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.
  11  */
  12 #define pr_fmt(fmt) "hw perfevents: " fmt
  13
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/platform_device.h>
  16 #include <linux/pm_runtime.h>
  17 #include <linux/irq.h>
  18 #include <linux/irqdesc.h>
  19
  20 #include <asm/irq_regs.h>
  21 #include <asm/pmu.h>
  22
  23 static int
  24 armpmu_map_cache_event(const unsigned (*cache_map)
  25                                       [PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX]
  26                                       [PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX]
  27                                       [PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX],
  28                        u64 config)
  29 {
  30         unsigned int cache_type, cache_op, cache_result, ret;
  31
  32         cache_type = (config >>  0) & 0xff;
  33         if (cache_type >= PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX)
  34                 return -EINVAL;
  35
  36         cache_op = (config >>  8) & 0xff;
  37         if (cache_op >= PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX)
  38                 return -EINVAL;
  39
  40         cache_result = (config >> 16) & 0xff;
  41         if (cache_result >= PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX)
  42                 return -EINVAL;
  43
  44         ret = (int)(*cache_map)[cache_type][cache_op][cache_result];
  45
  46         if (ret == CACHE_OP_UNSUPPORTED)
  47                 return -ENOENT;
  48
  49         return ret;
  50 }
  51
  52 static int
  53 armpmu_map_hw_event(const unsigned (*event_map)[PERF_COUNT_HW_MAX], u64 config)
  54 {
  55         int mapping;
  56
  57         if (config >= PERF_COUNT_HW_MAX)
  58                 return -EINVAL;
  59
  60         mapping = (*event_map)[config];
  61         return mapping == HW_OP_UNSUPPORTED ? -ENOENT : mapping;
  62 }
  63
  64 static int
  65 armpmu_map_raw_event(u32 raw_event_mask, u64 config)
  66 {
  67         return (int)(config & raw_event_mask);
  68 }
  69
  70 int
  71 armpmu_map_event(struct perf_event *event,
  72                  const unsigned (*event_map)[PERF_COUNT_HW_MAX],
  73                  const unsigned (*cache_map)
  74                                 [PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX]
  75                                 [PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX]
  76                                 [PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX],
  77                  u32 raw_event_mask)
  78 {
  79         u64 config = event->attr.config;
  80         int type = event->attr.type;
  81
  82         if (type == event->pmu->type)
  83                 return armpmu_map_raw_event(raw_event_mask, config);
  84
  85         switch (type) {
  86         case PERF_TYPE_HARDWARE:
  87                 return armpmu_map_hw_event(event_map, config);
  88         case PERF_TYPE_HW_CACHE:
  89                 return armpmu_map_cache_event(cache_map, config);
  90         case PERF_TYPE_RAW:
  91                 return armpmu_map_raw_event(raw_event_mask, config);
  92         }
  93
  94         return -ENOENT;
  95 }
  96
  97 int armpmu_event_set_period(struct perf_event *event)
  98 {
  99         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 100         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 101         s64 left = local64_read(&hwc->period_left);
 102         s64 period = hwc->sample_period;
 103         int ret = 0;
 104
 105         if (unlikely(left <= -period)) {
 106                 left = period;
 107                 local64_set(&hwc->period_left, left);
 108                 hwc->last_period = period;
 109                 ret = 1;
 110         }
 111
 112         if (unlikely(left <= 0)) {
 113                 left += period;
 114                 local64_set(&hwc->period_left, left);
 115                 hwc->last_period = period;
 116                 ret = 1;
 117         }
 118
 119         /*
 120          * Limit the maximum period to prevent the counter value
 121          * from overtaking the one we are about to program. In
 122          * effect we are reducing max_period to account for
 123          * interrupt latency (and we are being very conservative).
