Merge tag 'drm-misc-next-2019-04-18' of git://anongit.freedesktop.org/drm/drm-misc...
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / x86 / kernel / cpu / resctrl / monitor.c
1 /*
2  * Resource Director Technology(RDT)
3  * - Monitoring code
4  *
5  * Copyright (C) 2017 Intel Corporation
6  *
7  * Author:
8  *    Vikas Shivappa <vikas.shivappa@intel.com>
9  *
10  * This replaces the cqm.c based on perf but we reuse a lot of
11  * code and datastructures originally from Peter Zijlstra and Matt Fleming.
12  *
13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
14  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
15  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
16  *
17  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
18  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
19  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
20  * more details.
21  *
22  * More information about RDT be found in the Intel (R) x86 Architecture
23  * Software Developer Manual June 2016, volume 3, section 17.17.
24  */
25
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <asm/cpu_device_id.h>
29 #include "internal.h"
30
31 struct rmid_entry {
32         u32                             rmid;
33         int                             busy;
34         struct list_head                list;
35 };
36
37 /**
38  * @rmid_free_lru    A least recently used list of free RMIDs
39  *     These RMIDs are guaranteed to have an occupancy less than the
40  *     threshold occupancy
41  */
42 static LIST_HEAD(rmid_free_lru);
43
44 /**
45  * @rmid_limbo_count     count of currently unused but (potentially)
46  *     dirty RMIDs.
47  *     This counts RMIDs that no one is currently using but that
48  *     may have a occupancy value > intel_cqm_threshold. User can change
49  *     the threshold occupancy value.
50  */
51 static unsigned int rmid_limbo_count;
52
53 /**
54  * @rmid_entry - The entry in the limbo and free lists.
55  */
56 static struct rmid_entry        *rmid_ptrs;
57
58 /*
59  * Global boolean for rdt_monitor which is true if any
60  * resource monitoring is enabled.
61  */
62 bool rdt_mon_capable;
63
64 /*
65  * Global to indicate which monitoring events are enabled.
66  */
67 unsigned int rdt_mon_features;
68
69 /*
70  * This is the threshold cache occupancy at which we will consider an
71  * RMID available for re-allocation.
72  */
73 unsigned int resctrl_cqm_threshold;
74
75 static inline struct rmid_entry *__rmid_entry(u32 rmid)
76 {
77         struct rmid_entry *entry;
78
79         entry = &rmid_ptrs[rmid];
80         WARN_ON(entry->rmid != rmid);
81
82         return entry;
83 }
84
85 static u64 __rmid_read(u32 rmid, u32 eventid)
86 {
87         u64 val;
88
89         /*
90          * As per the SDM, when IA32_QM_EVTSEL.EvtID (bits 7:0) is configured
91          * with a valid event code for supported resource type and the bits
92          * IA32_QM_EVTSEL.RMID (bits 41:32) are configured with valid RMID,
93          * IA32_QM_CTR.data (bits 61:0) reports the monitored data.
94          * IA32_QM_CTR.Error (bit 63) and IA32_QM_CTR.Unavailable (bit 62)
95          * are error bits.
96          */
97         wrmsr(MSR_IA32_QM_EVTSEL, eventid, rmid);
98         rdmsrl(MSR_IA32_QM_CTR, val);
99
100         return val;
101 }
102
103 static bool rmid_dirty(struct rmid_entry *entry)
104 {
105         u64 val = __rmid_read(entry->rmid, QOS_L3_OCCUP_EVENT_ID);
106
107         return val >= resctrl_cqm_threshold;
108 }
109
110 /*
111  * Check the RMIDs that are marked as busy for this domain. If the
112  * reported LLC occupancy is below the threshold clear the busy bit and
113  * decrement the count. If the busy count gets to zero on an RMID, we
114  * free the RMID
115  */
116 void __check_limbo(struct rdt_domain *d, bool force_free)
117 {
118         struct rmid_entry *entry;
119         struct rdt_resource *r;
120         u32 crmid = 1, nrmid;
121
122         r = &rdt_resources_all[RDT_RESOURCE_L3];
123
124         /*
125          * Skip RMID 0 and start from RMID 1 and check all the RMIDs that
126          * are marked as busy for occupancy < threshold. If the occupancy
127          * is less than the threshold decrement the busy counter of the
128          * RMID and move it to the free list when the counter reaches 0.
