drivers/cpuidle/cpuidle-pseries.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  *  cpuidle-pseries - idle state cpuidle driver.
   4  *  Adapted from drivers/idle/intel_idle.c and
   5  *  drivers/acpi/processor_idle.c
   6  *
   7  */
   8
   9 #include <linux/kernel.h>
  10 #include <linux/module.h>
  11 #include <linux/init.h>
  12 #include <linux/moduleparam.h>
  13 #include <linux/cpuidle.h>
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/notifier.h>
  16
  17 #include <asm/paca.h>
  18 #include <asm/reg.h>
  19 #include <asm/machdep.h>
  20 #include <asm/firmware.h>
  21 #include <asm/runlatch.h>
  22 #include <asm/idle.h>
  23 #include <asm/plpar_wrappers.h>
  24 #include <asm/rtas.h>
  25
  26 static struct cpuidle_driver pseries_idle_driver = {
  27         .name             = "pseries_idle",
  28         .owner            = THIS_MODULE,
  29 };
  30
  31 static int max_idle_state __read_mostly;
  32 static struct cpuidle_state *cpuidle_state_table __read_mostly;
  33 static u64 snooze_timeout __read_mostly;
  34 static bool snooze_timeout_en __read_mostly;
  35
  36 static int snooze_loop(struct cpuidle_device *dev,
  37                         struct cpuidle_driver *drv,
  38                         int index)
  39 {
  40         u64 snooze_exit_time;
  41
  42         set_thread_flag(TIF_POLLING_NRFLAG);
  43
  44         pseries_idle_prolog();
  45         local_irq_enable();
  46         snooze_exit_time = get_tb() + snooze_timeout;
  47
  48         while (!need_resched()) {
  49                 HMT_low();
  50                 HMT_very_low();
  51                 if (likely(snooze_timeout_en) && get_tb() > snooze_exit_time) {
  52                         /*
  53                          * Task has not woken up but we are exiting the polling
  54                          * loop anyway. Require a barrier after polling is
  55                          * cleared to order subsequent test of need_resched().
  56                          */
  57                         clear_thread_flag(TIF_POLLING_NRFLAG);
  58                         smp_mb();
  59                         break;
  60                 }
  61         }
  62
  63         HMT_medium();
  64         clear_thread_flag(TIF_POLLING_NRFLAG);
  65
  66         local_irq_disable();
  67
  68         pseries_idle_epilog();
  69
  70         return index;
  71 }
  72
  73 static void check_and_cede_processor(void)
  74 {
  75         /*
  76          * Ensure our interrupt state is properly tracked,
  77          * also checks if no interrupt has occurred while we
  78          * were soft-disabled
  79          */
  80         if (prep_irq_for_idle()) {
  81                 cede_processor();
  82 #ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS
  83                 /* Ensure that H_CEDE returns with IRQs on */
  84                 if (WARN_ON(!(mfmsr() & MSR_EE)))
  85                         __hard_irq_enable();
  86 #endif
  87         }
  88 }
  89
  90 /*
  91  * XCEDE: Extended CEDE states discovered through the
  92  *        "ibm,get-systems-parameter" RTAS call with the token
  93  *        CEDE_LATENCY_TOKEN
  94  */
  95
  96 /*
  97  * Section 7.3.16 System Parameters Option of PAPR version 2.8.1 has a
  98  * table with all the parameters to ibm,get-system-parameters.
  99  * CEDE_LATENCY_TOKEN corresponds to the token value for Cede Latency
 100  * Settings Information.
 101  */
 102 #define CEDE_LATENCY_TOKEN      45
 103
 104 /*
 105  * If the platform supports the cede latency settings information system
 106  * parameter it must provide the following information in the NULL terminated
 107  * parameter string:
 108  *
 109  * a. The first byte is the length “N” of each cede latency setting record minus
 110  *    one (zero indicates a length of 1 byte).
 111  *
 112  * b. For each supported cede latency setting a cede latency setting record
 113  *    consisting of the first “N” bytes as per the following table.
 114  *
 115  *    -----------------------------
 116  *    | Field           | Field   |
 117  *    | Name            | Length  |
 118  *    -----------------------------
 119  *    | Cede Latency    | 1 Byte  |
 120  *    | Specifier Value |         |
 121  *    -----------------------------
 122  *    | Maximum wakeup  |         |
 123  *    | latency in      | 8 Bytes |
 124  *    | tb-ticks        |         |
 125  *    -----------------------------
 126  *    | Responsive to   |         |
 127  *    | external        | 1 Byte  |
 128  *    | interrupts      |         |
 129  *    -----------------------------
 130  *
 131  * This version has cede latency record size = 10.
