Quelle  perf_event.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Xtensa Performance Monitor Module driver
 * See Tensilica Debug User's Guide for PMU registers documentation.
 *
 * Copyright (C) 2015 Cadence Design Systems Inc.
 */

#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irqdomain.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/perf_event.h>
#include <linux/platform_device.h>

#include <asm/core.h>
#include <asm/processor.h>
#include <asm/stacktrace.h>

#define XTENSA_HWVERSION_RG_2015_0 260000

#if XCHAL_HW_MIN_VERSION >= XTENSA_HWVERSION_RG_2015_0
#define XTENSA_PMU_ERI_BASE  0x00101000
#else
#define XTENSA_PMU_ERI_BASE  0x00001000
#endif

/* Global control/status for all perf counters */
#define XTENSA_PMU_PMG   XTENSA_PMU_ERI_BASE
/* Perf counter values */
#define XTENSA_PMU_PM(i)  (XTENSA_PMU_ERI_BASE + 0x80 + (i) * 4)
/* Perf counter control registers */
#define XTENSA_PMU_PMCTRL(i)  (XTENSA_PMU_ERI_BASE + 0x100 + (i) * 4)
/* Perf counter status registers */
#define XTENSA_PMU_PMSTAT(i)  (XTENSA_PMU_ERI_BASE + 0x180 + (i) * 4)

#define XTENSA_PMU_PMG_PMEN  0x1

#define XTENSA_PMU_COUNTER_MASK  0xffffffffULL
#define XTENSA_PMU_COUNTER_MAX  0x7fffffff

#define XTENSA_PMU_PMCTRL_INTEN  0x00000001
#define XTENSA_PMU_PMCTRL_KRNLCNT 0x00000008
#define XTENSA_PMU_PMCTRL_TRACELEVEL 0x000000f0
#define XTENSA_PMU_PMCTRL_SELECT_SHIFT 8
#define XTENSA_PMU_PMCTRL_SELECT 0x00001f00
#define XTENSA_PMU_PMCTRL_MASK_SHIFT 16
#define XTENSA_PMU_PMCTRL_MASK  0xffff0000

#define XTENSA_PMU_MASK(select, mask) \
 (((select) << XTENSA_PMU_PMCTRL_SELECT_SHIFT) | \
  ((mask) << XTENSA_PMU_PMCTRL_MASK_SHIFT) | \
  XTENSA_PMU_PMCTRL_TRACELEVEL | \
  XTENSA_PMU_PMCTRL_INTEN)

#define XTENSA_PMU_PMSTAT_OVFL  0x00000001
#define XTENSA_PMU_PMSTAT_INTASRT 0x00000010

struct xtensa_pmu_events {
 /* Array of events currently on this core */
 struct perf_event *event[XCHAL_NUM_PERF_COUNTERS];
 /* Bitmap of used hardware counters */
 unsigned long used_mask[BITS_TO_LONGS(XCHAL_NUM_PERF_COUNTERS)];
};
static DEFINE_PER_CPU(struct xtensa_pmu_events, xtensa_pmu_events);

static const u32 xtensa_hw_ctl[] = {
 [PERF_COUNT_HW_CPU_CYCLES]  = XTENSA_PMU_MASK(0, 0x1),
 [PERF_COUNT_HW_INSTRUCTIONS]  = XTENSA_PMU_MASK(2, 0xffff),
 [PERF_COUNT_HW_CACHE_REFERENCES] = XTENSA_PMU_MASK(10, 0x1),
 [PERF_COUNT_HW_CACHE_MISSES]  = XTENSA_PMU_MASK(12, 0x1),
 /* Taken and non-taken branches + taken loop ends */
 [PERF_COUNT_HW_BRANCH_INSTRUCTIONS] = XTENSA_PMU_MASK(2, 0x490),
 /* Instruction-related + other global stall cycles */
 [PERF_COUNT_HW_STALLED_CYCLES_FRONTEND] = XTENSA_PMU_MASK(4, 0x1ff),
 /* Data-related global stall cycles */
 [PERF_COUNT_HW_STALLED_CYCLES_BACKEND] = XTENSA_PMU_MASK(3, 0x1ff),
};

