]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - arch/arm/kernel/perf_event.c
ARM: 6834/1: perf: reset counters on all CPUs during initialisation
[~andy/linux] / 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/interrupt.h>
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/perf_event.h>
19 #include <linux/platform_device.h>
20 #include <linux/spinlock.h>
21 #include <linux/uaccess.h>
22
23 #include <asm/cputype.h>
24 #include <asm/irq.h>
25 #include <asm/irq_regs.h>
26 #include <asm/pmu.h>
27 #include <asm/stacktrace.h>
28
29 static struct platform_device *pmu_device;
30
31 /*
32  * Hardware lock to serialize accesses to PMU registers. Needed for the
33  * read/modify/write sequences.
34  */
35 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(pmu_lock);
36
37 /*
38  * ARMv6 supports a maximum of 3 events, starting from index 1. If we add
39  * another platform that supports more, we need to increase this to be the
40  * largest of all platforms.
41  *
42  * ARMv7 supports up to 32 events:
43  *  cycle counter CCNT + 31 events counters CNT0..30.
44  *  Cortex-A8 has 1+4 counters, Cortex-A9 has 1+6 counters.
45  */
46 #define ARMPMU_MAX_HWEVENTS             33
47
48 /* The events for a given CPU. */
49 struct cpu_hw_events {
50         /*
51          * The events that are active on the CPU for the given index. Index 0
52          * is reserved.
53          */
54         struct perf_event       *events[ARMPMU_MAX_HWEVENTS];
55
56         /*
57          * A 1 bit for an index indicates that the counter is being used for
58          * an event. A 0 means that the counter can be used.
59          */
60         unsigned long           used_mask[BITS_TO_LONGS(ARMPMU_MAX_HWEVENTS)];
61
62         /*
63          * A 1 bit for an index indicates that the counter is actively being
64          * used.
65          */
66         unsigned long           active_mask[BITS_TO_LONGS(ARMPMU_MAX_HWEVENTS)];
67 };
68 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_hw_events, cpu_hw_events);
69
70 struct arm_pmu {
71         enum arm_perf_pmu_ids id;
72         const char      *name;
73         irqreturn_t     (*handle_irq)(int irq_num, void *dev);
74         void            (*enable)(struct hw_perf_event *evt, int idx);
75         void            (*disable)(struct hw_perf_event *evt, int idx);
76         int             (*get_event_idx)(struct cpu_hw_events *cpuc,
77                                          struct hw_perf_event *hwc);
78         u32             (*read_counter)(int idx);
79         void            (*write_counter)(int idx, u32 val);
80         void            (*start)(void);
81         void            (*stop)(void);
82         void            (*reset)(void *);
83         const unsigned  (*cache_map)[PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX]
84                                     [PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX]
85                                     [PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX];
86         const unsigned  (*event_map)[PERF_COUNT_HW_MAX];
87         u32             raw_event_mask;
88         int             num_events;
89         u64             max_period;
90 };
91
92 /* Set at runtime when we know what CPU type we are. */
93 static const struct arm_pmu *armpmu;
94
95 enum arm_perf_pmu_ids
96 armpmu_get_pmu_id(void)
97 {
98         int id = -ENODEV;
99
100         if (armpmu != NULL)
101                 id = armpmu->id;
102
103         return id;
104 }
105 EXPORT_SYMBOL_GPL(armpmu_get_pmu_id);
106
107 int
108 armpmu_get_max_events(void)
109 {
110         int max_events = 0;
111
112         if (armpmu != NULL)
113                 max_events = armpmu->num_events;
114
115         return max_events;
116 }
117 EXPORT_SYMBOL_GPL(armpmu_get_max_events);
118
119 int perf_num_counters(void)
120 {
121         return armpmu_get_max_events();
122 }
123 EXPORT_SYMBOL_GPL(perf_num_counters);
124
125 #define HW_OP_UNSUPPORTED               0xFFFF
126
127 #define C(_x) \
128         PERF_COUNT_HW_CACHE_##_x
129
130 #define CACHE_OP_UNSUPPORTED            0xFFFF
131
132 static int
133 armpmu_map_cache_event(u64 config)
134 {
135         unsigned int cache_type, cache_op, cache_result, ret;
136
