drivers/powercap/intel_rapl.c

   1 /*
   2  * Intel Running Average Power Limit (RAPL) Driver
   3  * Copyright (c) 2013, Intel Corporation.
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   6  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
   7  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
  10  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  11  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
  12  * more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  15  * this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.
  16  *
  17  */
  18 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  19
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/module.h>
  22 #include <linux/list.h>
  23 #include <linux/types.h>
  24 #include <linux/device.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26 #include <linux/log2.h>
  27 #include <linux/bitmap.h>
  28 #include <linux/delay.h>
  29 #include <linux/sysfs.h>
  30 #include <linux/cpu.h>
  31 #include <linux/powercap.h>
  32 #include <asm/iosf_mbi.h>
  33
  34 #include <asm/processor.h>
  35 #include <asm/cpu_device_id.h>
  36
  37 /* bitmasks for RAPL MSRs, used by primitive access functions */
  38 #define ENERGY_STATUS_MASK      0xffffffff
  39
  40 #define POWER_LIMIT1_MASK       0x7FFF
  41 #define POWER_LIMIT1_ENABLE     BIT(15)
  42 #define POWER_LIMIT1_CLAMP      BIT(16)
  43
  44 #define POWER_LIMIT2_MASK       (0x7FFFULL<<32)
  45 #define POWER_LIMIT2_ENABLE     BIT_ULL(47)
  46 #define POWER_LIMIT2_CLAMP      BIT_ULL(48)
  47 #define POWER_PACKAGE_LOCK      BIT_ULL(63)
  48 #define POWER_PP_LOCK           BIT(31)
  49
  50 #define TIME_WINDOW1_MASK       (0x7FULL<<17)
  51 #define TIME_WINDOW2_MASK       (0x7FULL<<49)
  52
  53 #define POWER_UNIT_OFFSET       0
  54 #define POWER_UNIT_MASK         0x0F
  55
  56 #define ENERGY_UNIT_OFFSET      0x08
  57 #define ENERGY_UNIT_MASK        0x1F00
  58
  59 #define TIME_UNIT_OFFSET        0x10
  60 #define TIME_UNIT_MASK          0xF0000
  61
  62 #define POWER_INFO_MAX_MASK     (0x7fffULL<<32)
  63 #define POWER_INFO_MIN_MASK     (0x7fffULL<<16)
  64 #define POWER_INFO_MAX_TIME_WIN_MASK     (0x3fULL<<48)
  65 #define POWER_INFO_THERMAL_SPEC_MASK     0x7fff
  66
  67 #define PERF_STATUS_THROTTLE_TIME_MASK 0xffffffff
  68 #define PP_POLICY_MASK         0x1F
  69
  70 /* Non HW constants */
  71 #define RAPL_PRIMITIVE_DERIVED       BIT(1) /* not from raw data */
  72 #define RAPL_PRIMITIVE_DUMMY         BIT(2)
  73
  74 #define TIME_WINDOW_MAX_MSEC 40000
  75 #define TIME_WINDOW_MIN_MSEC 250
  76
  77 enum unit_type {
  78         ARBITRARY_UNIT, /* no translation */
  79         POWER_UNIT,
  80         ENERGY_UNIT,
  81         TIME_UNIT,
  82 };
  83
  84 enum rapl_domain_type {
  85         RAPL_DOMAIN_PACKAGE, /* entire package/socket */
  86         RAPL_DOMAIN_PP0, /* core power plane */
  87         RAPL_DOMAIN_PP1, /* graphics uncore */
  88         RAPL_DOMAIN_DRAM,/* DRAM control_type */
  89         RAPL_DOMAIN_MAX,
  90 };
  91
  92 enum rapl_domain_msr_id {
  93         RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT,
  94         RAPL_DOMAIN_MSR_STATUS,
  95         RAPL_DOMAIN_MSR_PERF,
  96         RAPL_DOMAIN_MSR_POLICY,
  97         RAPL_DOMAIN_MSR_INFO,
  98         RAPL_DOMAIN_MSR_MAX,
  99 };
 100
 101 /* per domain data, some are optional */
 102 enum rapl_primitives {
 103         ENERGY_COUNTER,
 104         POWER_LIMIT1,
 105         POWER_LIMIT2,
 106         FW_LOCK,
 107
 108         PL1_ENABLE,  /* power limit 1, aka long term */
 109         PL1_CLAMP,   /* allow frequency to go below OS request */
 110         PL2_ENABLE,  /* power limit 2, aka short term, instantaneous */
 111         PL2_CLAMP,
 112
 113         TIME_WINDOW1, /* long term */
 114         TIME_WINDOW2, /* short term */
 115         THERMAL_SPEC_POWER,
 116         MAX_POWER,
 117
 118         MIN_POWER,
 119         MAX_TIME_WINDOW,
 120         THROTTLED_TIME,
 121         PRIORITY_LEVEL,
 122
 123         /* below are not raw primitive data */
 124         AVERAGE_POWER,
 125         NR_RAPL_PRIMITIVES,
 126 };
 127
 128 #define NR_RAW_PRIMITIVES (NR_RAPL_PRIMITIVES - 2)
 129
 130 /* Can be expanded to include events, etc.*/
 131 struct rapl_domain_data {
 132         u64 primitives[NR_RAPL_PRIMITIVES];
 133         unsigned long timestamp;
 134 };
 135
 136
 137 #define DOMAIN_STATE_INACTIVE           BIT(0)
 138 #define DOMAIN_STATE_POWER_LIMIT_SET    BIT(1)
 139 #define DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED        BIT(2)
 140
 141 #define NR_POWER_LIMITS (2)
 142 struct rapl_power_limit {
 143         struct powercap_zone_constraint *constraint;
 144         int prim_id; /* primitive ID used to enable */
 145         struct rapl_domain *domain;
 146         const char *name;
 147 };
 148
 149 static const char pl1_name[] = "long_term";
 150 static const char pl2_name[] = "short_term";
 151
 152 struct rapl_domain {
 153         const char *name;
 154         enum rapl_domain_type id;
 155         int msrs[RAPL_DOMAIN_MSR_MAX];
 156         struct powercap_zone power_zone;
 157         struct rapl_domain_data rdd;
 158         struct rapl_power_limit rpl[NR_POWER_LIMITS];
 159         u64 attr_map; /* track capabilities */
 160         unsigned int state;
 161         int package_id;
 162 };
 163 #define power_zone_to_rapl_domain(_zone) \
 164         container_of(_zone, struct rapl_domain, power_zone)
 165
 166
 167 /* Each physical package contains multiple domains, these are the common
 168  * data across RAPL domains within a package.