#define C(_x) PERF_COUNT_HW_CACHE_##_x

static const u32 xtensa_cache_ctl[][C(OP_MAX)][C(RESULT_MAX)] = {
 [C(L1D)] = {
  [C(OP_READ)] = {
   [C(RESULT_ACCESS)] = XTENSA_PMU_MASK(10, 0x1),
   [C(RESULT_MISS)] = XTENSA_PMU_MASK(10, 0x2),
  },
  [C(OP_WRITE)] = {
   [C(RESULT_ACCESS)] = XTENSA_PMU_MASK(11, 0x1),
   [C(RESULT_MISS)] = XTENSA_PMU_MASK(11, 0x2),
  },
 },
 [C(L1I)] = {
  [C(OP_READ)] = {
   [C(RESULT_ACCESS)] = XTENSA_PMU_MASK(8, 0x1),
   [C(RESULT_MISS)] = XTENSA_PMU_MASK(8, 0x2),
  },
 },
 [C(DTLB)] = {
  [C(OP_READ)] = {
   [C(RESULT_ACCESS)] = XTENSA_PMU_MASK(9, 0x1),
   [C(RESULT_MISS)] = XTENSA_PMU_MASK(9, 0x8),
  },
 },
 [C(ITLB)] = {
  [C(OP_READ)] = {
   [C(RESULT_ACCESS)] = XTENSA_PMU_MASK(7, 0x1),
   [C(RESULT_MISS)] = XTENSA_PMU_MASK(7, 0x8),
  },
 },
};

static int xtensa_pmu_cache_event(u64 config)
{
 unsigned int cache_type, cache_op, cache_result;
 int ret;

 cache_type = (config >>  0) & 0xff;
 cache_op = (config >>  8) & 0xff;
 cache_result = (config >> 16) & 0xff;

 if (cache_type >= ARRAY_SIZE(xtensa_cache_ctl) ||
     cache_op >= C(OP_MAX) ||
     cache_result >= C(RESULT_MAX))
  return -EINVAL;

 ret = xtensa_cache_ctl[cache_type][cache_op][cache_result];

 if (ret == 0)
  return -EINVAL;

 return ret;
}

static inline uint32_t xtensa_pmu_read_counter(int idx)
{
 return get_er(XTENSA_PMU_PM(idx));
}

static inline void xtensa_pmu_write_counter(int idx, uint32_t v)
{
 set_er(v, XTENSA_PMU_PM(idx));
}

static void xtensa_perf_event_update(struct perf_event *event,
         struct hw_perf_event *hwc, int idx)
{
 uint64_t prev_raw_count, new_raw_count;
 int64_t delta;

 do {
  prev_raw_count = local64_read(&hwc->prev_count);
  new_raw_count = xtensa_pmu_read_counter(event->hw.idx);
 } while (local64_cmpxchg(&hwc->prev_count, prev_raw_count,
     new_raw_count) != prev_raw_count);

 delta = (new_raw_count - prev_raw_count) & XTENSA_PMU_COUNTER_MASK;

 local64_add(delta, &event->count);
 local64_sub(delta, &hwc->period_left);
}

static bool xtensa_perf_event_set_period(struct perf_event *event,
      struct hw_perf_event *hwc, int idx)
{
 bool rc = false;
 s64 left;

 if (!is_sampling_event(event)) {
  left = XTENSA_PMU_COUNTER_MAX;
 } else {
  s64 period = hwc->sample_period;

  left = local64_read(&hwc->period_left);
  if (left <= -period) {
   left = period;
   local64_set(&hwc->period_left, left);
   hwc->last_period = period;
   rc = true;
  } else if (left <= 0) {
   left += period;
   local64_set(&hwc->period_left, left);
   hwc->last_period = period;
   rc = true;
  }
  if (left > XTENSA_PMU_COUNTER_MAX)
   left = XTENSA_PMU_COUNTER_MAX;
 }

 local64_set(&hwc->prev_count, -left);
 xtensa_pmu_write_counter(idx, -left);
 perf_event_update_userpage(event);

 return rc;
}

static void xtensa_pmu_enable(struct pmu *pmu)
{
 set_er(get_er(XTENSA_PMU_PMG) | XTENSA_PMU_PMG_PMEN, XTENSA_PMU_PMG);
}

static void xtensa_pmu_disable(struct pmu *pmu)
{
 set_er(get_er(XTENSA_PMU_PMG) & ~XTENSA_PMU_PMG_PMEN, XTENSA_PMU_PMG);
}