 124          */
 125         if (left > (armpmu->max_period >> 1))
 126                 left = armpmu->max_period >> 1;
 127
 128         local64_set(&hwc->prev_count, (u64)-left);
 129
 130         armpmu->write_counter(event, (u64)(-left) & 0xffffffff);
 131
 132         perf_event_update_userpage(event);
 133
 134         return ret;
 135 }
 136
 137 u64 armpmu_event_update(struct perf_event *event)
 138 {
 139         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 140         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 141         u64 delta, prev_raw_count, new_raw_count;
 142
 143 again:
 144         prev_raw_count = local64_read(&hwc->prev_count);
 145         new_raw_count = armpmu->read_counter(event);
 146
 147         if (local64_cmpxchg(&hwc->prev_count, prev_raw_count,
 148                              new_raw_count) != prev_raw_count)
 149                 goto again;
 150
 151         delta = (new_raw_count - prev_raw_count) & armpmu->max_period;
 152
 153         local64_add(delta, &event->count);
 154         local64_sub(delta, &hwc->period_left);
 155
 156         return new_raw_count;
 157 }
 158
 159 static void
 160 armpmu_read(struct perf_event *event)
 161 {
 162         armpmu_event_update(event);
 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(event);
 177                 armpmu_event_update(event);
 178                 hwc->state |= PERF_HES_STOPPED | PERF_HES_UPTODATE;
 179         }
 180 }
 181
 182 static void armpmu_start(struct perf_event *event, int flags)
 183 {
 184         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 185         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 186
 187         /*
 188          * ARM pmu always has to reprogram the period, so ignore
 189          * PERF_EF_RELOAD, see the comment below.
 190          */
 191         if (flags & PERF_EF_RELOAD)
 192                 WARN_ON_ONCE(!(hwc->state & PERF_HES_UPTODATE));
 193
 194         hwc->state = 0;
 195         /*
 196          * Set the period again. Some counters can't be stopped, so when we
 197          * were stopped we simply disabled the IRQ source and the counter
 198          * may have been left counting. If we don't do this step then we may
 199          * get an interrupt too soon or *way* too late if the overflow has
 200          * happened since disabling.
 201          */
 202         armpmu_event_set_period(event);
 203         armpmu->enable(event);
 204 }
 205
 206 static void
 207 armpmu_del(struct perf_event *event, int flags)
 208 {
 209         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 210         struct pmu_hw_events *hw_events = this_cpu_ptr(armpmu->hw_events);
 211         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 212         int idx = hwc->idx;
 213
 214         armpmu_stop(event, PERF_EF_UPDATE);
 215         hw_events->events[idx] = NULL;
 216         clear_bit(idx, hw_events->used_mask);
 217         if (armpmu->clear_event_idx)
 218                 armpmu->clear_event_idx(hw_events, event);
 219
 220         perf_event_update_userpage(event);
 221 }
 222
 223 static int
 224 armpmu_add(struct perf_event *event, int flags)
 225 {
 226         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 227         struct pmu_hw_events *hw_events = this_cpu_ptr(armpmu->hw_events);
 228         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 229         int idx;
 230         int err = 0;
 231
 232         perf_pmu_disable(event->pmu);
 233
 234         /* If we don't have a space for the counter then finish early. */
 235         idx = armpmu->get_event_idx(hw_events, event);
 236         if (idx < 0) {
 237                 err = idx;
 238                 goto out;
 239         }
 240
 241         /*
 242          * If there is an event in the counter we are going to use then make
 243          * sure it is disabled.
 244          */
 245         event->hw.idx = idx;
 246         armpmu->disable(event);
 247         hw_events->events[idx] = event;
 248
 249         hwc->state = PERF_HES_STOPPED | PERF_HES_UPTODATE;
 250         if (flags & PERF_EF_START)
 251                 armpmu_start(event, PERF_EF_RELOAD);
 252
 253         /* Propagate our changes to the userspace mapping. */
 254         perf_event_update_userpage(event);
 255
 256 out:
 257         perf_pmu_enable(event->pmu);
 258         return err;
 259 }
 260
 261 static int
 262 validate_event(struct pmu_hw_events *hw_events,
 263                struct perf_event *event)
 264 {
 265         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 266
 267         if (is_software_event(event))
 268                 return 1;
 269
 270         if (event->state < PERF_EVENT_STATE_OFF)
 271                 return 1;
 272
 273         if (event->state == PERF_EVENT_STATE_OFF && !event->attr.enable_on_exec)
 274                 return 1;
 275
 276         return armpmu->get_event_idx(hw_events, event) >= 0;
 277 }
 278
 279 static int
 280 validate_group(struct perf_event *event)
 281 {
 282         struct perf_event *sibling, *leader = event->group_leader;
 283         struct pmu_hw_events fake_pmu;
 284
 285         /*
 286          * Initialise the fake PMU. We only need to populate the
 287          * used_mask for the purposes of validation.