129          */
130         for (;;) {
131                 nrmid = find_next_bit(d->rmid_busy_llc, r->num_rmid, crmid);
132                 if (nrmid >= r->num_rmid)
133                         break;
134
135                 entry = __rmid_entry(nrmid);
136                 if (force_free || !rmid_dirty(entry)) {
137                         clear_bit(entry->rmid, d->rmid_busy_llc);
138                         if (!--entry->busy) {
139                                 rmid_limbo_count--;
140                                 list_add_tail(&entry->list, &rmid_free_lru);
141                         }
142                 }
143                 crmid = nrmid + 1;
144         }
145 }
146
147 bool has_busy_rmid(struct rdt_resource *r, struct rdt_domain *d)
148 {
149         return find_first_bit(d->rmid_busy_llc, r->num_rmid) != r->num_rmid;
150 }
151
152 /*
153  * As of now the RMIDs allocation is global.
154  * However we keep track of which packages the RMIDs
155  * are used to optimize the limbo list management.
156  */
157 int alloc_rmid(void)
158 {
159         struct rmid_entry *entry;
160
161         lockdep_assert_held(&rdtgroup_mutex);
162
163         if (list_empty(&rmid_free_lru))
164                 return rmid_limbo_count ? -EBUSY : -ENOSPC;
165
166         entry = list_first_entry(&rmid_free_lru,
167                                  struct rmid_entry, list);
168         list_del(&entry->list);
169
170         return entry->rmid;
171 }
172
173 static void add_rmid_to_limbo(struct rmid_entry *entry)
174 {
175         struct rdt_resource *r;
176         struct rdt_domain *d;
177         int cpu;
178         u64 val;
179
180         r = &rdt_resources_all[RDT_RESOURCE_L3];
181
182         entry->busy = 0;
183         cpu = get_cpu();
184         list_for_each_entry(d, &r->domains, list) {
185                 if (cpumask_test_cpu(cpu, &d->cpu_mask)) {
186                         val = __rmid_read(entry->rmid, QOS_L3_OCCUP_EVENT_ID);
187                         if (val <= resctrl_cqm_threshold)
188                                 continue;
189                 }
190
191                 /*
192                  * For the first limbo RMID in the domain,
193                  * setup up the limbo worker.
194                  */
195                 if (!has_busy_rmid(r, d))
196                         cqm_setup_limbo_handler(d, CQM_LIMBOCHECK_INTERVAL);
197                 set_bit(entry->rmid, d->rmid_busy_llc);
198                 entry->busy++;
199         }
200         put_cpu();
201
202         if (entry->busy)
203                 rmid_limbo_count++;
204         else
205                 list_add_tail(&entry->list, &rmid_free_lru);
206 }
207
208 void free_rmid(u32 rmid)
209 {
210         struct rmid_entry *entry;
211
212         if (!rmid)
213                 return;
214
215         lockdep_assert_held(&rdtgroup_mutex);
216
217         entry = __rmid_entry(rmid);
218
219         if (is_llc_occupancy_enabled())
220                 add_rmid_to_limbo(entry);
221         else
222                 list_add_tail(&entry->list, &rmid_free_lru);
223 }
224
225 static u64 mbm_overflow_count(u64 prev_msr, u64 cur_msr)
226 {
227         u64 shift = 64 - MBM_CNTR_WIDTH, chunks;
228
229         chunks = (cur_msr << shift) - (prev_msr << shift);
230         return chunks >>= shift;
231 }
232
233 static int __mon_event_count(u32 rmid, struct rmid_read *rr)
234 {
235         struct mbm_state *m;
236         u64 chunks, tval;
237
238         tval = __rmid_read(rmid, rr->evtid);
239         if (tval & (RMID_VAL_ERROR | RMID_VAL_UNAVAIL)) {
240                 rr->val = tval;
241                 return -EINVAL;
242         }
243         switch (rr->evtid) {
244         case QOS_L3_OCCUP_EVENT_ID:
245                 rr->val += tval;
246                 return 0;
247         case QOS_L3_MBM_TOTAL_EVENT_ID:
248                 m = &rr->d->mbm_total[rmid];
249                 break;
250         case QOS_L3_MBM_LOCAL_EVENT_ID:
251                 m = &rr->d->mbm_local[rmid];
252                 break;
253         default:
254                 /*
255                  * Code would never reach here because
256                  * an invalid event id would fail the __rmid_read.
