arch/arm/kernel/perf_event.c

   1 #undef DEBUG
   2
   3 /*
   4  * ARM performance counter support.
   5  *
   6  * Copyright (C) 2009 picoChip Designs, Ltd., Jamie Iles
   7  * Copyright (C) 2010 ARM Ltd., Will Deacon <will.deacon@arm.com>
   8  *
   9  * This code is based on the sparc64 perf event code, which is in turn based
  10  * on the x86 code. Callchain code is based on the ARM OProfile backtrace
  11  * code.
  12  */
  13 #define pr_fmt(fmt) "hw perfevents: " fmt
  14
  15 #include <linux/kernel.h>
  16 #include <linux/platform_device.h>
  17 #include <linux/pm_runtime.h>
  18 #include <linux/uaccess.h>
  19
  20 #include <asm/irq_regs.h>
  21 #include <asm/pmu.h>
  22 #include <asm/stacktrace.h>
  23
  24 static int
  25 armpmu_map_cache_event(const unsigned (*cache_map)
  26                                       [PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX]
  27                                       [PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX]
  28                                       [PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX],
  29                        u64 config)
  30 {
  31         unsigned int cache_type, cache_op, cache_result, ret;
  32
  33         cache_type = (config >>  0) & 0xff;
  34         if (cache_type >= PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX)
  35                 return -EINVAL;
  36
  37         cache_op = (config >>  8) & 0xff;
  38         if (cache_op >= PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX)
  39                 return -EINVAL;
  40
  41         cache_result = (config >> 16) & 0xff;
  42         if (cache_result >= PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX)
  43                 return -EINVAL;
  44
  45         ret = (int)(*cache_map)[cache_type][cache_op][cache_result];
  46
  47         if (ret == CACHE_OP_UNSUPPORTED)
  48                 return -ENOENT;
  49
  50         return ret;
  51 }
  52
  53 static int
  54 armpmu_map_hw_event(const unsigned (*event_map)[PERF_COUNT_HW_MAX], u64 config)
  55 {
  56         int mapping = (*event_map)[config];
  57         return mapping == HW_OP_UNSUPPORTED ? -ENOENT : mapping;
  58 }
  59
  60 static int
  61 armpmu_map_raw_event(u32 raw_event_mask, u64 config)
  62 {
  63         return (int)(config & raw_event_mask);
  64 }
  65
  66 int
  67 armpmu_map_event(struct perf_event *event,
  68                  const unsigned (*event_map)[PERF_COUNT_HW_MAX],
  69                  const unsigned (*cache_map)
  70                                 [PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX]
  71                                 [PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX]
  72                                 [PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX],
  73                  u32 raw_event_mask)
  74 {
  75         u64 config = event->attr.config;
  76
  77         switch (event->attr.type) {
  78         case PERF_TYPE_HARDWARE:
  79                 return armpmu_map_hw_event(event_map, config);
  80         case PERF_TYPE_HW_CACHE:
  81                 return armpmu_map_cache_event(cache_map, config);
  82         case PERF_TYPE_RAW:
  83                 return armpmu_map_raw_event(raw_event_mask, config);
  84         }
  85
  86         return -ENOENT;
  87 }
  88
  89 int
  90 armpmu_event_set_period(struct perf_event *event,
  91                         struct hw_perf_event *hwc,
  92                         int idx)
  93 {
  94         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
  95         s64 left = local64_read(&hwc->period_left);
  96         s64 period = hwc->sample_period;
  97         int ret = 0;
  98
  99         /* The period may have been changed by PERF_EVENT_IOC_PERIOD */
 100         if (unlikely(period != hwc->last_period))
 101                 left = period - (hwc->last_period - left);
 102
 103         if (unlikely(left <= -period)) {
 104                 left = period;
 105                 local64_set(&hwc->period_left, left);
 106                 hwc->last_period = period;
 107                 ret = 1;
 108         }
 109
 110         if (unlikely(left <= 0)) {
 111                 left += period;
 112                 local64_set(&hwc->period_left, left);
 113                 hwc->last_period = period;
 114                 ret = 1;
 115         }
 116
 117         if (left > (s64)armpmu->max_period)