 169  */
 170 struct rapl_package {
 171         unsigned int id; /* physical package/socket id */
 172         unsigned int nr_domains;
 173         unsigned long domain_map; /* bit map of active domains */
 174         unsigned int power_unit;
 175         unsigned int energy_unit;
 176         unsigned int time_unit;
 177         struct rapl_domain *domains; /* array of domains, sized at runtime */
 178         struct powercap_zone *power_zone; /* keep track of parent zone */
 179         int nr_cpus; /* active cpus on the package, topology info is lost during
 180                       * cpu hotplug. so we have to track ourselves.
 181                       */
 182         unsigned long power_limit_irq; /* keep track of package power limit
 183                                         * notify interrupt enable status.
 184                                         */
 185         struct list_head plist;
 186 };
 187
 188 struct rapl_defaults {
 189         int (*check_unit)(struct rapl_package *rp, int cpu);
 190         void (*set_floor_freq)(struct rapl_domain *rd, bool mode);
 191         u64 (*compute_time_window)(struct rapl_package *rp, u64 val,
 192                                 bool to_raw);
 193 };
 194 static struct rapl_defaults *rapl_defaults;
 195
 196 /* Sideband MBI registers */
 197 #define IOSF_CPU_POWER_BUDGET_CTL (0x2)
 198
 199 #define PACKAGE_PLN_INT_SAVED   BIT(0)
 200 #define MAX_PRIM_NAME (32)
 201
 202 /* per domain data. used to describe individual knobs such that access function
 203  * can be consolidated into one instead of many inline functions.
 204  */
 205 struct rapl_primitive_info {
 206         const char *name;
 207         u64 mask;
 208         int shift;
 209         enum rapl_domain_msr_id id;
 210         enum unit_type unit;
 211         u32 flag;
 212 };
 213
 214 #define PRIMITIVE_INFO_INIT(p, m, s, i, u, f) { \
 215                 .name = #p,                     \
 216                 .mask = m,                      \
 217                 .shift = s,                     \
 218                 .id = i,                        \
 219                 .unit = u,                      \
 220                 .flag = f                       \
 221         }
 222
 223 static void rapl_init_domains(struct rapl_package *rp);
 224 static int rapl_read_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 225                         enum rapl_primitives prim,
 226                         bool xlate, u64 *data);
 227 static int rapl_write_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 228                         enum rapl_primitives prim,
 229                         unsigned long long value);
 230 static u64 rapl_unit_xlate(int package, enum unit_type type, u64 value,
 231                         int to_raw);
 232 static void package_power_limit_irq_save(int package_id);
 233
 234 static LIST_HEAD(rapl_packages); /* guarded by CPU hotplug lock */
 235
 236 static const char * const rapl_domain_names[] = {
 237         "package",
 238         "core",
 239         "uncore",
 240         "dram",
 241 };
 242
 243 static struct powercap_control_type *control_type; /* PowerCap Controller */
 244
 245 /* caller to ensure CPU hotplug lock is held */
 246 static struct rapl_package *find_package_by_id(int id)
 247 {
 248         struct rapl_package *rp;
 249
 250         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist) {
 251                 if (rp->id == id)
 252                         return rp;
 253         }
 254
 255         return NULL;
 256 }
 257
 258 /* caller to ensure CPU hotplug lock is held */
 259 static int find_active_cpu_on_package(int package_id)
 260 {
 261         int i;
 262
 263         for_each_online_cpu(i) {
 264                 if (topology_physical_package_id(i) == package_id)
 265                         return i;
 266         }
 267         /* all CPUs on this package are offline */
 268
 269         return -ENODEV;
 270 }
 271
 272 /* caller must hold cpu hotplug lock */
 273 static void rapl_cleanup_data(void)
 274 {
 275         struct rapl_package *p, *tmp;
 276
 277         list_for_each_entry_safe(p, tmp, &rapl_packages, plist) {
 278                 kfree(p->domains);
 279                 list_del(&p->plist);
 280                 kfree(p);
 281         }
 282 }
 283
 284 static int get_energy_counter(struct powercap_zone *power_zone, u64 *energy_raw)
 285 {
 286         struct rapl_domain *rd;
 287         u64 energy_now;
 288
 289         /* prevent CPU hotplug, make sure the RAPL domain does not go
 290          * away while reading the counter.
 291          */
 292         get_online_cpus();
 293         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 294
 295         if (!rapl_read_data_raw(rd, ENERGY_COUNTER, true, &energy_now)) {
 296                 *energy_raw = energy_now;
 297                 put_online_cpus();
 298
 299                 return 0;
 300         }
 301         put_online_cpus();
 302
 303         return -EIO;
 304 }
 305
 306 static int get_max_energy_counter(struct powercap_zone *pcd_dev, u64 *energy)
 307 {
 308         *energy = rapl_unit_xlate(0, ENERGY_UNIT, ENERGY_STATUS_MASK, 0);
 309         return 0;
 310 }
 311
 312 static int release_zone(struct powercap_zone *power_zone)
 313 {
 314         struct rapl_domain *rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 315         struct rapl_package *rp;
 316
 317         /* package zone is the last zone of a package, we can free
 318          * memory here since all children has been unregistered.