257                  */
258                 return -EINVAL;
259         }
260
261         if (rr->first) {
262                 memset(m, 0, sizeof(struct mbm_state));
263                 m->prev_bw_msr = m->prev_msr = tval;
264                 return 0;
265         }
266
267         chunks = mbm_overflow_count(m->prev_msr, tval);
268         m->chunks += chunks;
269         m->prev_msr = tval;
270
271         rr->val += m->chunks;
272         return 0;
273 }
274
275 /*
276  * Supporting function to calculate the memory bandwidth
277  * and delta bandwidth in MBps.
278  */
279 static void mbm_bw_count(u32 rmid, struct rmid_read *rr)
280 {
281         struct rdt_resource *r = &rdt_resources_all[RDT_RESOURCE_L3];
282         struct mbm_state *m = &rr->d->mbm_local[rmid];
283         u64 tval, cur_bw, chunks;
284
285         tval = __rmid_read(rmid, rr->evtid);
286         if (tval & (RMID_VAL_ERROR | RMID_VAL_UNAVAIL))
287                 return;
288
289         chunks = mbm_overflow_count(m->prev_bw_msr, tval);
290         m->chunks_bw += chunks;
291         m->chunks = m->chunks_bw;
292         cur_bw = (chunks * r->mon_scale) >> 20;
293
294         if (m->delta_comp)
295                 m->delta_bw = abs(cur_bw - m->prev_bw);
296         m->delta_comp = false;
297         m->prev_bw = cur_bw;
298         m->prev_bw_msr = tval;
299 }
300
301 /*
302  * This is called via IPI to read the CQM/MBM counters
303  * on a domain.
304  */
305 void mon_event_count(void *info)
306 {
307         struct rdtgroup *rdtgrp, *entry;
308         struct rmid_read *rr = info;
309         struct list_head *head;
310
311         rdtgrp = rr->rgrp;
312
313         if (__mon_event_count(rdtgrp->mon.rmid, rr))
314                 return;
315
316         /*
317          * For Ctrl groups read data from child monitor groups.
318          */
319         head = &rdtgrp->mon.crdtgrp_list;
320
321         if (rdtgrp->type == RDTCTRL_GROUP) {
322                 list_for_each_entry(entry, head, mon.crdtgrp_list) {
323                         if (__mon_event_count(entry->mon.rmid, rr))
324                                 return;
325                 }
326         }
327 }
328
329 /*
330  * Feedback loop for MBA software controller (mba_sc)
331  *
332  * mba_sc is a feedback loop where we periodically read MBM counters and
333  * adjust the bandwidth percentage values via the IA32_MBA_THRTL_MSRs so
334  * that:
335  *
336  *   current bandwdith(cur_bw) < user specified bandwidth(user_bw)
337  *
338  * This uses the MBM counters to measure the bandwidth and MBA throttle
339  * MSRs to control the bandwidth for a particular rdtgrp. It builds on the
340  * fact that resctrl rdtgroups have both monitoring and control.
341  *
342  * The frequency of the checks is 1s and we just tag along the MBM overflow
343  * timer. Having 1s interval makes the calculation of bandwidth simpler.