 118                 left = armpmu->max_period;
 119
 120         local64_set(&hwc->prev_count, (u64)-left);
 121
 122         armpmu->write_counter(idx, (u64)(-left) & 0xffffffff);
 123
 124         perf_event_update_userpage(event);
 125
 126         return ret;
 127 }
 128
 129 u64
 130 armpmu_event_update(struct perf_event *event,
 131                     struct hw_perf_event *hwc,
 132                     int idx)
 133 {
 134         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 135         u64 delta, prev_raw_count, new_raw_count;
 136
 137 again:
 138         prev_raw_count = local64_read(&hwc->prev_count);
 139         new_raw_count = armpmu->read_counter(idx);
 140
 141         if (local64_cmpxchg(&hwc->prev_count, prev_raw_count,
 142                              new_raw_count) != prev_raw_count)
 143                 goto again;
 144
 145         delta = (new_raw_count - prev_raw_count) & armpmu->max_period;
 146
 147         local64_add(delta, &event->count);
 148         local64_sub(delta, &hwc->period_left);
 149
 150         return new_raw_count;
 151 }
 152
 153 static void
 154 armpmu_read(struct perf_event *event)
 155 {
 156         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 157
 158         /* Don't read disabled counters! */
 159         if (hwc->idx < 0)
 160                 return;
 161
 162         armpmu_event_update(event, hwc, hwc->idx);
 163 }
 164
 165 static void
 166 armpmu_stop(struct perf_event *event, int flags)
 167 {
 168         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 169         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 170
 171         /*
 172          * ARM pmu always has to update the counter, so ignore
 173          * PERF_EF_UPDATE, see comments in armpmu_start().
 174          */
 175         if (!(hwc->state & PERF_HES_STOPPED)) {
 176                 armpmu->disable(hwc, hwc->idx);
 177                 armpmu_event_update(event, hwc, hwc->idx);
 178                 hwc->state |= PERF_HES_STOPPED | PERF_HES_UPTODATE;
 179         }
 180 }
 181
 182 static void
 183 armpmu_start(struct perf_event *event, int flags)
 184 {
 185         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 186         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 187
 188         /*
 189          * ARM pmu always has to reprogram the period, so ignore
 190          * PERF_EF_RELOAD, see the comment below.
 191          */
 192         if (flags & PERF_EF_RELOAD)
 193                 WARN_ON_ONCE(!(hwc->state & PERF_HES_UPTODATE));
 194
 195         hwc->state = 0;
 196         /*
 197          * Set the period again. Some counters can't be stopped, so when we
 198          * were stopped we simply disabled the IRQ source and the counter
 199          * may have been left counting. If we don't do this step then we may
 200          * get an interrupt too soon or *way* too late if the overflow has
 201          * happened since disabling.
 202          */
 203         armpmu_event_set_period(event, hwc, hwc->idx);
 204         armpmu->enable(hwc, hwc->idx);
 205 }
 206
 207 static void
 208 armpmu_del(struct perf_event *event, int flags)
 209 {
 210         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 211         struct pmu_hw_events *hw_events = armpmu->get_hw_events();
 212         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 213         int idx = hwc->idx;
 214
 215         WARN_ON(idx < 0);
 216
 217         armpmu_stop(event, PERF_EF_UPDATE);
 218         hw_events->events[idx] = NULL;
 219         clear_bit(idx, hw_events->used_mask);
 220
 221         perf_event_update_userpage(event);
 222 }
 223
 224 static int
 225 armpmu_add(struct perf_event *event, int flags)
 226 {
 227         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 228         struct pmu_hw_events *hw_events = armpmu->get_hw_events();
 229         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 230         int idx;
 231         int err = 0;
 232
 233         perf_pmu_disable(event->pmu);
 234
 235         /* If we don't have a space for the counter then finish early. */
 236         idx = armpmu->get_event_idx(hw_events, hwc);
 237         if (idx < 0) {
 238                 err = idx;
 239                 goto out;
 240         }
 241
 242         /*
 243          * If there is an event in the counter we are going to use then make
 244          * sure it is disabled.
