctrl_release_lock(fd);
997 }
998
999 Examples for RDT Monitoring along with allocation usage:
1000
1001 Reading monitored data
1002 ----------------------
1003 Reading an event file (for ex: mon_data/mon_L3_00/llc_occupancy) would
1004 show the current snapshot of LLC occupancy of the corresponding MON
1005 group or CTRL_MON group.
1006
1007
1008 Example 1 (Monitor CTRL_MON group and subset of tasks in CTRL_MON group)
1009 ---------
1010 On a two socket machine (one L3 cache per socket) with just four bits
1011 for cache bit masks
1012
1013 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl
1014 # cd /sys/fs/resctrl
1015 # mkdir p0 p1
1016 # echo "L3:0=3;1=c" > /sys/fs/resctrl/p0/schemata
1017 # echo "L3:0=3;1=3" > /sys/fs/resctrl/p1/schemata
1018 # echo 5678 > p1/tasks
1019 # echo 5679 > p1/tasks
1020
1021 The default resource group is unmodified, so we have access to all parts
1022 of all caches (its schemata file reads "L3:0=f;1=f").
1023
1024 Tasks that are under the control of group "p0" may only allocate from the
1025 "lower" 50% on cache ID 0, and the "upper" 50% of cache ID 1.
1026 Tasks in group "p1" use the "lower" 50% of cache on both sockets.
1027
1028 Create monitor groups and assign a subset of tasks to each monitor group.
1029
1030 # cd /sys/fs/resctrl/p1/mon_groups
1031 # mkdir m11 m12
1032 # echo 5678 > m11/tasks
1033 # echo 5679 > m12/tasks
1034
1035 fetch data (data shown in bytes)
1036
1037 # cat m11/mon_data/mon_L3_00/llc_occupancy
1038 16234000
1039 # cat m11/mon_data/mon_L3_01/llc_occupancy
1040 14789000
1041 # cat m12/mon_data/mon_L3_00/llc_occupancy
1042 16789000
1043
1044 The parent ctrl_mon group shows the aggregated data.
1045
1046 # cat /sys/fs/resctrl/p1/mon_data/mon_l3_00/llc_occupancy
1047 31234000
1048
1049 Example 2 (Monitor a task from its creation)
1050 ---------
1051 On a two socket machine (one L3 cache per socket)
1052
1053 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl
1054 # cd /sys/fs/resctrl
1055 # mkdir p0 p1
1056
1057 An RMID is allocated to the group once its created and hence the <cmd>
1058 below is monitored from its creation.
1059
1060 # echo $$ > /sys/fs/resctrl/p1/tasks
1061 # <cmd>
1062
1063 Fetch the data
1064
1065 # cat /sys/fs/resctrl/p1/mon_data/mon_l3_00/llc_occupancy
1066 31789000
1067
1068 Example 3 (Monitor without CAT support or before creating CAT groups)
1069 ---------
1070
1071 Assume a system like HSW has only CQM and no CAT support. In this case
1072 the resctrl will still mount but cannot create CTRL_MON directories.
1073 But user can create different MON groups within the root group thereby
1074 able to monitor all tasks including kernel threads.
1075
1076 This can also be used to profile jobs cache size footprint before being
1077 able to allocate them to different allocation groups.
1078
1079 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl
1080 # cd /sys/fs/resctrl
1081 # mkdir mon_groups/m01
1082 # mkdir mon_groups/m02
1083
1084 # echo 3478 > /sys/fs/resctrl/mon_groups/m01/tasks
1085 # echo 2467 > /sys/fs/resctrl/mon_groups/m02/tasks
1086
1087 Monitor the groups separately and also get per domain data. From the
1088 below its apparent that the tasks are mostly doing work on
1089 domain(socket) 0.
1090
1091 # cat /sys/fs/resctrl/mon_groups/m01/mon_L3_00/llc_occupancy
1092 31234000
1093 # cat /sys/fs/resctrl/mon_groups/m01/mon_L3_01/llc_occupancy
1094 34555
1095 # cat /sys/fs/resctrl/mon_groups/m02/mon_L3_00/llc_occupancy
1096 31234000
1097 # cat /sys/fs/resctrl/mon_groups/m02/mon_L3_01/llc_occupancy
1098 32789
1099
1100
1101 Example 4 (Monitor real time tasks)
1102 -----------------------------------
1103
1104 A single socket system which has real time tasks running on cores 4-7
1105 and non real time tasks on other cpus. We want to monitor the cache
1106 occupancy of the real time threads on these cores.
1107
1108 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl
1109 # cd /sys/fs/resctrl
1110 # mkdir p1
1111
1112 Move the cpus 4-7 over to p1
1113 # echo f0 > p1/cpus
1114
1115 View the llc occupancy snapshot
1116
1117 # cat /sys/fs/resctrl/p1/mon_data/mon_L3_00/llc_occupancy
1118 11234000