344  *
345  * Although MBA's goal is to restrict the bandwidth to a maximum, there may
346  * be a need to increase the bandwidth to avoid uncecessarily restricting
347  * the L2 <-> L3 traffic.
348  *
349  * Since MBA controls the L2 external bandwidth where as MBM measures the
350  * L3 external bandwidth the following sequence could lead to such a
351  * situation.
352  *
353  * Consider an rdtgroup which had high L3 <-> memory traffic in initial
354  * phases -> mba_sc kicks in and reduced bandwidth percentage values -> but
355  * after some time rdtgroup has mostly L2 <-> L3 traffic.
356  *
357  * In this case we may restrict the rdtgroup's L2 <-> L3 traffic as its
358  * throttle MSRs already have low percentage values.  To avoid
359  * unnecessarily restricting such rdtgroups, we also increase the bandwidth.
360  */
361 static void update_mba_bw(struct rdtgroup *rgrp, struct rdt_domain *dom_mbm)
362 {
363         u32 closid, rmid, cur_msr, cur_msr_val, new_msr_val;
364         struct mbm_state *pmbm_data, *cmbm_data;
365         u32 cur_bw, delta_bw, user_bw;
366         struct rdt_resource *r_mba;
367         struct rdt_domain *dom_mba;
368         struct list_head *head;
369         struct rdtgroup *entry;
370
371         r_mba = &rdt_resources_all[RDT_RESOURCE_MBA];
372         closid = rgrp->closid;
373         rmid = rgrp->mon.rmid;
374         pmbm_data = &dom_mbm->mbm_local[rmid];
375
376         dom_mba = get_domain_from_cpu(smp_processor_id(), r_mba);
377         if (!dom_mba) {
378                 pr_warn_once("Failure to get domain for MBA update\n");
379                 return;
380         }
381
382         cur_bw = pmbm_data->prev_bw;
383         user_bw = dom_mba->mbps_val[closid];
384         delta_bw = pmbm_data->delta_bw;
385         cur_msr_val = dom_mba->ctrl_val[closid];
386
387         /*
388          * For Ctrl groups read data from child monitor groups.
389          */
390         head = &rgrp->mon.crdtgrp_list;
391         list_for_each_entry(entry, head, mon.crdtgrp_list) {
392                 cmbm_data = &dom_mbm->mbm_local[entry->mon.rmid];
393                 cur_bw += cmbm_data->prev_bw;
394                 delta_bw += cmbm_data->delta_bw;
395         }
396
397         /*
398          * Scale up/down the bandwidth linearly for the ctrl group.  The
399          * bandwidth step is the bandwidth granularity specified by the
400          * hardware.
401          *
402          * The delta_bw is used when increasing the bandwidth so that we
403          * dont alternately increase and decrease the control values
404          * continuously.
405          *
406          * For ex: consider cur_bw = 90MBps, user_bw = 100MBps and if
407          * bandwidth step is 20MBps(> user_bw - cur_bw), we would keep
408          * switching between 90 and 110 continuously if we only check
409          * cur_bw < user_bw.
410          */
411         if (cur_msr_val > r_mba->membw.min_bw && user_bw < cur_bw) {
412                 new_msr_val = cur_msr_val - r_mba->membw.bw_gran;
413         } else if (cur_msr_val < MAX_MBA_BW &&
414                    (user_bw > (cur_bw + delta_bw))) {
415                 new_msr_val = cur_msr_val + r_mba->membw.bw_gran;
416         } else {
417                 return;
418         }
419
420         cur_msr = r_mba->msr_base + closid;
421         wrmsrl(cur_msr, delay_bw_map(new_msr_val, r_mba));
422         dom_mba->ctrl_val[closid] = new_msr_val;
423
424         /*
425          * Delta values are updated dynamically package wise for each
426          * rdtgrp everytime the throttle MSR changes value.
427          *
428          * This is because (1)the increase in bandwidth is not perfectly
429          * linear and only "approximately" linear even when the hardware
430          * says it is linear.(2)Also since MBA is a core specific
431          * mechanism, the delta values vary based on number of cores used
432          * by the rdtgrp.