 319          */
 320         if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
 321                 rp = find_package_by_id(rd->package_id);
 322                 if (!rp) {
 323                         dev_warn(&power_zone->dev, "no package id %s\n",
 324                                 rd->name);
 325                         return -ENODEV;
 326                 }
 327                 kfree(rd);
 328                 rp->domains = NULL;
 329         }
 330
 331         return 0;
 332
 333 }
 334
 335 static int find_nr_power_limit(struct rapl_domain *rd)
 336 {
 337         int i;
 338
 339         for (i = 0; i < NR_POWER_LIMITS; i++) {
 340                 if (rd->rpl[i].name == NULL)
 341                         break;
 342         }
 343
 344         return i;
 345 }
 346
 347 static int set_domain_enable(struct powercap_zone *power_zone, bool mode)
 348 {
 349         struct rapl_domain *rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 350
 351         if (rd->state & DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED)
 352                 return -EACCES;
 353
 354         get_online_cpus();
 355         rapl_write_data_raw(rd, PL1_ENABLE, mode);
 356         rapl_defaults->set_floor_freq(rd, mode);
 357         put_online_cpus();
 358
 359         return 0;
 360 }
 361
 362 static int get_domain_enable(struct powercap_zone *power_zone, bool *mode)
 363 {
 364         struct rapl_domain *rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 365         u64 val;
 366
 367         if (rd->state & DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED) {
 368                 *mode = false;
 369                 return 0;
 370         }
 371         get_online_cpus();
 372         if (rapl_read_data_raw(rd, PL1_ENABLE, true, &val)) {
 373                 put_online_cpus();
 374                 return -EIO;
 375         }
 376         *mode = val;
 377         put_online_cpus();
 378
 379         return 0;
 380 }
 381
 382 /* per RAPL domain ops, in the order of rapl_domain_type */
 383 static struct powercap_zone_ops zone_ops[] = {
 384         /* RAPL_DOMAIN_PACKAGE */
 385         {
 386                 .get_energy_uj = get_energy_counter,
 387                 .get_max_energy_range_uj = get_max_energy_counter,
 388                 .release = release_zone,
 389                 .set_enable = set_domain_enable,
 390                 .get_enable = get_domain_enable,
 391         },
 392         /* RAPL_DOMAIN_PP0 */
 393         {
 394                 .get_energy_uj = get_energy_counter,
 395                 .get_max_energy_range_uj = get_max_energy_counter,
 396                 .release = release_zone,
 397                 .set_enable = set_domain_enable,
 398                 .get_enable = get_domain_enable,
 399         },
 400         /* RAPL_DOMAIN_PP1 */
 401         {
 402                 .get_energy_uj = get_energy_counter,
 403                 .get_max_energy_range_uj = get_max_energy_counter,
 404                 .release = release_zone,
 405                 .set_enable = set_domain_enable,
 406                 .get_enable = get_domain_enable,
 407         },
 408         /* RAPL_DOMAIN_DRAM */
 409         {
 410                 .get_energy_uj = get_energy_counter,
 411                 .get_max_energy_range_uj = get_max_energy_counter,
 412                 .release = release_zone,
 413                 .set_enable = set_domain_enable,
 414                 .get_enable = get_domain_enable,
 415         },
 416 };
 417
 418 static int set_power_limit(struct powercap_zone *power_zone, int id,
 419                         u64 power_limit)
 420 {
 421         struct rapl_domain *rd;
 422         struct rapl_package *rp;
 423         int ret = 0;
 424
 425         get_online_cpus();
 426         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 427         rp = find_package_by_id(rd->package_id);
 428         if (!rp) {
 429                 ret = -ENODEV;
 430                 goto set_exit;
 431         }
 432
 433         if (rd->state & DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED) {
 434                 dev_warn(&power_zone->dev, "%s locked by BIOS, monitoring only\n",
 435                         rd->name);
 436                 ret = -EACCES;
 437                 goto set_exit;
 438         }
 439
 440         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 441         case PL1_ENABLE:
 442                 rapl_write_data_raw(rd, POWER_LIMIT1, power_limit);
 443                 break;
 444         case PL2_ENABLE:
 445                 rapl_write_data_raw(rd, POWER_LIMIT2, power_limit);
 446                 break;
 447         default:
 448                 ret = -EINVAL;
 449         }
 450         if (!ret)
 451                 package_power_limit_irq_save(rd->package_id);
 452 set_exit:
 453         put_online_cpus();
 454         return ret;
 455 }
 456
 457 static int get_current_power_limit(struct powercap_zone *power_zone, int id,
 458                                         u64 *data)
 459 {
 460         struct rapl_domain *rd;
 461         u64 val;
 462         int prim;
 463         int ret = 0;
 464
 465         get_online_cpus();
 466         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 467         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 468         case PL1_ENABLE:
 469                 prim = POWER_LIMIT1;
 470                 break;
 471         case PL2_ENABLE:
 472                 prim = POWER_LIMIT2;
 473                 break;
 474         default:
 475                 put_online_cpus();
 476                 return -EINVAL;
 477         }
 478         if (rapl_read_data_raw(rd, prim, true, &val))
 479                 ret = -EIO;
 480         else
 481                 *data = val;
 482
 483         put_online_cpus();
 484
 485         return ret;
 486 }
 487
 488 static int set_time_window(struct powercap_zone *power_zone, int id,
 489                                                                 u64 window)
 490 {
 491         struct rapl_domain *rd;
 492         int ret = 0;
 493
 494         get_online_cpus();
 495         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 496         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 497         case PL1_ENABLE:
 498                 rapl_write_data_raw(rd, TIME_WINDOW1, window);
 499                 break;
 500         case PL2_ENABLE:
 501                 rapl_write_data_raw(rd, TIME_WINDOW2, window);
 502                 break;
 503         default:
 504                 ret = -EINVAL;
 505         }
 506         put_online_cpus();
 507         return ret;
 508 }
 509
 510 static int get_time_window(struct powercap_zone *power_zone, int id, u64 *data)
 511 {
 512         struct rapl_domain *rd;
 513         u64 val;
 514         int ret = 0;
 515
 516         get_online_cpus();
 517         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 518         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 519         case PL1_ENABLE:
 520                 ret = rapl_read_data_raw(rd, TIME_WINDOW1, true, &val);
 521                 break;
 522         case PL2_ENABLE:
 523                 ret = rapl_read_data_raw(rd, TIME_WINDOW2, true, &val);
 524                 break;
 525         default:
 526                 put_online_cpus();
 527                 return -EINVAL;
 528         }
 529         if (!ret)
 530                 *data = val;
 531         put_online_cpus();
 532
 533         return ret;
 534 }
 535
 536 static const char *get_constraint_name(struct powercap_zone *power_zone, int id)
 537 {
 538         struct rapl_power_limit *rpl;
 539         struct rapl_domain *rd;
 540
 541         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 542         rpl = (struct rapl_power_limit *) &rd->rpl[id];
 543
 544         return rpl->name;
 545 }
 546
 547
 548 static int get_max_power(struct powercap_zone *power_zone, int id,
 549                                         u64 *data)
 550 {
 551         struct rapl_domain *rd;
 552         u64 val;
 553         int prim;
 554         int ret = 0;
 555
 556         get_online_cpus();
 557         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 558         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 559         case PL1_ENABLE:
 560                 prim = THERMAL_SPEC_POWER;
 561                 break;
 562         case PL2_ENABLE:
 563                 prim = MAX_POWER;
 564                 break;
 565         default:
 566                 put_online_cpus();
 567                 return -EINVAL;
 568         }
 569         if (rapl_read_data_raw(rd, prim, true, &val))
 570                 ret = -EIO;
 571         else
 572                 *data = val;
 573
 574         put_online_cpus();
 575
 576         return ret;
 577 }
 578
 579 static struct powercap_zone_constraint_ops constraint_ops = {
 580         .set_power_limit_uw = set_power_limit,
 581         .get_power_limit_uw = get_current_power_limit,
 582         .set_time_window_us = set_time_window,
 583         .get_time_window_us = get_time_window,
 584         .get_max_power_uw = get_max_power,
 585         .get_name = get_constraint_name,
 586 };
 587
 588 /* called after domain detection and package level data are set */
 589 static void rapl_init_domains(struct rapl_package *rp)
 590 {
 591         int i;
 592         struct rapl_domain *rd = rp->domains;
 593
 594         for (i = 0; i < RAPL_DOMAIN_MAX; i++) {
 595                 unsigned int mask = rp->domain_map & (1 << i);
 596                 switch (mask) {
 597                 case BIT(RAPL_DOMAIN_PACKAGE):
 598                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_PACKAGE];
 599                         rd->id = RAPL_DOMAIN_PACKAGE;
 600                         rd->msrs[0] = MSR_PKG_POWER_LIMIT;
 601                         rd->msrs[1] = MSR_PKG_ENERGY_STATUS;
 602                         rd->msrs[2] = MSR_PKG_PERF_STATUS;
 603                         rd->msrs[3] = 0;
 604                         rd->msrs[4] = MSR_PKG_POWER_INFO;
 605                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 606                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 607                         rd->rpl[1].prim_id = PL2_ENABLE;
 608                         rd->rpl[1].name = pl2_name;
 609                         break;
 610                 case BIT(RAPL_DOMAIN_PP0):
 611                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_PP0];
 612                         rd->id = RAPL_DOMAIN_PP0;
 613                         rd->msrs[0] = MSR_PP0_POWER_LIMIT;
 614                         rd->msrs[1] = MSR_PP0_ENERGY_STATUS;
 615                         rd->msrs[2] = 0;
 616                         rd->msrs[3] = MSR_PP0_POLICY;
 617                         rd->msrs[4] = 0;
 618                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 619                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 620                         break;
 621                 case BIT(RAPL_DOMAIN_PP1):
 622                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_PP1];
 623                         rd->id = RAPL_DOMAIN_PP1;
 624                         rd->msrs[0] = MSR_PP1_POWER_LIMIT;
 625                         rd->msrs[1] = MSR_PP1_ENERGY_STATUS;
 626                         rd->msrs[2] = 0;
 627                         rd->msrs[3] = MSR_PP1_POLICY;
 628                         rd->msrs[4] = 0;
 629                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 630                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 631                         break;
 632                 case BIT(RAPL_DOMAIN_DRAM):
 633                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_DRAM];
 634                         rd->id = RAPL_DOMAIN_DRAM;
 635                         rd->msrs[0] = MSR_DRAM_POWER_LIMIT;
 636                         rd->msrs[1] = MSR_DRAM_ENERGY_STATUS;
 637                         rd->msrs[2] = MSR_DRAM_PERF_STATUS;
 638                         rd->msrs[3] = 0;
 639                         rd->msrs[4] = MSR_DRAM_POWER_INFO;
 640                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 641                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 642                         break;
 643                 }
 644                 if (mask) {
 645                         rd->package_id = rp->id;
 646                         rd++;
 647                 }
 648         }
 649 }
 650
 651 static u64 rapl_unit_xlate(int package, enum unit_type type, u64 value,
 652                         int to_raw)
 653 {
 654         u64 units = 1;
 655         struct rapl_package *rp;
 656
 657         rp = find_package_by_id(package);
 658         if (!rp)
 659                 return value;
 660
 661         switch (type) {
 662         case POWER_UNIT:
 663                 units = rp->power_unit;
 664                 break;
 665         case ENERGY_UNIT:
 666                 units = rp->energy_unit;
 667                 break;
 668         case TIME_UNIT:
 669                 return rapl_defaults->compute_time_window(rp, value, to_raw);
 670         case ARBITRARY_UNIT:
 671         default:
 672                 return value;
 673         };
 674
 675         if (to_raw)
 676                 return div64_u64(value, units);
 677
 678         value *= units;
 679
 680         return value;
 681 }
 682
 683 /* in the order of enum rapl_primitives */
 684 static struct rapl_primitive_info rpi[] = {
 685         /* name, mask, shift, msr index, unit divisor */
 686         PRIMITIVE_INFO_INIT(ENERGY_COUNTER, ENERGY_STATUS_MASK, 0,
 687                                 RAPL_DOMAIN_MSR_STATUS, ENERGY_UNIT, 0),
 688         PRIMITIVE_INFO_INIT(POWER_LIMIT1, POWER_LIMIT1_MASK, 0,
 689                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, POWER_UNIT, 0),
 690         PRIMITIVE_INFO_INIT(POWER_LIMIT2, POWER_LIMIT2_MASK, 32,
 691                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, POWER_UNIT, 0),
 692         PRIMITIVE_INFO_INIT(FW_LOCK, POWER_PP_LOCK, 31,
 693                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 694         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL1_ENABLE, POWER_LIMIT1_ENABLE, 15,
 695                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 696         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL1_CLAMP, POWER_LIMIT1_CLAMP, 16,
 697                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 698         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL2_ENABLE, POWER_LIMIT2_ENABLE, 47,
 699                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 700         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL2_CLAMP, POWER_LIMIT2_CLAMP, 48,
 701                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 702         PRIMITIVE_INFO_INIT(TIME_WINDOW1, TIME_WINDOW1_MASK, 17,
 703                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, TIME_UNIT, 0),
 704         PRIMITIVE_INFO_INIT(TIME_WINDOW2, TIME_WINDOW2_MASK, 49,
 705                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, TIME_UNIT, 0),
 706         PRIMITIVE_INFO_INIT(THERMAL_SPEC_POWER, POWER_INFO_THERMAL_SPEC_MASK,
 707                                 0, RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, POWER_UNIT, 0),
 708         PRIMITIVE_INFO_INIT(MAX_POWER, POWER_INFO_MAX_MASK, 32,
 709                                 RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, POWER_UNIT, 0),
 710         PRIMITIVE_INFO_INIT(MIN_POWER, POWER_INFO_MIN_MASK, 16,
 711                                 RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, POWER_UNIT, 0),
 712         PRIMITIVE_INFO_INIT(MAX_TIME_WINDOW, POWER_INFO_MAX_TIME_WIN_MASK, 48,
 713                                 RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, TIME_UNIT, 0),
 714         PRIMITIVE_INFO_INIT(THROTTLED_TIME, PERF_STATUS_THROTTLE_TIME_MASK, 0,
 715                                 RAPL_DOMAIN_MSR_PERF, TIME_UNIT, 0),
 716         PRIMITIVE_INFO_INIT(PRIORITY_LEVEL, PP_POLICY_MASK, 0,
 717                                 RAPL_DOMAIN_MSR_POLICY, ARBITRARY_UNIT, 0),
 718         /* non-hardware */
 719         PRIMITIVE_INFO_INIT(AVERAGE_POWER, 0, 0, 0, POWER_UNIT,
 720                                 RAPL_PRIMITIVE_DERIVED),
 721         {NULL, 0, 0, 0},
 722 };
 723
 724 /* Read primitive data based on its related struct rapl_primitive_info.