 245          */
 246         event->hw.idx = idx;
 247         armpmu->disable(hwc, idx);
 248         hw_events->events[idx] = event;
 249
 250         hwc->state = PERF_HES_STOPPED | PERF_HES_UPTODATE;
 251         if (flags & PERF_EF_START)
 252                 armpmu_start(event, PERF_EF_RELOAD);
 253
 254         /* Propagate our changes to the userspace mapping. */
 255         perf_event_update_userpage(event);
 256
 257 out:
 258         perf_pmu_enable(event->pmu);
 259         return err;
 260 }
 261
 262 static int
 263 validate_event(struct pmu_hw_events *hw_events,
 264                struct perf_event *event)
 265 {
 266         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 267         struct hw_perf_event fake_event = event->hw;
 268         struct pmu *leader_pmu = event->group_leader->pmu;
 269
 270         if (event->pmu != leader_pmu || event->state <= PERF_EVENT_STATE_OFF)
 271                 return 1;
 272
 273         return armpmu->get_event_idx(hw_events, &fake_event) >= 0;
 274 }
 275
 276 static int
 277 validate_group(struct perf_event *event)
 278 {
 279         struct perf_event *sibling, *leader = event->group_leader;
 280         struct pmu_hw_events fake_pmu;
 281         DECLARE_BITMAP(fake_used_mask, ARMPMU_MAX_HWEVENTS);
 282
 283         /*
 284          * Initialise the fake PMU. We only need to populate the
 285          * used_mask for the purposes of validation.
 286          */
 287         memset(fake_used_mask, 0, sizeof(fake_used_mask));
 288         fake_pmu.used_mask = fake_used_mask;
 289
 290         if (!validate_event(&fake_pmu, leader))
 291                 return -EINVAL;
 292
 293         list_for_each_entry(sibling, &leader->sibling_list, group_entry) {
 294                 if (!validate_event(&fake_pmu, sibling))
 295                         return -EINVAL;
 296         }
 297
 298         if (!validate_event(&fake_pmu, event))
 299                 return -EINVAL;
 300
 301         return 0;
 302 }
 303
 304 static irqreturn_t armpmu_dispatch_irq(int irq, void *dev)
 305 {
 306         struct arm_pmu *armpmu = (struct arm_pmu *) dev;
 307         struct platform_device *plat_device = armpmu->plat_device;
 308         struct arm_pmu_platdata *plat = dev_get_platdata(&plat_device->dev);
 309
 310         if (plat && plat->handle_irq)
 311                 return plat->handle_irq(irq, dev, armpmu->handle_irq);
 312         else
 313                 return armpmu->handle_irq(irq, dev);
 314 }
 315
 316 static void
 317 armpmu_release_hardware(struct arm_pmu *armpmu)
 318 {
 319         armpmu->free_irq();
 320         pm_runtime_put_sync(&armpmu->plat_device->dev);
 321 }
 322
 323 static int
 324 armpmu_reserve_hardware(struct arm_pmu *armpmu)
 325 {
 326         int err;
 327         struct platform_device *pmu_device = armpmu->plat_device;
 328
 329         if (!pmu_device)
 330                 return -ENODEV;
 331
 332         pm_runtime_get_sync(&pmu_device->dev);
 333         err = armpmu->request_irq(armpmu_dispatch_irq);
 334         if (err) {
 335                 armpmu_release_hardware(armpmu);
 336                 return err;
 337         }
 338
 339         return 0;
 340 }
 341
 342 static void
 343 hw_perf_event_destroy(struct perf_event *event)
 344 {
 345         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 346         atomic_t *active_events  = &armpmu->active_events;
 347         struct mutex *pmu_reserve_mutex = &armpmu->reserve_mutex;
 348
 349         if (atomic_dec_and_mutex_lock(active_events, pmu_reserve_mutex)) {
 350                 armpmu_release_hardware(armpmu);
 351                 mutex_unlock(pmu_reserve_mutex);
 352         }
 353 }
 354
 355 static int
 356 event_requires_mode_exclusion(struct perf_event_attr *attr)
 357 {
 358         return attr->exclude_idle || attr->exclude_user ||
 359                attr->exclude_kernel || attr->exclude_hv;
 360 }
 361
 362 static int
 363 __hw_perf_event_init(struct perf_event *event)
 364 {
 365         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 366         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 367         int mapping, err;
 368
 369         mapping = armpmu->map_event(event);
 370
 371         if (mapping < 0) {
 372                 pr_debug("event %x:%llx not supported\n", event->attr.type,
 373                          event->attr.config);
 374                 return mapping;
 375         }
 376
 377         /*
 378          * We don't assign an index until we actually place the event onto
 379          * hardware. Use -1 to signify that we haven't decided where to put it
 380          * yet. For SMP systems, each core has it's own PMU so we can't do any
 381          * clever allocation or constraints checking at this point.