137         cache_type = (config >>  0) & 0xff;
138         if (cache_type >= PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX)
139                 return -EINVAL;
140
141         cache_op = (config >>  8) & 0xff;
142         if (cache_op >= PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX)
143                 return -EINVAL;
144
145         cache_result = (config >> 16) & 0xff;
146         if (cache_result >= PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX)
147                 return -EINVAL;
148
149         ret = (int)(*armpmu->cache_map)[cache_type][cache_op][cache_result];
150
151         if (ret == CACHE_OP_UNSUPPORTED)
152                 return -ENOENT;
153
154         return ret;
155 }
156
157 static int
158 armpmu_map_event(u64 config)
159 {
160         int mapping = (*armpmu->event_map)[config];
161         return mapping == HW_OP_UNSUPPORTED ? -EOPNOTSUPP : mapping;
162 }
163
164 static int
165 armpmu_map_raw_event(u64 config)
166 {
167         return (int)(config & armpmu->raw_event_mask);
168 }
169
170 static int
171 armpmu_event_set_period(struct perf_event *event,
172                         struct hw_perf_event *hwc,
173                         int idx)
174 {
175         s64 left = local64_read(&hwc->period_left);
176         s64 period = hwc->sample_period;
177         int ret = 0;
178
179         if (unlikely(left <= -period)) {
180                 left = period;
181                 local64_set(&hwc->period_left, left);
182                 hwc->last_period = period;
183                 ret = 1;
184         }
185
186         if (unlikely(left <= 0)) {
187                 left += period;
188                 local64_set(&hwc->period_left, left);
189                 hwc->last_period = period;
190                 ret = 1;
191         }
192
193         if (left > (s64)armpmu->max_period)
194                 left = armpmu->max_period;
195
196         local64_set(&hwc->prev_count, (u64)-left);
197
198         armpmu->write_counter(idx, (u64)(-left) & 0xffffffff);
199
200         perf_event_update_userpage(event);
201
202         return ret;
203 }
204
205 static u64
206 armpmu_event_update(struct perf_event *event,
207                     struct hw_perf_event *hwc,
208                     int idx)
209 {
210         int shift = 64 - 32;
211         s64 prev_raw_count, new_raw_count;
212         u64 delta;
213
214 again:
215         prev_raw_count = local64_read(&hwc->prev_count);
216         new_raw_count = armpmu->read_counter(idx);
217
218         if (local64_cmpxchg(&hwc->prev_count, prev_raw_count,
219                              new_raw_count) != prev_raw_count)
220                 goto again;
221
222         delta = (new_raw_count << shift) - (prev_raw_count << shift);
223         delta >>= shift;
224
225         local64_add(delta, &event->count);
226         local64_sub(delta, &hwc->period_left);
227
228         return new_raw_count;
229 }
230
231 static void
232 armpmu_read(struct perf_event *event)
233 {
234         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
235
236         /* Don't read disabled counters! */
237         if (hwc->idx < 0)
238                 return;
239
240         armpmu_event_update(event, hwc, hwc->idx);
241 }
242
243 static void
244 armpmu_stop(struct perf_event *event, int flags)
245 {
246         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
247
248         if (!armpmu)
249                 return;
250
251         /*
252          * ARM pmu always has to update the counter, so ignore
253          * PERF_EF_UPDATE, see comments in armpmu_start().
254          */
255         if (!(hwc->state & PERF_HES_STOPPED)) {
256                 armpmu->disable(hwc, hwc->idx);
257                 barrier(); /* why? */
258                 armpmu_event_update(event, hwc, hwc->idx);
259                 hwc->state |= PERF_HES_STOPPED | PERF_HES_UPTODATE;
260         }
261 }
262
263 static void
264 armpmu_start(struct perf_event *event, int flags)
265 {
266         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
267
268         if (!armpmu)
269                 return;
270
271         /*
272          * ARM pmu always has to reprogram the period, so ignore
273          * PERF_EF_RELOAD, see the comment below.