 132  *
 133  * The structure xcede_latency_payload represents a) and b) with
 134  * xcede_latency_record representing the table in b).
 135  *
 136  * xcede_latency_parameter is what gets returned by
 137  * ibm,get-systems-parameter RTAS call when made with
 138  * CEDE_LATENCY_TOKEN.
 139  *
 140  * These structures are only used to represent the data obtained by the RTAS
 141  * call. The data is in big-endian.
 142  */
 143 struct xcede_latency_record {
 144         u8      hint;
 145         __be64  latency_ticks;
 146         u8      wake_on_irqs;
 147 } __packed;
 148
 149 // Make space for 16 records, which "should be enough".
 150 struct xcede_latency_payload {
 151         u8     record_size;
 152         struct xcede_latency_record records[16];
 153 } __packed;
 154
 155 struct xcede_latency_parameter {
 156         __be16  payload_size;
 157         struct xcede_latency_payload payload;
 158         u8 null_char;
 159 } __packed;
 160
 161 static unsigned int nr_xcede_records;
 162 static struct xcede_latency_parameter xcede_latency_parameter __initdata;
 163
 164 static int __init parse_cede_parameters(void)
 165 {
 166         struct xcede_latency_payload *payload;
 167         u32 total_xcede_records_size;
 168         u8 xcede_record_size;
 169         u16 payload_size;
 170         int ret, i;
 171
 172         ret = rtas_call(rtas_token("ibm,get-system-parameter"), 3, 1,
 173                         NULL, CEDE_LATENCY_TOKEN, __pa(&xcede_latency_parameter),
 174                         sizeof(xcede_latency_parameter));
 175         if (ret) {
 176                 pr_err("xcede: Error parsing CEDE_LATENCY_TOKEN\n");
 177                 return ret;
 178         }
 179
 180         payload_size = be16_to_cpu(xcede_latency_parameter.payload_size);
 181         payload = &xcede_latency_parameter.payload;
 182
 183         xcede_record_size = payload->record_size + 1;
 184
 185         if (xcede_record_size != sizeof(struct xcede_latency_record)) {
 186                 pr_err("xcede: Expected record-size %lu. Observed size %u.\n",
 187                        sizeof(struct xcede_latency_record), xcede_record_size);
 188                 return -EINVAL;
 189         }
 190
 191         pr_info("xcede: xcede_record_size = %d\n", xcede_record_size);
 192
 193         /*
 194          * Since the payload_size includes the last NULL byte and the
 195          * xcede_record_size, the remaining bytes correspond to array of all
 196          * cede_latency settings.
 197          */
 198         total_xcede_records_size = payload_size - 2;
 199         nr_xcede_records = total_xcede_records_size / xcede_record_size;
 200
 201         for (i = 0; i < nr_xcede_records; i++) {
 202                 struct xcede_latency_record *record = &payload->records[i];
 203                 u64 latency_ticks = be64_to_cpu(record->latency_ticks);
 204                 u8 wake_on_irqs = record->wake_on_irqs;
 205                 u8 hint = record->hint;
 206
 207                 pr_info("xcede: Record %d : hint = %u, latency = 0x%llx tb ticks, Wake-on-irq = %u\n",
 208                         i, hint, latency_ticks, wake_on_irqs);
 209         }
 210
 211         return 0;
 212 }
 213
 214 #define NR_DEDICATED_STATES     2 /* snooze, CEDE */
 215 static u8 cede_latency_hint[NR_DEDICATED_STATES];
 216
 217 static int dedicated_cede_loop(struct cpuidle_device *dev,
 218                                 struct cpuidle_driver *drv,
 219                                 int index)
 220 {
 221         u8 old_latency_hint;
 222
 223         pseries_idle_prolog();
 224         get_lppaca()->donate_dedicated_cpu = 1;
 225         old_latency_hint = get_lppaca()->cede_latency_hint;
 226         get_lppaca()->cede_latency_hint = cede_latency_hint[index];
 227
 228         HMT_medium();
 229         check_and_cede_processor();
 230
 231         local_irq_disable();
 232         get_lppaca()->donate_dedicated_cpu = 0;
 233         get_lppaca()->cede_latency_hint = old_latency_hint;
 234
 235         pseries_idle_epilog();
 236
 237         return index;
 238 }
 239
 240 static int shared_cede_loop(struct cpuidle_device *dev,
 241                         struct cpuidle_driver *drv,
 242                         int index)
 243 {
 244
 245         pseries_idle_prolog();
 246
 247         /*
 248          * Yield the processor to the hypervisor.  We return if
 249          * an external interrupt occurs (which are driven prior
 250          * to returning here) or if a prod occurs from another
 251          * processor. When returning here, external interrupts
 252          * are enabled.