 725  * if xlate flag is set, return translated data based on data units, i.e.
 726  * time, energy, and power.
 727  * RAPL MSRs are non-architectual and are laid out not consistently across
 728  * domains. Here we use primitive info to allow writing consolidated access
 729  * functions.
 730  * For a given primitive, it is processed by MSR mask and shift. Unit conversion
 731  * is pre-assigned based on RAPL unit MSRs read at init time.
 732  * 63-------------------------- 31--------------------------- 0
 733  * |                           xxxxx (mask)                   |
 734  * |                                |<- shift ----------------|
 735  * 63-------------------------- 31--------------------------- 0
 736  */
 737 static int rapl_read_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 738                         enum rapl_primitives prim,
 739                         bool xlate, u64 *data)
 740 {
 741         u64 value, final;
 742         u32 msr;
 743         struct rapl_primitive_info *rp = &rpi[prim];
 744         int cpu;
 745
 746         if (!rp->name || rp->flag & RAPL_PRIMITIVE_DUMMY)
 747                 return -EINVAL;
 748
 749         msr = rd->msrs[rp->id];
 750         if (!msr)
 751                 return -EINVAL;
 752         /* use physical package id to look up active cpus */
 753         cpu = find_active_cpu_on_package(rd->package_id);
 754         if (cpu < 0)
 755                 return cpu;
 756
 757         /* special-case package domain, which uses a different bit*/
 758         if (prim == FW_LOCK && rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
 759                 rp->mask = POWER_PACKAGE_LOCK;
 760                 rp->shift = 63;
 761         }
 762         /* non-hardware data are collected by the polling thread */
 763         if (rp->flag & RAPL_PRIMITIVE_DERIVED) {
 764                 *data = rd->rdd.primitives[prim];
 765                 return 0;
 766         }
 767
 768         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, msr, &value)) {
 769                 pr_debug("failed to read msr 0x%x on cpu %d\n", msr, cpu);
 770                 return -EIO;
 771         }
 772
 773         final = value & rp->mask;
 774         final = final >> rp->shift;
 775         if (xlate)
 776                 *data = rapl_unit_xlate(rd->package_id, rp->unit, final, 0);
 777         else
 778                 *data = final;
 779
 780         return 0;
 781 }
 782
 783 /* Similar use of primitive info in the read counterpart */
 784 static int rapl_write_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 785                         enum rapl_primitives prim,
 786                         unsigned long long value)
 787 {
 788         u64 msr_val;
 789         u32 msr;
 790         struct rapl_primitive_info *rp = &rpi[prim];
 791         int cpu;
 792
 793         cpu = find_active_cpu_on_package(rd->package_id);
 794         if (cpu < 0)
 795                 return cpu;
 796         msr = rd->msrs[rp->id];
 797         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, msr, &msr_val)) {
 798                 dev_dbg(&rd->power_zone.dev,
 799                         "failed to read msr 0x%x on cpu %d\n", msr, cpu);
 800                 return -EIO;
 801         }
 802         value = rapl_unit_xlate(rd->package_id, rp->unit, value, 1);
 803         msr_val &= ~rp->mask;
 804         msr_val |= value << rp->shift;
 805         if (wrmsrl_safe_on_cpu(cpu, msr, msr_val)) {
 806                 dev_dbg(&rd->power_zone.dev,
 807                         "failed to write msr 0x%x on cpu %d\n", msr, cpu);
 808                 return -EIO;
 809         }
 810
 811         return 0;
 812 }
 813
 814 /*
 815  * Raw RAPL data stored in MSRs are in certain scales. We need to
 816  * convert them into standard units based on the units reported in
 817  * the RAPL unit MSRs. This is specific to CPUs as the method to
 818  * calculate units differ on different CPUs.
 819  * We convert the units to below format based on CPUs.
 820  * i.e.