 382          */
 383         hwc->idx                = -1;
 384         hwc->config_base        = 0;
 385         hwc->config             = 0;
 386         hwc->event_base         = 0;
 387
 388         /*
 389          * Check whether we need to exclude the counter from certain modes.
 390          */
 391         if ((!armpmu->set_event_filter ||
 392              armpmu->set_event_filter(hwc, &event->attr)) &&
 393              event_requires_mode_exclusion(&event->attr)) {
 394                 pr_debug("ARM performance counters do not support "
 395                          "mode exclusion\n");
 396                 return -EOPNOTSUPP;
 397         }
 398
 399         /*
 400          * Store the event encoding into the config_base field.
 401          */
 402         hwc->config_base            |= (unsigned long)mapping;
 403
 404         if (!hwc->sample_period) {
 405                 /*
 406                  * For non-sampling runs, limit the sample_period to half
 407                  * of the counter width. That way, the new counter value
 408                  * is far less likely to overtake the previous one unless
 409                  * you have some serious IRQ latency issues.
 410                  */
 411                 hwc->sample_period  = armpmu->max_period >> 1;
 412                 hwc->last_period    = hwc->sample_period;
 413                 local64_set(&hwc->period_left, hwc->sample_period);
 414         }
 415
 416         err = 0;
 417         if (event->group_leader != event) {
 418                 err = validate_group(event);
 419                 if (err)
 420                         return -EINVAL;
 421         }
 422
 423         return err;
 424 }
 425
 426 static int armpmu_event_init(struct perf_event *event)
 427 {
 428         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 429         int err = 0;
 430         atomic_t *active_events = &armpmu->active_events;
 431
 432         /* does not support taken branch sampling */
 433         if (has_branch_stack(event))
 434                 return -EOPNOTSUPP;
 435
 436         if (armpmu->map_event(event) == -ENOENT)
 437                 return -ENOENT;
 438
 439         event->destroy = hw_perf_event_destroy;
 440
 441         if (!atomic_inc_not_zero(active_events)) {
 442                 mutex_lock(&armpmu->reserve_mutex);
 443                 if (atomic_read(active_events) == 0)
 444                         err = armpmu_reserve_hardware(armpmu);
 445
 446                 if (!err)
 447                         atomic_inc(active_events);
 448                 mutex_unlock(&armpmu->reserve_mutex);
 449         }
 450
 451         if (err)
 452                 return err;
 453
 454         err = __hw_perf_event_init(event);
 455         if (err)
 456                 hw_perf_event_destroy(event);
 457
 458         return err;
 459 }
 460
 461 static void armpmu_enable(struct pmu *pmu)
 462 {
 463         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(pmu);
 464         struct pmu_hw_events *hw_events = armpmu->get_hw_events();
 465         int enabled = bitmap_weight(hw_events->used_mask, armpmu->num_events);
 466
 467         if (enabled)
 468                 armpmu->start();
 469 }
 470
 471 static void armpmu_disable(struct pmu *pmu)
 472 {
 473         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(pmu);
 474         armpmu->stop();
 475 }
 476
 477 #ifdef CONFIG_PM_RUNTIME
 478 static int armpmu_runtime_resume(struct device *dev)
 479 {
 480         struct arm_pmu_platdata *plat = dev_get_platdata(dev);
 481
 482         if (plat && plat->runtime_resume)
 483                 return plat->runtime_resume(dev);
 484
 485         return 0;
 486 }
 487
 488 static int armpmu_runtime_suspend(struct device *dev)
 489 {
 490         struct arm_pmu_platdata *plat = dev_get_platdata(dev);
 491
 492         if (plat && plat->runtime_suspend)