 288          */
 289         memset(&fake_pmu.used_mask, 0, sizeof(fake_pmu.used_mask));
 290
 291         if (!validate_event(&fake_pmu, leader))
 292                 return -EINVAL;
 293
 294         list_for_each_entry(sibling, &leader->sibling_list, group_entry) {
 295                 if (!validate_event(&fake_pmu, sibling))
 296                         return -EINVAL;
 297         }
 298
 299         if (!validate_event(&fake_pmu, event))
 300                 return -EINVAL;
 301
 302         return 0;
 303 }
 304
 305 static irqreturn_t armpmu_dispatch_irq(int irq, void *dev)
 306 {
 307         struct arm_pmu *armpmu;
 308         struct platform_device *plat_device;
 309         struct arm_pmu_platdata *plat;
 310         int ret;
 311         u64 start_clock, finish_clock;
 312
 313         /*
 314          * we request the IRQ with a (possibly percpu) struct arm_pmu**, but
 315          * the handlers expect a struct arm_pmu*. The percpu_irq framework will
 316          * do any necessary shifting, we just need to perform the first
 317          * dereference.
 318          */
 319         armpmu = *(void **)dev;
 320         plat_device = armpmu->plat_device;
 321         plat = dev_get_platdata(&plat_device->dev);
 322
 323         start_clock = sched_clock();
 324         if (plat && plat->handle_irq)
 325                 ret = plat->handle_irq(irq, armpmu, armpmu->handle_irq);
 326         else
 327                 ret = armpmu->handle_irq(irq, armpmu);
 328         finish_clock = sched_clock();
 329
 330         perf_sample_event_took(finish_clock - start_clock);
 331         return ret;
 332 }
 333
 334 static void
 335 armpmu_release_hardware(struct arm_pmu *armpmu)
 336 {
 337         armpmu->free_irq(armpmu);
 338         pm_runtime_put_sync(&armpmu->plat_device->dev);
 339 }
 340
 341 static int
 342 armpmu_reserve_hardware(struct arm_pmu *armpmu)
 343 {
 344         int err;
 345         struct platform_device *pmu_device = armpmu->plat_device;
 346
 347         if (!pmu_device)
 348                 return -ENODEV;
 349
 350         pm_runtime_get_sync(&pmu_device->dev);
 351         err = armpmu->request_irq(armpmu, armpmu_dispatch_irq);
 352         if (err) {
 353                 armpmu_release_hardware(armpmu);
 354                 return err;
 355         }
 356
 357         return 0;
 358 }
 359
 360 static void
 361 hw_perf_event_destroy(struct perf_event *event)
 362 {
 363         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 364         atomic_t *active_events  = &armpmu->active_events;
 365         struct mutex *pmu_reserve_mutex = &armpmu->reserve_mutex;
 366
 367         if (atomic_dec_and_mutex_lock(active_events, pmu_reserve_mutex)) {
 368                 armpmu_release_hardware(armpmu);
 369                 mutex_unlock(pmu_reserve_mutex);
 370         }
 371 }
 372
 373 static int
 374 event_requires_mode_exclusion(struct perf_event_attr *attr)
 375 {
 376         return attr->exclude_idle || attr->exclude_user ||
 377                attr->exclude_kernel || attr->exclude_hv;
 378 }
 379
 380 static int
 381 __hw_perf_event_init(struct perf_event *event)
 382 {
 383         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 384         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 385         int mapping;
 386
 387         mapping = armpmu->map_event(event);
 388
 389         if (mapping < 0) {
 390                 pr_debug("event %x:%llx not supported\n", event->attr.type,
 391                          event->attr.config);
 392                 return mapping;
 393         }
 394
 395         /*
 396          * We don't assign an index until we actually place the event onto
 397          * hardware. Use -1 to signify that we haven't decided where to put it
 398          * yet. For SMP systems, each core has it's own PMU so we can't do any
 399          * clever allocation or constraints checking at this point.
 400          */
 401         hwc->idx                = -1;
 402         hwc->config_base        = 0;
 403         hwc->config             = 0;
 404         hwc->event_base         = 0;
 405
 406         /*
 407          * Check whether we need to exclude the counter from certain modes.
 408          */
 409         if ((!armpmu->set_event_filter ||
 410              armpmu->set_event_filter(hwc, &event->attr)) &&
 411              event_requires_mode_exclusion(&event->attr)) {
 412                 pr_debug("ARM performance counters do not support "
 413                          "mode exclusion\n");
 414                 return -EOPNOTSUPP;
 415         }
 416
 417         /*
 418          * Store the event encoding into the config_base field.