static int xtensa_pmu_event_init(struct perf_event *event)
{
 int ret;

 switch (event->attr.type) {
 case PERF_TYPE_HARDWARE:
  if (event->attr.config >= ARRAY_SIZE(xtensa_hw_ctl) ||
      xtensa_hw_ctl[event->attr.config] == 0)
   return -EINVAL;
  event->hw.config = xtensa_hw_ctl[event->attr.config];
  return 0;

 case PERF_TYPE_HW_CACHE:
  ret = xtensa_pmu_cache_event(event->attr.config);
  if (ret < 0)
   return ret;
  event->hw.config = ret;
  return 0;

 case PERF_TYPE_RAW:
  /* Not 'previous counter' select */
  if ((event->attr.config & XTENSA_PMU_PMCTRL_SELECT) ==
      (1 << XTENSA_PMU_PMCTRL_SELECT_SHIFT))
   return -EINVAL;
  event->hw.config = (event->attr.config &
        (XTENSA_PMU_PMCTRL_KRNLCNT |
         XTENSA_PMU_PMCTRL_TRACELEVEL |
         XTENSA_PMU_PMCTRL_SELECT |
         XTENSA_PMU_PMCTRL_MASK)) |
   XTENSA_PMU_PMCTRL_INTEN;
  return 0;

 default:
  return -ENOENT;
 }
}

/*
 * Starts/Stops a counter present on the PMU. The PMI handler
 * should stop the counter when perf_event_overflow() returns
 * !0. ->start() will be used to continue.
 */
static void xtensa_pmu_start(struct perf_event *event, int flags)
{
 struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 int idx = hwc->idx;

 if (WARN_ON_ONCE(idx == -1))
  return;

 if (flags & PERF_EF_RELOAD) {
  WARN_ON_ONCE(!(event->hw.state & PERF_HES_UPTODATE));
  xtensa_perf_event_set_period(event, hwc, idx);
 }

 hwc->state = 0;

 set_er(hwc->config, XTENSA_PMU_PMCTRL(idx));
}

static void xtensa_pmu_stop(struct perf_event *event, int flags)
{
 struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 int idx = hwc->idx;

 if (!(hwc->state & PERF_HES_STOPPED)) {
  set_er(0, XTENSA_PMU_PMCTRL(idx));
  set_er(get_er(XTENSA_PMU_PMSTAT(idx)),
         XTENSA_PMU_PMSTAT(idx));
  hwc->state |= PERF_HES_STOPPED;
 }

 if ((flags & PERF_EF_UPDATE) &&
     !(event->hw.state & PERF_HES_UPTODATE)) {
  xtensa_perf_event_update(event, &event->hw, idx);
  event->hw.state |= PERF_HES_UPTODATE;
 }
}

/*
 * Adds/Removes a counter to/from the PMU, can be done inside
 * a transaction, see the ->*_txn() methods.
 */
static int xtensa_pmu_add(struct perf_event *event, int flags)
{
 struct xtensa_pmu_events *ev = this_cpu_ptr(&xtensa_pmu_events);
 struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 int idx = hwc->idx;

 if (__test_and_set_bit(idx, ev->used_mask)) {
  idx = find_first_zero_bit(ev->used_mask,
       XCHAL_NUM_PERF_COUNTERS);
  if (idx == XCHAL_NUM_PERF_COUNTERS)
   return -EAGAIN;

  __set_bit(idx, ev->used_mask);
  hwc->idx = idx;
 }
 ev->event[idx] = event;

 hwc->state = PERF_HES_UPTODATE | PERF_HES_STOPPED;

 if (flags & PERF_EF_START)
  xtensa_pmu_start(event, PERF_EF_RELOAD);

 perf_event_update_userpage(event);
 return 0;
}

static void xtensa_pmu_del(struct perf_event *event, int flags)
{
 struct xtensa_pmu_events *ev = this_cpu_ptr(&xtensa_pmu_events);

 xtensa_pmu_stop(event, PERF_EF_UPDATE);
 __clear_bit(event->hw.idx, ev->used_mask);
 perf_event_update_userpage(event);
}

static void xtensa_pmu_read(struct perf_event *event)
{
 xtensa_perf_event_update(event, &event->hw, event->hw.idx);
}