 493                 return plat->runtime_suspend(dev);
 494
 495         return 0;
 496 }
 497 #endif
 498
 499 const struct dev_pm_ops armpmu_dev_pm_ops = {
 500         SET_RUNTIME_PM_OPS(armpmu_runtime_suspend, armpmu_runtime_resume, NULL)
 501 };
 502
 503 static void __init armpmu_init(struct arm_pmu *armpmu)
 504 {
 505         atomic_set(&armpmu->active_events, 0);
 506         mutex_init(&armpmu->reserve_mutex);
 507
 508         armpmu->pmu = (struct pmu) {
 509                 .pmu_enable     = armpmu_enable,
 510                 .pmu_disable    = armpmu_disable,
 511                 .event_init     = armpmu_event_init,
 512                 .add            = armpmu_add,
 513                 .del            = armpmu_del,
 514                 .start          = armpmu_start,
 515                 .stop           = armpmu_stop,
 516                 .read           = armpmu_read,
 517         };
 518 }
 519
 520 int armpmu_register(struct arm_pmu *armpmu, char *name, int type)
 521 {
 522         armpmu_init(armpmu);
 523         pr_info("enabled with %s PMU driver, %d counters available\n",
 524                         armpmu->name, armpmu->num_events);
 525         return perf_pmu_register(&armpmu->pmu, name, type);
 526 }
 527
 528 /*
 529  * Callchain handling code.
 530  */
 531
 532 /*
 533  * The registers we're interested in are at the end of the variable
 534  * length saved register structure. The fp points at the end of this
 535  * structure so the address of this struct is:
 536  * (struct frame_tail *)(xxx->fp)-1
 537  *
 538  * This code has been adapted from the ARM OProfile support.
 539  */
 540 struct frame_tail {
 541         struct frame_tail __user *fp;
 542         unsigned long sp;
 543         unsigned long lr;
 544 } __attribute__((packed));
 545
 546 /*
 547  * Get the return address for a single stackframe and return a pointer to the
 548  * next frame tail.
 549  */
 550 static struct frame_tail __user *
 551 user_backtrace(struct frame_tail __user *tail,
 552                struct perf_callchain_entry *entry)
 553 {
 554         struct frame_tail buftail;
 555
 556         /* Also check accessibility of one struct frame_tail beyond */
 557         if (!access_ok(VERIFY_READ, tail, sizeof(buftail)))
 558                 return NULL;
 559         if (__copy_from_user_inatomic(&buftail, tail, sizeof(buftail)))
 560                 return NULL;
 561
 562         perf_callchain_store(entry, buftail.lr);
 563
 564         /*
 565          * Frame pointers should strictly progress back up the stack
 566          * (towards higher addresses).
 567          */
 568         if (tail + 1 >= buftail.fp)
 569                 return NULL;
 570
 571         return buftail.fp - 1;
 572 }
 573
 574 void
 575 perf_callchain_user(struct perf_callchain_entry *entry, struct pt_regs *regs)
 576 {
 577         struct frame_tail __user *tail;
 578
 579
 580         tail = (struct frame_tail __user *)regs->ARM_fp - 1;
 581
 582         while ((entry->nr < PERF_MAX_STACK_DEPTH) &&
 583                tail && !((unsigned long)tail & 0x3))
 584                 tail = user_backtrace(tail, entry);
 585 }
 586
 587 /*
 588  * Gets called by walk_stackframe() for every stackframe. This will be called
 589  * whist unwinding the stackframe and is like a subroutine return so we use
 590  * the PC.
 591  */
 592 static int
 593 callchain_trace(struct stackframe *fr,
 594                 void *data)
 595 {
 596         struct perf_callchain_entry *entry = data;
 597         perf_callchain_store(entry, fr->pc);
 598         return 0;
 599 }
 600
 601 void
 602 perf_callchain_kernel(struct perf_callchain_entry *entry, struct pt_regs *regs)
 603 {
 604         struct stackframe fr;
 605
 606         fr.fp = regs->ARM_fp;
 607         fr.sp = regs->ARM_sp;
 608         fr.lr = regs->ARM_lr;
 609         fr.pc = regs->ARM_pc;
 610         walk_stackframe(&fr, callchain_trace, entry);
 611 }