 253          */
 254         check_and_cede_processor();
 255
 256         local_irq_disable();
 257         pseries_idle_epilog();
 258
 259         return index;
 260 }
 261
 262 /*
 263  * States for dedicated partition case.
 264  */
 265 static struct cpuidle_state dedicated_states[NR_DEDICATED_STATES] = {
 266         { /* Snooze */
 267                 .name = "snooze",
 268                 .desc = "snooze",
 269                 .exit_latency = 0,
 270                 .target_residency = 0,
 271                 .enter = &snooze_loop },
 272         { /* CEDE */
 273                 .name = "CEDE",
 274                 .desc = "CEDE",
 275                 .exit_latency = 10,
 276                 .target_residency = 100,
 277                 .enter = &dedicated_cede_loop },
 278 };
 279
 280 /*
 281  * States for shared partition case.
 282  */
 283 static struct cpuidle_state shared_states[] = {
 284         { /* Snooze */
 285                 .name = "snooze",
 286                 .desc = "snooze",
 287                 .exit_latency = 0,
 288                 .target_residency = 0,
 289                 .enter = &snooze_loop },
 290         { /* Shared Cede */
 291                 .name = "Shared Cede",
 292                 .desc = "Shared Cede",
 293                 .exit_latency = 10,
 294                 .target_residency = 100,
 295                 .enter = &shared_cede_loop },
 296 };
 297
 298 static int pseries_cpuidle_cpu_online(unsigned int cpu)
 299 {
 300         struct cpuidle_device *dev = per_cpu(cpuidle_devices, cpu);
 301
 302         if (dev && cpuidle_get_driver()) {
 303                 cpuidle_pause_and_lock();
 304                 cpuidle_enable_device(dev);
 305                 cpuidle_resume_and_unlock();
 306         }
 307         return 0;
 308 }
 309
 310 static int pseries_cpuidle_cpu_dead(unsigned int cpu)
 311 {
 312         struct cpuidle_device *dev = per_cpu(cpuidle_devices, cpu);
 313
 314         if (dev && cpuidle_get_driver()) {
 315                 cpuidle_pause_and_lock();
 316                 cpuidle_disable_device(dev);
 317                 cpuidle_resume_and_unlock();
 318         }
 319         return 0;
 320 }
 321
 322 /*
 323  * pseries_cpuidle_driver_init()
 324  */
 325 static int pseries_cpuidle_driver_init(void)
 326 {
 327         int idle_state;
 328         struct cpuidle_driver *drv = &pseries_idle_driver;
 329
 330         drv->state_count = 0;
 331
 332         for (idle_state = 0; idle_state < max_idle_state; ++idle_state) {
 333                 /* Is the state not enabled? */
 334                 if (cpuidle_state_table[idle_state].enter == NULL)
 335                         continue;
 336
 337                 drv->states[drv->state_count] = /* structure copy */
 338                         cpuidle_state_table[idle_state];
 339
 340                 drv->state_count += 1;
 341         }
 342
 343         return 0;
 344 }
 345
 346 static void __init fixup_cede0_latency(void)
 347 {
 348         struct xcede_latency_payload *payload;
 349         u64 min_xcede_latency_us = UINT_MAX;
 350         int i;
 351
 352         if (parse_cede_parameters())
 353                 return;
 354
 355         pr_info("cpuidle: Skipping the %d Extended CEDE idle states\n",
 356                 nr_xcede_records);
 357
 358         payload = &xcede_latency_parameter.payload;
 359
 360         /*
 361          * The CEDE idle state maps to CEDE(0). While the hypervisor
 362          * does not advertise CEDE(0) exit latency values, it does
 363          * advertise the latency values of the extended CEDE states.
 364          * We use the lowest advertised exit latency value as a proxy
 365          * for the exit latency of CEDE(0).