274          */
275         if (flags & PERF_EF_RELOAD)
276                 WARN_ON_ONCE(!(hwc->state & PERF_HES_UPTODATE));
277
278         hwc->state = 0;
279         /*
280          * Set the period again. Some counters can't be stopped, so when we
281          * were stopped we simply disabled the IRQ source and the counter
282          * may have been left counting. If we don't do this step then we may
283          * get an interrupt too soon or *way* too late if the overflow has
284          * happened since disabling.
285          */
286         armpmu_event_set_period(event, hwc, hwc->idx);
287         armpmu->enable(hwc, hwc->idx);
288 }
289
290 static void
291 armpmu_del(struct perf_event *event, int flags)
292 {
293         struct cpu_hw_events *cpuc = &__get_cpu_var(cpu_hw_events);
294         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
295         int idx = hwc->idx;
296
297         WARN_ON(idx < 0);
298
299         clear_bit(idx, cpuc->active_mask);
300         armpmu_stop(event, PERF_EF_UPDATE);
301         cpuc->events[idx] = NULL;
302         clear_bit(idx, cpuc->used_mask);
303
304         perf_event_update_userpage(event);
305 }
306
307 static int
308 armpmu_add(struct perf_event *event, int flags)
309 {
310         struct cpu_hw_events *cpuc = &__get_cpu_var(cpu_hw_events);
311         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
312         int idx;
313         int err = 0;
314
315         perf_pmu_disable(event->pmu);
316
317         /* If we don't have a space for the counter then finish early. */
318         idx = armpmu->get_event_idx(cpuc, hwc);
319         if (idx < 0) {
320                 err = idx;
321                 goto out;
322         }
323
324         /*
325          * If there is an event in the counter we are going to use then make
326          * sure it is disabled.
327          */
328         event->hw.idx = idx;
329         armpmu->disable(hwc, idx);
330         cpuc->events[idx] = event;
331         set_bit(idx, cpuc->active_mask);
332
333         hwc->state = PERF_HES_STOPPED | PERF_HES_UPTODATE;
334         if (flags & PERF_EF_START)
335                 armpmu_start(event, PERF_EF_RELOAD);
336
337         /* Propagate our changes to the userspace mapping. */
338         perf_event_update_userpage(event);
339
340 out:
341         perf_pmu_enable(event->pmu);
342         return err;
343 }
344
345 static struct pmu pmu;
346
347 static int
348 validate_event(struct cpu_hw_events *cpuc,
349                struct perf_event *event)
350 {
351         struct hw_perf_event fake_event = event->hw;
352
353         if (event->pmu != &pmu || event->state <= PERF_EVENT_STATE_OFF)
354                 return 1;
355
356         return armpmu->get_event_idx(cpuc, &fake_event) >= 0;
357 }
358
359 static int
360 validate_group(struct perf_event *event)
361 {
362         struct perf_event *sibling, *leader = event->group_leader;
363         struct cpu_hw_events fake_pmu;
364
365         memset(&fake_pmu, 0, sizeof(fake_pmu));
366
367         if (!validate_event(&fake_pmu, leader))
368                 return -ENOSPC;
369
370         list_for_each_entry(sibling, &leader->sibling_list, group_entry) {
371                 if (!validate_event(&fake_pmu, sibling))
372                         return -ENOSPC;
373         }
374
375         if (!validate_event(&fake_pmu, event))
376                 return -ENOSPC;
377
378         return 0;
379 }
380
381 static irqreturn_t armpmu_platform_irq(int irq, void *dev)
382 {
383         struct arm_pmu_platdata *plat = dev_get_platdata(&pmu_device->dev);
384
385         return plat->handle_irq(irq, dev, armpmu->handle_irq);
386 }
387
388 static int
389 armpmu_reserve_hardware(void)
390 {
391         struct arm_pmu_platdata *plat;
392         irq_handler_t handle_irq;
393         int i, err = -ENODEV, irq;
394
395         pmu_device = reserve_pmu(ARM_PMU_DEVICE_CPU);
396         if (IS_ERR(pmu_device)) {
397                 pr_warning("unable to reserve pmu\n");
398                 return PTR_ERR(pmu_device);
399         }
400
401         init_pmu(ARM_PMU_DEVICE_CPU);
402