 419          */
 420         hwc->config_base            |= (unsigned long)mapping;
 421
 422         if (!is_sampling_event(event)) {
 423                 /*
 424                  * For non-sampling runs, limit the sample_period to half
 425                  * of the counter width. That way, the new counter value
 426                  * is far less likely to overtake the previous one unless
 427                  * you have some serious IRQ latency issues.
 428                  */
 429                 hwc->sample_period  = armpmu->max_period >> 1;
 430                 hwc->last_period    = hwc->sample_period;
 431                 local64_set(&hwc->period_left, hwc->sample_period);
 432         }
 433
 434         if (event->group_leader != event) {
 435                 if (validate_group(event) != 0)
 436                         return -EINVAL;
 437         }
 438
 439         return 0;
 440 }
 441
 442 static int armpmu_event_init(struct perf_event *event)
 443 {
 444         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 445         int err = 0;
 446         atomic_t *active_events = &armpmu->active_events;
 447
 448         /* does not support taken branch sampling */
 449         if (has_branch_stack(event))
 450                 return -EOPNOTSUPP;
 451
 452         if (armpmu->map_event(event) == -ENOENT)
 453                 return -ENOENT;
 454
 455         event->destroy = hw_perf_event_destroy;
 456
 457         if (!atomic_inc_not_zero(active_events)) {
 458                 mutex_lock(&armpmu->reserve_mutex);
 459                 if (atomic_read(active_events) == 0)
 460                         err = armpmu_reserve_hardware(armpmu);
 461
 462                 if (!err)
 463                         atomic_inc(active_events);
 464                 mutex_unlock(&armpmu->reserve_mutex);
 465         }
 466
 467         if (err)
 468                 return err;
 469
 470         err = __hw_perf_event_init(event);
 471         if (err)
 472                 hw_perf_event_destroy(event);
 473
 474         return err;
 475 }
 476
 477 static void armpmu_enable(struct pmu *pmu)
 478 {
 479         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(pmu);
 480         struct pmu_hw_events *hw_events = this_cpu_ptr(armpmu->hw_events);
 481         int enabled = bitmap_weight(hw_events->used_mask, armpmu->num_events);
 482
 483         if (enabled)
 484                 armpmu->start(armpmu);
 485 }
 486
 487 static void armpmu_disable(struct pmu *pmu)
 488 {
 489         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(pmu);
 490         armpmu->stop(armpmu);
 491 }
 492
 493 #ifdef CONFIG_PM
 494 static int armpmu_runtime_resume(struct device *dev)
 495 {
 496         struct arm_pmu_platdata *plat = dev_get_platdata(dev);
 497
 498         if (plat && plat->runtime_resume)
 499                 return plat->runtime_resume(dev);
 500
 501         return 0;
 502 }
 503
 504 static int armpmu_runtime_suspend(struct device *dev)
 505 {
 506         struct arm_pmu_platdata *plat = dev_get_platdata(dev);
 507
 508         if (plat && plat->runtime_suspend)
 509                 return plat->runtime_suspend(dev);
 510
 511         return 0;
 512 }
 513 #endif
 514
 515 const struct dev_pm_ops armpmu_dev_pm_ops = {
 516         SET_RUNTIME_PM_OPS(armpmu_runtime_suspend, armpmu_runtime_resume, NULL)
 517 };
 518
 519 static void armpmu_init(struct arm_pmu *armpmu)
 520 {
 521         atomic_set(&armpmu->active_events, 0);
 522         mutex_init(&armpmu->reserve_mutex);
 523
 524         armpmu->pmu = (struct pmu) {
 525                 .pmu_enable     = armpmu_enable,
 526                 .pmu_disable    = armpmu_disable,
 527                 .event_init     = armpmu_event_init,
 528                 .add            = armpmu_add,
 529                 .del            = armpmu_del,
 530                 .start          = armpmu_start,
 531                 .stop           = armpmu_stop,
 532                 .read           = armpmu_read,
 533         };
 534 }
 535
 536 int armpmu_register(struct arm_pmu *armpmu, int type)
 537 {
 538         armpmu_init(armpmu);
 539         pm_runtime_enable(&armpmu->plat_device->dev);
 540         pr_info("enabled with %s PMU driver, %d counters available\n",
 541                         armpmu->name, armpmu->num_events);
 542         return perf_pmu_register(&armpmu->pmu, armpmu->name, type);
 543 }
 544