 821  * energy unit: microJoules : Represented in microJoules by default
 822  * power unit : microWatts  : Represented in milliWatts by default
 823  * time unit  : microseconds: Represented in seconds by default
 824  */
 825 static int rapl_check_unit_core(struct rapl_package *rp, int cpu)
 826 {
 827         u64 msr_val;
 828         u32 value;
 829
 830         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, MSR_RAPL_POWER_UNIT, &msr_val)) {
 831                 pr_err("Failed to read power unit MSR 0x%x on CPU %d, exit.\n",
 832                         MSR_RAPL_POWER_UNIT, cpu);
 833                 return -ENODEV;
 834         }
 835
 836         value = (msr_val & ENERGY_UNIT_MASK) >> ENERGY_UNIT_OFFSET;
 837         rp->energy_unit = 1000000 / (1 << value);
 838
 839         value = (msr_val & POWER_UNIT_MASK) >> POWER_UNIT_OFFSET;
 840         rp->power_unit = 1000000 / (1 << value);
 841
 842         value = (msr_val & TIME_UNIT_MASK) >> TIME_UNIT_OFFSET;
 843         rp->time_unit = 1000000 / (1 << value);
 844
 845         pr_debug("Core CPU package %d energy=%duJ, time=%dus, power=%duW\n",
 846                 rp->id, rp->energy_unit, rp->time_unit, rp->power_unit);
 847
 848         return 0;
 849 }
 850
 851 static int rapl_check_unit_atom(struct rapl_package *rp, int cpu)
 852 {
 853         u64 msr_val;
 854         u32 value;
 855
 856         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, MSR_RAPL_POWER_UNIT, &msr_val)) {
 857                 pr_err("Failed to read power unit MSR 0x%x on CPU %d, exit.\n",
 858                         MSR_RAPL_POWER_UNIT, cpu);
 859                 return -ENODEV;
 860         }
 861         value = (msr_val & ENERGY_UNIT_MASK) >> ENERGY_UNIT_OFFSET;
 862         rp->energy_unit = 1 << value;
 863
 864         value = (msr_val & POWER_UNIT_MASK) >> POWER_UNIT_OFFSET;
 865         rp->power_unit = (1 << value) * 1000;
 866
 867         value = (msr_val & TIME_UNIT_MASK) >> TIME_UNIT_OFFSET;
 868         rp->time_unit = 1000000 / (1 << value);
 869
 870         pr_debug("Atom package %d energy=%duJ, time=%dus, power=%duW\n",
 871                 rp->id, rp->energy_unit, rp->time_unit, rp->power_unit);
 872
 873         return 0;
 874 }
 875
 876
 877 /* REVISIT:
 878  * When package power limit is set artificially low by RAPL, LVT
 879  * thermal interrupt for package power limit should be ignored
 880  * since we are not really exceeding the real limit. The intention
 881  * is to avoid excessive interrupts while we are trying to save power.
 882  * A useful feature might be routing the package_power_limit interrupt
 883  * to userspace via eventfd. once we have a usecase, this is simple
 884  * to do by adding an atomic notifier.
 885  */
 886
 887 static void package_power_limit_irq_save(int package_id)
 888 {
 889         u32 l, h = 0;
 890         int cpu;
 891         struct rapl_package *rp;
 892
 893         rp = find_package_by_id(package_id);
 894         if (!rp)
 895                 return;
 896
 897         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTS) || !boot_cpu_has(X86_FEATURE_PLN))
 898                 return;
 899
 900         cpu = find_active_cpu_on_package(package_id);
 901         if (cpu < 0)
 902                 return;
 903         /* save the state of PLN irq mask bit before disabling it */
 904         rdmsr_safe_on_cpu(cpu, MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, &l, &h);
 905         if (!(rp->power_limit_irq & PACKAGE_PLN_INT_SAVED)) {
 906                 rp->power_limit_irq = l & PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
 907                 rp->power_limit_irq |= PACKAGE_PLN_INT_SAVED;
 908         }
 909         l &= ~PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
 910         wrmsr_on_cpu(cpu, MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, l, h);
 911 }
 912
 913 /* restore per package power limit interrupt enable state */
 914 static void package_power_limit_irq_restore(int package_id)
 915 {
 916         u32 l, h;
 917         int cpu;
 918         struct rapl_package *rp;
 919
 920         rp = find_package_by_id(package_id);
 921         if (!rp)
 922                 return;
 923
 924         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTS) || !boot_cpu_has(X86_FEATURE_PLN))
 925                 return;
 926
 927         cpu = find_active_cpu_on_package(package_id);
 928         if (cpu < 0)
 929                 return;
 930
 931         /* irq enable state not saved, nothing to restore */
 932         if (!(rp->power_limit_irq & PACKAGE_PLN_INT_SAVED))
 933                 return;
 934         rdmsr_safe_on_cpu(cpu, MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, &l, &h);
 935
 936         if (rp->power_limit_irq & PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE)
 937                 l |= PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
 938         else
 939                 l &= ~PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
 940
 941         wrmsr_on_cpu(cpu, MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, l, h);
 942 }
 943
 944 static void set_floor_freq_default(struct rapl_domain *rd, bool mode)
 945 {
 946         int nr_powerlimit = find_nr_power_limit(rd);
 947
 948         /* always enable clamp such that p-state can go below OS requested
 949          * range. power capping priority over guranteed frequency.
 950          */
 951         rapl_write_data_raw(rd, PL1_CLAMP, mode);
 952
 953         /* some domains have pl2 */
 954         if (nr_powerlimit > 1) {
 955                 rapl_write_data_raw(rd, PL2_ENABLE, mode);
 956                 rapl_write_data_raw(rd, PL2_CLAMP, mode);
 957         }
 958 }
 959
 960 static void set_floor_freq_atom(struct rapl_domain *rd, bool enable)
 961 {
 962         static u32 power_ctrl_orig_val;
 963         u32 mdata;
 964
 965         if (!power_ctrl_orig_val)
 966                 iosf_mbi_read(BT_MBI_UNIT_PMC, BT_MBI_PMC_READ,
 967                         IOSF_CPU_POWER_BUDGET_CTL, &power_ctrl_orig_val);
 968         mdata = power_ctrl_orig_val;
 969         if (enable) {
 970                 mdata &= ~(0x7f << 8);
 971                 mdata |= 1 << 8;
 972         }
 973         iosf_mbi_write(BT_MBI_UNIT_PMC, BT_MBI_PMC_WRITE,
 974                 IOSF_CPU_POWER_BUDGET_CTL, mdata);
 975 }
 976
 977 static u64 rapl_compute_time_window_core(struct rapl_package *rp, u64 value,
 978                                         bool to_raw)
 979 {
 980         u64 f, y; /* fraction and exp. used for time unit */
 981
 982         /*
 983          * Special processing based on 2^Y*(1+F/4), refer
 984          * to Intel Software Developer's manual Vol.3B: CH 14.9.3.