403         plat = dev_get_platdata(&pmu_device->dev);
404         if (plat && plat->handle_irq)
405                 handle_irq = armpmu_platform_irq;
406         else
407                 handle_irq = armpmu->handle_irq;
408
409         if (pmu_device->num_resources < 1) {
410                 pr_err("no irqs for PMUs defined\n");
411                 return -ENODEV;
412         }
413
414         for (i = 0; i < pmu_device->num_resources; ++i) {
415                 irq = platform_get_irq(pmu_device, i);
416                 if (irq < 0)
417                         continue;
418
419                 err = request_irq(irq, handle_irq,
420                                   IRQF_DISABLED | IRQF_NOBALANCING,
421                                   "armpmu", NULL);
422                 if (err) {
423                         pr_warning("unable to request IRQ%d for ARM perf "
424                                 "counters\n", irq);
425                         break;
426                 }
427         }
428
429         if (err) {
430                 for (i = i - 1; i >= 0; --i) {
431                         irq = platform_get_irq(pmu_device, i);
432                         if (irq >= 0)
433                                 free_irq(irq, NULL);
434                 }
435                 release_pmu(pmu_device);
436                 pmu_device = NULL;
437         }
438
439         return err;
440 }
441
442 static void
443 armpmu_release_hardware(void)
444 {
445         int i, irq;
446
447         for (i = pmu_device->num_resources - 1; i >= 0; --i) {
448                 irq = platform_get_irq(pmu_device, i);
449                 if (irq >= 0)
450                         free_irq(irq, NULL);
451         }
452         armpmu->stop();
453
454         release_pmu(pmu_device);
455         pmu_device = NULL;
456 }
457
458 static atomic_t active_events = ATOMIC_INIT(0);
459 static DEFINE_MUTEX(pmu_reserve_mutex);
460
461 static void
462 hw_perf_event_destroy(struct perf_event *event)
463 {
464         if (atomic_dec_and_mutex_lock(&active_events, &pmu_reserve_mutex)) {
465                 armpmu_release_hardware();
466                 mutex_unlock(&pmu_reserve_mutex);
467         }
468 }
469
470 static int
471 __hw_perf_event_init(struct perf_event *event)
472 {
473         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
474         int mapping, err;
475
476         /* Decode the generic type into an ARM event identifier. */
477         if (PERF_TYPE_HARDWARE == event->attr.type) {
478                 mapping = armpmu_map_event(event->attr.config);
479         } else if (PERF_TYPE_HW_CACHE == event->attr.type) {
480                 mapping = armpmu_map_cache_event(event->attr.config);
481         } else if (PERF_TYPE_RAW == event->attr.type) {
482                 mapping = armpmu_map_raw_event(event->attr.config);
483         } else {
484                 pr_debug("event type %x not supported\n", event->attr.type);
485                 return -EOPNOTSUPP;
486         }
487
488         if (mapping < 0) {
489                 pr_debug("event %x:%llx not supported\n", event->attr.type,
490                          event->attr.config);
491                 return mapping;
492         }
493
494         /*
495          * Check whether we need to exclude the counter from certain modes.
496          * The ARM performance counters are on all of the time so if someone
497          * has asked us for some excludes then we have to fail.
498          */
499         if (event->attr.exclude_kernel || event->attr.exclude_user ||
500             event->attr.exclude_hv || event->attr.exclude_idle) {
501                 pr_debug("ARM performance counters do not support "
502                          "mode exclusion\n");
503                 return -EPERM;
504         }
505
506         /*
507          * We don't assign an index until we actually place the event onto
508          * hardware. Use -1 to signify that we haven't decided where to put it
509          * yet. For SMP systems, each core has it's own PMU so we can't do any
510          * clever allocation or constraints checking at this point.