433          */
434         pmbm_data->delta_comp = true;
435         list_for_each_entry(entry, head, mon.crdtgrp_list) {
436                 cmbm_data = &dom_mbm->mbm_local[entry->mon.rmid];
437                 cmbm_data->delta_comp = true;
438         }
439 }
440
441 static void mbm_update(struct rdt_domain *d, int rmid)
442 {
443         struct rmid_read rr;
444
445         rr.first = false;
446         rr.d = d;
447
448         /*
449          * This is protected from concurrent reads from user
450          * as both the user and we hold the global mutex.
451          */
452         if (is_mbm_total_enabled()) {
453                 rr.evtid = QOS_L3_MBM_TOTAL_EVENT_ID;
454                 __mon_event_count(rmid, &rr);
455         }
456         if (is_mbm_local_enabled()) {
457                 rr.evtid = QOS_L3_MBM_LOCAL_EVENT_ID;
458
459                 /*
460                  * Call the MBA software controller only for the
461                  * control groups and when user has enabled
462                  * the software controller explicitly.
463                  */
464                 if (!is_mba_sc(NULL))
465                         __mon_event_count(rmid, &rr);
466                 else
467                         mbm_bw_count(rmid, &rr);
468         }
469 }
470
471 /*
472  * Handler to scan the limbo list and move the RMIDs
473  * to free list whose occupancy < threshold_occupancy.
474  */
475 void cqm_handle_limbo(struct work_struct *work)
476 {
477         unsigned long delay = msecs_to_jiffies(CQM_LIMBOCHECK_INTERVAL);
478         int cpu = smp_processor_id();
479         struct rdt_resource *r;
480         struct rdt_domain *d;
481
482         mutex_lock(&rdtgroup_mutex);
483
484         r = &rdt_resources_all[RDT_RESOURCE_L3];
485         d = get_domain_from_cpu(cpu, r);
486
487         if (!d) {
488                 pr_warn_once("Failure to get domain for limbo worker\n");
489                 goto out_unlock;
490         }
491
492         __check_limbo(d, false);
493
494         if (has_busy_rmid(r, d))
495                 schedule_delayed_work_on(cpu, &d->cqm_limbo, delay);
496
497 out_unlock:
498         mutex_unlock(&rdtgroup_mutex);
499 }
500
501 void cqm_setup_limbo_handler(struct rdt_domain *dom, unsigned long delay_ms)
502 {
503         unsigned long delay = msecs_to_jiffies(delay_ms);
504         int cpu;
505
506         cpu = cpumask_any(&dom->cpu_mask);
507         dom->cqm_work_cpu = cpu;
508
509         schedule_delayed_work_on(cpu, &dom->cqm_limbo, delay);
510 }
511
512 void mbm_handle_overflow(struct work_struct *work)
513 {
514         unsigned long delay = msecs_to_jiffies(MBM_OVERFLOW_INTERVAL);
515         struct rdtgroup *prgrp, *crgrp;
516         int cpu = smp_processor_id();
517         struct list_head *head;
518         struct rdt_domain *d;
519
520         mutex_lock(&rdtgroup_mutex);
521
522         if (!static_branch_likely(&rdt_enable_key))
523                 goto out_unlock;
524
525         d = get_domain_from_cpu(cpu, &rdt_resources_all[RDT_RESOURCE_L3]);
526         if (!d)
527                 goto out_unlock;
528
529         list_for_each_entry(prgrp, &rdt_all_groups, rdtgroup_list) {
530                 mbm_update(d, prgrp->mon.rmid);
531
532                 head = &prgrp->mon.crdtgrp_list;
533                 list_for_each_entry(crgrp, head, mon.crdtgrp_list)
534                         mbm_update(d, crgrp->mon.rmid);
535
536                 if (is_mba_sc(NULL))
537                         update_mba_bw(prgrp, d);
538         }
539
540         schedule_delayed_work_on(cpu, &d->mbm_over, delay);