 985          */
 986         if (!to_raw) {
 987                 f = (value & 0x60) >> 5;
 988                 y = value & 0x1f;
 989                 value = (1 << y) * (4 + f) * rp->time_unit / 4;
 990         } else {
 991                 do_div(value, rp->time_unit);
 992                 y = ilog2(value);
 993                 f = div64_u64(4 * (value - (1 << y)), 1 << y);
 994                 value = (y & 0x1f) | ((f & 0x3) << 5);
 995         }
 996         return value;
 997 }
 998
 999 static u64 rapl_compute_time_window_atom(struct rapl_package *rp, u64 value,
1000                                         bool to_raw)
1001 {
1002         /*
1003          * Atom time unit encoding is straight forward val * time_unit,
1004          * where time_unit is default to 1 sec. Never 0.
1005          */
1006         if (!to_raw)
1007                 return (value) ? value *= rp->time_unit : rp->time_unit;
1008         else
1009                 value = div64_u64(value, rp->time_unit);
1010
1011         return value;
1012 }
1013
1014 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_core = {
1015         .check_unit = rapl_check_unit_core,
1016         .set_floor_freq = set_floor_freq_default,
1017         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_core,
1018 };
1019
1020 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_atom = {
1021         .check_unit = rapl_check_unit_atom,
1022         .set_floor_freq = set_floor_freq_atom,
1023         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_atom,
1024 };
1025
1026 #define RAPL_CPU(_model, _ops) {                        \
1027                 .vendor = X86_VENDOR_INTEL,             \
1028                 .family = 6,                            \
1029                 .model = _model,                        \
1030                 .driver_data = (kernel_ulong_t)&_ops,   \
1031                 }
1032
1033 static const struct x86_cpu_id rapl_ids[] = {
1034         RAPL_CPU(0x2a, rapl_defaults_core),/* Sandy Bridge */
1035         RAPL_CPU(0x2d, rapl_defaults_core),/* Sandy Bridge EP */
1036         RAPL_CPU(0x37, rapl_defaults_atom),/* Valleyview */
1037         RAPL_CPU(0x3a, rapl_defaults_core),/* Ivy Bridge */
1038         RAPL_CPU(0x3c, rapl_defaults_core),/* Haswell */
1039         RAPL_CPU(0x3d, rapl_defaults_core),/* Broadwell */
1040         RAPL_CPU(0x3f, rapl_defaults_core),/* Haswell */
1041         RAPL_CPU(0x45, rapl_defaults_core),/* Haswell ULT */
1042         RAPL_CPU(0x4C, rapl_defaults_atom),/* Braswell */
1043         RAPL_CPU(0x4A, rapl_defaults_atom),/* Tangier */
1044         RAPL_CPU(0x56, rapl_defaults_core),/* Future Xeon */
1045         RAPL_CPU(0x5A, rapl_defaults_atom),/* Annidale */
1046         {}
1047 };
1048 MODULE_DEVICE_TABLE(x86cpu, rapl_ids);
1049
1050 /* read once for all raw primitive data for all packages, domains */
1051 static void rapl_update_domain_data(void)
1052 {
1053         int dmn, prim;
1054         u64 val;
1055         struct rapl_package *rp;
1056
1057         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist) {
1058                 for (dmn = 0; dmn < rp->nr_domains; dmn++) {
1059                         pr_debug("update package %d domain %s data\n", rp->id,
1060                                 rp->domains[dmn].name);
1061                         /* exclude non-raw primitives */
1062                         for (prim = 0; prim < NR_RAW_PRIMITIVES; prim++)
1063                                 if (!rapl_read_data_raw(&rp->domains[dmn], prim,
1064                                                                 rpi[prim].unit,
1065                                                                 &val))
1066                                         rp->domains[dmn].rdd.primitives[prim] =
1067                                                                         val;
1068                 }
1069         }
1070
1071 }
1072
1073 static int rapl_unregister_powercap(void)
1074 {
1075         struct rapl_package *rp;
1076         struct rapl_domain *rd, *rd_package = NULL;
1077
1078         /* unregister all active rapl packages from the powercap layer,
1079          * hotplug lock held
1080          */
1081         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist) {
1082                 package_power_limit_irq_restore(rp->id);
1083
1084                 for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains;
1085                      rd++) {
1086                         pr_debug("remove package, undo power limit on %d: %s\n",
1087                                 rp->id, rd->name);
1088                         rapl_write_data_raw(rd, PL1_ENABLE, 0);
1089                         rapl_write_data_raw(rd, PL2_ENABLE, 0);
1090                         rapl_write_data_raw(rd, PL1_CLAMP, 0);
1091                         rapl_write_data_raw(rd, PL2_CLAMP, 0);
1092                         if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
1093                                 rd_package = rd;
1094                                 continue;
1095                         }
1096                         powercap_unregister_zone(control_type, &rd->power_zone);
1097                 }
1098                 /* do the package zone last */
1099                 if (rd_package)
1100                         powercap_unregister_zone(control_type,
1101                                                 &rd_package->power_zone);
1102         }
1103         powercap_unregister_control_type(control_type);
1104
1105         return 0;
1106 }
1107
1108 static int rapl_package_register_powercap(struct rapl_package *rp)
1109 {
1110         struct rapl_domain *rd;
1111         int ret = 0;
1112         char dev_name[17]; /* max domain name = 7 + 1 + 8 for int + 1 for null*/
1113         struct powercap_zone *power_zone = NULL;
1114         int nr_pl;
1115
1116         /* first we register package domain as the parent zone*/
1117         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++) {
1118                 if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
1119                         nr_pl = find_nr_power_limit(rd);
1120                         pr_debug("register socket %d package domain %s\n",
1121                                 rp->id, rd->name);
1122                         memset(dev_name, 0, sizeof(dev_name));
1123                         snprintf(dev_name, sizeof(dev_name), "%s-%d",
1124                                 rd->name, rp->id);
1125                         power_zone = powercap_register_zone(&rd->power_zone,
1126                                                         control_type,
1127                                                         dev_name, NULL,
1128                                                         &zone_ops[rd->id],
1129                                                         nr_pl,
1130                                                         &constraint_ops);
1131                         if (IS_ERR(power_zone)) {
1132                                 pr_debug("failed to register package, %d\n",
1133                                         rp->id);
1134                                 ret = PTR_ERR(power_zone);
1135                                 goto exit_package;
1136                         }
1137                         /* track parent zone in per package/socket data */
1138                         rp->power_zone = power_zone;
1139                         /* done, only one package domain per socket */
1140                         break;
1141                 }
1142         }
1143         if (!power_zone) {
1144                 pr_err("no package domain found, unknown topology!\n");
1145                 ret = -ENODEV;
1146                 goto exit_package;
1147         }
1148         /* now register domains as children of the socket/package*/
1149         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++) {
1150                 if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE)
1151                         continue;
1152                 /* number of power limits per domain varies */
1153                 nr_pl = find_nr_power_limit(rd);
1154                 power_zone = powercap_register_zone(&rd->power_zone,
1155                                                 control_type, rd->name,
1156                                                 rp->power_zone,
1157                                                 &zone_ops[rd->id], nr_pl,
1158                                                 &constraint_ops);
1159
1160                 if (IS_ERR(power_zone)) {
1161                         pr_debug("failed to register power_zone, %d:%s:%s\n",
1162                                 rp->id, rd->name, dev_name);
1163                         ret = PTR_ERR(power_zone);
1164                         goto err_cleanup;
1165                 }
1166         }
1167
1168 exit_package:
1169         return ret;
1170 err_cleanup:
1171         /* clean up previously initialized domains within the package if we
1172          * failed after the first domain setup.