static int callchain_trace(struct stackframe *frame, void *data)
{
 struct perf_callchain_entry_ctx *entry = data;

 perf_callchain_store(entry, frame->pc);
 return 0;
}

void perf_callchain_kernel(struct perf_callchain_entry_ctx *entry,
      struct pt_regs *regs)
{
 xtensa_backtrace_kernel(regs, entry->max_stack,
    callchain_trace, NULL, entry);
}

void perf_callchain_user(struct perf_callchain_entry_ctx *entry,
    struct pt_regs *regs)
{
 xtensa_backtrace_user(regs, entry->max_stack,
         callchain_trace, entry);
}

void perf_event_print_debug(void)
{
 unsigned long flags;
 unsigned i;

 local_irq_save(flags);
 pr_info("CPU#%d: PMG: 0x%08lx\n", smp_processor_id(),
  get_er(XTENSA_PMU_PMG));
 for (i = 0; i < XCHAL_NUM_PERF_COUNTERS; ++i)
  pr_info("PM%d: 0x%08lx, PMCTRL%d: 0x%08lx, PMSTAT%d: 0x%08lx\n",
   i, get_er(XTENSA_PMU_PM(i)),
   i, get_er(XTENSA_PMU_PMCTRL(i)),
   i, get_er(XTENSA_PMU_PMSTAT(i)));
 local_irq_restore(flags);
}

irqreturn_t xtensa_pmu_irq_handler(int irq, void *dev_id)
{
 irqreturn_t rc = IRQ_NONE;
 struct xtensa_pmu_events *ev = this_cpu_ptr(&xtensa_pmu_events);
 unsigned i;

 for_each_set_bit(i, ev->used_mask, XCHAL_NUM_PERF_COUNTERS) {
  uint32_t v = get_er(XTENSA_PMU_PMSTAT(i));
  struct perf_event *event = ev->event[i];
  struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
  u64 last_period;

  if (!(v & XTENSA_PMU_PMSTAT_OVFL))
   continue;

  set_er(v, XTENSA_PMU_PMSTAT(i));
  xtensa_perf_event_update(event, hwc, i);
  last_period = hwc->last_period;
  if (xtensa_perf_event_set_period(event, hwc, i)) {
   struct perf_sample_data data;
   struct pt_regs *regs = get_irq_regs();

   perf_sample_data_init(&data, 0, last_period);
   perf_event_overflow(event, &data, regs);
  }

  rc = IRQ_HANDLED;
 }
 return rc;
}

static struct pmu xtensa_pmu = {
 .pmu_enable = xtensa_pmu_enable,
 .pmu_disable = xtensa_pmu_disable,
 .event_init = xtensa_pmu_event_init,
 .add = xtensa_pmu_add,
 .del = xtensa_pmu_del,
 .start = xtensa_pmu_start,
 .stop = xtensa_pmu_stop,
 .read = xtensa_pmu_read,
};

static int xtensa_pmu_setup(unsigned int cpu)
{
 unsigned i;

 set_er(0, XTENSA_PMU_PMG);
 for (i = 0; i < XCHAL_NUM_PERF_COUNTERS; ++i) {
  set_er(0, XTENSA_PMU_PMCTRL(i));
  set_er(get_er(XTENSA_PMU_PMSTAT(i)), XTENSA_PMU_PMSTAT(i));
 }
 return 0;
}

static int __init xtensa_pmu_init(void)
{
 int ret;
 int irq = irq_create_mapping(NULL, XCHAL_PROFILING_INTERRUPT);

 ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_PERF_XTENSA_STARTING,
    "perf/xtensa:starting", xtensa_pmu_setup,
    NULL);
 if (ret) {
  pr_err("xtensa_pmu: failed to register CPU-hotplug.\n");
  return ret;
 }
#if XTENSA_FAKE_NMI
 enable_irq(irq);
#else
 ret = request_irq(irq, xtensa_pmu_irq_handler, IRQF_PERCPU,
     "pmu", NULL);
 if (ret < 0)
  return ret;
#endif

 ret = perf_pmu_register(&xtensa_pmu, "cpu", PERF_TYPE_RAW);
 if (ret)
  free_irq(irq, NULL);

 return ret;
}
early_initcall(xtensa_pmu_init);