511          */
512         hwc->idx = -1;
513
514         /*
515          * Store the event encoding into the config_base field. config and
516          * event_base are unused as the only 2 things we need to know are
517          * the event mapping and the counter to use. The counter to use is
518          * also the indx and the config_base is the event type.
519          */
520         hwc->config_base            = (unsigned long)mapping;
521         hwc->config                 = 0;
522         hwc->event_base             = 0;
523
524         if (!hwc->sample_period) {
525                 hwc->sample_period  = armpmu->max_period;
526                 hwc->last_period    = hwc->sample_period;
527                 local64_set(&hwc->period_left, hwc->sample_period);
528         }
529
530         err = 0;
531         if (event->group_leader != event) {
532                 err = validate_group(event);
533                 if (err)
534                         return -EINVAL;
535         }
536
537         return err;
538 }
539
540 static int armpmu_event_init(struct perf_event *event)
541 {
542         int err = 0;
543
544         switch (event->attr.type) {
545         case PERF_TYPE_RAW:
546         case PERF_TYPE_HARDWARE:
547         case PERF_TYPE_HW_CACHE:
548                 break;
549
550         default:
551                 return -ENOENT;
552         }
553
554         if (!armpmu)
555                 return -ENODEV;
556
557         event->destroy = hw_perf_event_destroy;
558
559         if (!atomic_inc_not_zero(&active_events)) {
560                 if (atomic_read(&active_events) > armpmu->num_events) {
561                         atomic_dec(&active_events);
562                         return -ENOSPC;
563                 }
564
565                 mutex_lock(&pmu_reserve_mutex);
566                 if (atomic_read(&active_events) == 0) {
567                         err = armpmu_reserve_hardware();
568                 }
569
570                 if (!err)
571                         atomic_inc(&active_events);
572                 mutex_unlock(&pmu_reserve_mutex);
573         }
574
575         if (err)
576                 return err;
577
578         err = __hw_perf_event_init(event);
579         if (err)
580                 hw_perf_event_destroy(event);
581
582         return err;
583 }
584
585 static void armpmu_enable(struct pmu *pmu)
586 {
587         /* Enable all of the perf events on hardware. */
588         int idx;
589         struct cpu_hw_events *cpuc = &__get_cpu_var(cpu_hw_events);
590
591         if (!armpmu)
592                 return;
593
594         for (idx = 0; idx <= armpmu->num_events; ++idx) {
595                 struct perf_event *event = cpuc->events[idx];
596
597                 if (!event)
598                         continue;
599
600                 armpmu->enable(&event->hw, idx);
601         }
602
603         armpmu->start();
604 }
605
606 static void armpmu_disable(struct pmu *pmu)
607 {
608         if (armpmu)
609                 armpmu->stop();
610 }
611
612 static struct pmu pmu = {
613         .pmu_enable     = armpmu_enable,
614         .pmu_disable    = armpmu_disable,
615         .event_init     = armpmu_event_init,
616         .add            = armpmu_add,
617         .del            = armpmu_del,
618         .start          = armpmu_start,
619         .stop           = armpmu_stop,
620         .read           = armpmu_read,
621 };
622
623 /* Include the PMU-specific implementations. */
624 #include "perf_event_xscale.c"
625 #include "perf_event_v6.c"
626 #include "perf_event_v7.c"
627
628 /*
629  * Ensure the PMU has sane values out of reset.
630  * This requires SMP to be available, so exists as a separate initcall.