 366          */
 367         for (i = 0; i < nr_xcede_records; i++) {
 368                 struct xcede_latency_record *record = &payload->records[i];
 369                 u8 hint = record->hint;
 370                 u64 latency_tb = be64_to_cpu(record->latency_ticks);
 371                 u64 latency_us = DIV_ROUND_UP_ULL(tb_to_ns(latency_tb), NSEC_PER_USEC);
 372
 373                 /*
 374                  * We expect the exit latency of an extended CEDE
 375                  * state to be non-zero, it to since it takes at least
 376                  * a few nanoseconds to wakeup the idle CPU and
 377                  * dispatch the virtual processor into the Linux
 378                  * Guest.
 379                  *
 380                  * So we consider only non-zero value for performing
 381                  * the fixup of CEDE(0) latency.
 382                  */
 383                 if (latency_us == 0) {
 384                         pr_warn("cpuidle: Skipping xcede record %d [hint=%d]. Exit latency = 0us\n",
 385                                 i, hint);
 386                         continue;
 387                 }
 388
 389                 if (latency_us < min_xcede_latency_us)
 390                         min_xcede_latency_us = latency_us;
 391         }
 392
 393         if (min_xcede_latency_us != UINT_MAX) {
 394                 dedicated_states[1].exit_latency = min_xcede_latency_us;
 395                 dedicated_states[1].target_residency = 10 * (min_xcede_latency_us);
 396                 pr_info("cpuidle: Fixed up CEDE exit latency to %llu us\n",
 397                         min_xcede_latency_us);
 398         }
 399
 400 }
 401
 402 /*
 403  * pseries_idle_probe()
 404  * Choose state table for shared versus dedicated partition
 405  */
 406 static int __init pseries_idle_probe(void)
 407 {
 408
 409         if (cpuidle_disable != IDLE_NO_OVERRIDE)
 410                 return -ENODEV;
 411
 412         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
 413                 /*
 414                  * Use local_paca instead of get_lppaca() since
 415                  * preemption is not disabled, and it is not required in
 416                  * fact, since lppaca_ptr does not need to be the value
 417                  * associated to the current CPU, it can be from any CPU.
 418                  */
 419                 if (lppaca_shared_proc(local_paca->lppaca_ptr)) {
 420                         cpuidle_state_table = shared_states;
 421                         max_idle_state = ARRAY_SIZE(shared_states);
 422                 } else {
 423                         /*
 424                          * Use firmware provided latency values
 425                          * starting with POWER10 platforms. In the
 426                          * case that we are running on a POWER10
 427                          * platform but in an earlier compat mode, we
 428                          * can still use the firmware provided values.
 429                          *
 430                          * However, on platforms prior to POWER10, we
 431                          * cannot rely on the accuracy of the firmware
 432                          * provided latency values. On such platforms,
 433                          * go with the conservative default estimate
 434                          * of 10us.
 435                          */
 436                         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_31) || pvr_version_is(PVR_POWER10))
 437                                 fixup_cede0_latency();
 438                         cpuidle_state_table = dedicated_states;
 439                         max_idle_state = NR_DEDICATED_STATES;
 440                 }
 441         } else
 442                 return -ENODEV;
 443
 444         if (max_idle_state > 1) {
 445                 snooze_timeout_en = true;
 446                 snooze_timeout = cpuidle_state_table[1].target_residency *
 447                                  tb_ticks_per_usec;
 448         }
 449         return 0;
 450 }
 451
 452 static int __init pseries_processor_idle_init(void)
 453 {
 454         int retval;
 455
 456         retval = pseries_idle_probe();
 457         if (retval)
 458                 return retval;
 459
 460         pseries_cpuidle_driver_init();
 461         retval = cpuidle_register(&pseries_idle_driver, NULL);
 462         if (retval) {
 463                 printk(KERN_DEBUG "Registration of pseries driver failed.\n");
 464                 return retval;
 465         }
 466
 467         retval = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
 468                                            "cpuidle/pseries:online",
 469                                            pseries_cpuidle_cpu_online, NULL);
 470         WARN_ON(retval < 0);
 471         retval = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_CPUIDLE_DEAD,
 472                                            "cpuidle/pseries:DEAD", NULL,
 473                                            pseries_cpuidle_cpu_dead);
 474         WARN_ON(retval < 0);
 475         printk(KERN_DEBUG "pseries_idle_driver registered\n");
 476         return 0;
 477 }
 478
 479 device_initcall(pseries_processor_idle_init);