541
542 out_unlock:
543         mutex_unlock(&rdtgroup_mutex);
544 }
545
546 void mbm_setup_overflow_handler(struct rdt_domain *dom, unsigned long delay_ms)
547 {
548         unsigned long delay = msecs_to_jiffies(delay_ms);
549         int cpu;
550
551         if (!static_branch_likely(&rdt_enable_key))
552                 return;
553         cpu = cpumask_any(&dom->cpu_mask);
554         dom->mbm_work_cpu = cpu;
555         schedule_delayed_work_on(cpu, &dom->mbm_over, delay);
556 }
557
558 static int dom_data_init(struct rdt_resource *r)
559 {
560         struct rmid_entry *entry = NULL;
561         int i, nr_rmids;
562
563         nr_rmids = r->num_rmid;
564         rmid_ptrs = kcalloc(nr_rmids, sizeof(struct rmid_entry), GFP_KERNEL);
565         if (!rmid_ptrs)
566                 return -ENOMEM;
567
568         for (i = 0; i < nr_rmids; i++) {
569                 entry = &rmid_ptrs[i];
570                 INIT_LIST_HEAD(&entry->list);
571
572                 entry->rmid = i;
573                 list_add_tail(&entry->list, &rmid_free_lru);
574         }
575
576         /*
577          * RMID 0 is special and is always allocated. It's used for all
578          * tasks that are not monitored.
579          */
580         entry = __rmid_entry(0);
581         list_del(&entry->list);
582
583         return 0;
584 }
585
586 static struct mon_evt llc_occupancy_event = {
587         .name           = "llc_occupancy",
588         .evtid          = QOS_L3_OCCUP_EVENT_ID,
589 };
590
591 static struct mon_evt mbm_total_event = {
592         .name           = "mbm_total_bytes",
593         .evtid          = QOS_L3_MBM_TOTAL_EVENT_ID,
594 };
595
596 static struct mon_evt mbm_local_event = {
597         .name           = "mbm_local_bytes",
598         .evtid          = QOS_L3_MBM_LOCAL_EVENT_ID,
599 };
600
601 /*
602  * Initialize the event list for the resource.
603  *
604  * Note that MBM events are also part of RDT_RESOURCE_L3 resource
605  * because as per the SDM the total and local memory bandwidth
606  * are enumerated as part of L3 monitoring.
607  */
608 static void l3_mon_evt_init(struct rdt_resource *r)
609 {
610         INIT_LIST_HEAD(&r->evt_list);
611
612         if (is_llc_occupancy_enabled())
613                 list_add_tail(&llc_occupancy_event.list, &r->evt_list);
614         if (is_mbm_total_enabled())
615                 list_add_tail(&mbm_total_event.list, &r->evt_list);
616         if (is_mbm_local_enabled())
617                 list_add_tail(&mbm_local_event.list, &r->evt_list);
618 }
619
620 int rdt_get_mon_l3_config(struct rdt_resource *r)
621 {
622         unsigned int cl_size = boot_cpu_data.x86_cache_size;
623         int ret;
624
625         r->mon_scale = boot_cpu_data.x86_cache_occ_scale;
626         r->num_rmid = boot_cpu_data.x86_cache_max_rmid + 1;
627
628         /*
629          * A reasonable upper limit on the max threshold is the number
630          * of lines tagged per RMID if all RMIDs have the same number of
631          * lines tagged in the LLC.
632          *
633          * For a 35MB LLC and 56 RMIDs, this is ~1.8% of the LLC.
634          */
635         resctrl_cqm_threshold = cl_size * 1024 / r->num_rmid;
636
637         /* h/w works in units of "boot_cpu_data.x86_cache_occ_scale" */
638         resctrl_cqm_threshold /= r->mon_scale;
639
640         ret = dom_data_init(r);
641         if (ret)
642                 return ret;
643
644         l3_mon_evt_init(r);
645
646         r->mon_capable = true;
647         r->mon_enabled = true;
648
649         return 0;
650 }