631  */
632 static int __init
633 armpmu_reset(void)
634 {
635         if (armpmu && armpmu->reset)
636                 return on_each_cpu(armpmu->reset, NULL, 1);
637         return 0;
638 }
639 arch_initcall(armpmu_reset);
640
641 static int __init
642 init_hw_perf_events(void)
643 {
644         unsigned long cpuid = read_cpuid_id();
645         unsigned long implementor = (cpuid & 0xFF000000) >> 24;
646         unsigned long part_number = (cpuid & 0xFFF0);
647
648         /* ARM Ltd CPUs. */
649         if (0x41 == implementor) {
650                 switch (part_number) {
651                 case 0xB360:    /* ARM1136 */
652                 case 0xB560:    /* ARM1156 */
653                 case 0xB760:    /* ARM1176 */
654                         armpmu = armv6pmu_init();
655                         break;
656                 case 0xB020:    /* ARM11mpcore */
657                         armpmu = armv6mpcore_pmu_init();
658                         break;
659                 case 0xC080:    /* Cortex-A8 */
660                         armpmu = armv7_a8_pmu_init();
661                         break;
662                 case 0xC090:    /* Cortex-A9 */
663                         armpmu = armv7_a9_pmu_init();
664                         break;
665                 }
666         /* Intel CPUs [xscale]. */
667         } else if (0x69 == implementor) {
668                 part_number = (cpuid >> 13) & 0x7;
669                 switch (part_number) {
670                 case 1:
671                         armpmu = xscale1pmu_init();
672                         break;
673                 case 2:
674                         armpmu = xscale2pmu_init();
675                         break;
676                 }
677         }
678
679         if (armpmu) {
680                 pr_info("enabled with %s PMU driver, %d counters available\n",
681                         armpmu->name, armpmu->num_events);
682         } else {
683                 pr_info("no hardware support available\n");
684         }
685
686         perf_pmu_register(&pmu, "cpu", PERF_TYPE_RAW);
687
688         return 0;
689 }
690 early_initcall(init_hw_perf_events);
691
692 /*
693  * Callchain handling code.
694  */
695
696 /*
697  * The registers we're interested in are at the end of the variable
698  * length saved register structure. The fp points at the end of this
699  * structure so the address of this struct is:
700  * (struct frame_tail *)(xxx->fp)-1
701  *
702  * This code has been adapted from the ARM OProfile support.
703  */
704 struct frame_tail {
705         struct frame_tail __user *fp;
706         unsigned long sp;
707         unsigned long lr;
708 } __attribute__((packed));
709
710 /*
711  * Get the return address for a single stackframe and return a pointer to the
712  * next frame tail.
713  */
714 static struct frame_tail __user *
715 user_backtrace(struct frame_tail __user *tail,
716                struct perf_callchain_entry *entry)
717 {
718         struct frame_tail buftail;
719
720         /* Also check accessibility of one struct frame_tail beyond */
721         if (!access_ok(VERIFY_READ, tail, sizeof(buftail)))
722                 return NULL;
723         if (__copy_from_user_inatomic(&buftail, tail, sizeof(buftail)))
724                 return NULL;
725
726         perf_callchain_store(entry, buftail.lr);
727
728         /*
729          * Frame pointers should strictly progress back up the stack
730          * (towards higher addresses).
731          */
732         if (tail + 1 >= buftail.fp)
733                 return NULL;
734
735         return buftail.fp - 1;
736 }
737
738 void
739 perf_callchain_user(struct perf_callchain_entry *entry, struct pt_regs *regs)
740 {
741         struct frame_tail __user *tail;
742
743
744         tail = (struct frame_tail __user *)regs->ARM_fp - 1;
745
746         while (tail && !((unsigned long)tail & 0x3))
747                 tail = user_backtrace(tail, entry);
748 }
749
750 /*
751  * Gets called by walk_stackframe() for every stackframe. This will be called
752  * whist unwinding the stackframe and is like a subroutine return so we use
753  * the PC.
754  */
755 static int
756 callchain_trace(struct stackframe *fr,
757                 void *data)
758 {
759         struct perf_callchain_entry *entry = data;
760         perf_callchain_store(entry, fr->pc);
761         return 0;
762 }
763
764 void
765 perf_callchain_kernel(struct perf_callchain_entry *entry, struct pt_regs *regs)
766 {
767         struct stackframe fr;
768
769         fr.fp = regs->ARM_fp;
770         fr.sp = regs->ARM_sp;
771         fr.lr = regs->ARM_lr;
772         fr.pc = regs->ARM_pc;
773         walk_stackframe(&fr, callchain_trace, entry);
774 }