1173          */
1174         while (--rd >= rp->domains) {
1175                 pr_debug("unregister package %d domain %s\n", rp->id, rd->name);
1176                 powercap_unregister_zone(control_type, &rd->power_zone);
1177         }
1178
1179         return ret;
1180 }
1181
1182 static int rapl_register_powercap(void)
1183 {
1184         struct rapl_domain *rd;
1185         struct rapl_package *rp;
1186         int ret = 0;
1187
1188         control_type = powercap_register_control_type(NULL, "intel-rapl", NULL);
1189         if (IS_ERR(control_type)) {
1190                 pr_debug("failed to register powercap control_type.\n");
1191                 return PTR_ERR(control_type);
1192         }
1193         /* read the initial data */
1194         rapl_update_domain_data();
1195         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist)
1196                 if (rapl_package_register_powercap(rp))
1197                         goto err_cleanup_package;
1198         return ret;
1199
1200 err_cleanup_package:
1201         /* clean up previously initialized packages */
1202         list_for_each_entry_continue_reverse(rp, &rapl_packages, plist) {
1203                 for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains;
1204                      rd++) {
1205                         pr_debug("unregister zone/package %d, %s domain\n",
1206                                 rp->id, rd->name);
1207                         powercap_unregister_zone(control_type, &rd->power_zone);
1208                 }
1209         }
1210
1211         return ret;
1212 }
1213
1214 static int rapl_check_domain(int cpu, int domain)
1215 {
1216         unsigned msr;
1217         u64 val = 0;
1218
1219         switch (domain) {
1220         case RAPL_DOMAIN_PACKAGE:
1221                 msr = MSR_PKG_ENERGY_STATUS;
1222                 break;
1223         case RAPL_DOMAIN_PP0:
1224                 msr = MSR_PP0_ENERGY_STATUS;
1225                 break;
1226         case RAPL_DOMAIN_PP1:
1227                 msr = MSR_PP1_ENERGY_STATUS;
1228                 break;
1229         case RAPL_DOMAIN_DRAM:
1230                 msr = MSR_DRAM_ENERGY_STATUS;
1231                 break;
1232         default:
1233                 pr_err("invalid domain id %d\n", domain);
1234                 return -EINVAL;
1235         }
1236         /* make sure domain counters are available and contains non-zero
1237          * values, otherwise skip it.
1238          */
1239         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, msr, &val) || !val)
1240                 return -ENODEV;
1241
1242         return 0;
1243 }
1244
1245 /* Detect active and valid domains for the given CPU, caller must
1246  * ensure the CPU belongs to the targeted package and CPU hotlug is disabled.
1247  */
1248 static int rapl_detect_domains(struct rapl_package *rp, int cpu)
1249 {
1250         int i;
1251         int ret = 0;
1252         struct rapl_domain *rd;
1253         u64 locked;
1254
1255         for (i = 0; i < RAPL_DOMAIN_MAX; i++) {
1256                 /* use physical package id to read counters */
1257                 if (!rapl_check_domain(cpu, i)) {
1258                         rp->domain_map |= 1 << i;
1259                         pr_info("Found RAPL domain %s\n", rapl_domain_names[i]);
1260                 }
1261         }
1262         rp->nr_domains = bitmap_weight(&rp->domain_map, RAPL_DOMAIN_MAX);
1263         if (!rp->nr_domains) {
1264                 pr_err("no valid rapl domains found in package %d\n", rp->id);
1265                 ret = -ENODEV;
1266                 goto done;
1267         }
1268         pr_debug("found %d domains on package %d\n", rp->nr_domains, rp->id);
1269
1270         rp->domains = kcalloc(rp->nr_domains + 1, sizeof(struct rapl_domain),
1271                         GFP_KERNEL);
1272         if (!rp->domains) {
1273                 ret = -ENOMEM;
1274                 goto done;
1275         }
1276         rapl_init_domains(rp);
1277
1278         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++) {
1279                 /* check if the domain is locked by BIOS */
1280                 if (rapl_read_data_raw(rd, FW_LOCK, false, &locked)) {
1281                         pr_info("RAPL package %d domain %s locked by BIOS\n",
1282                                 rp->id, rd->name);
1283                                 rd->state |= DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED;
1284                 }
1285         }
1286
1287
1288 done:
1289         return ret;
1290 }
1291
1292 static bool is_package_new(int package)
1293 {
1294         struct rapl_package *rp;
1295
1296         /* caller prevents cpu hotplug, there will be no new packages added
1297          * or deleted while traversing the package list, no need for locking.
1298          */
1299         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist)
1300                 if (package == rp->id)
1301                         return false;
1302
1303         return true;
1304 }
1305
1306 /* RAPL interface can be made of a two-level hierarchy: package level and domain
1307  * level. We first detect the number of packages then domains of each package.
1308  * We have to consider the possiblity of CPU online/offline due to hotplug and
1309  * other scenarios.
1310  */
1311 static int rapl_detect_topology(void)
1312 {
1313         int i;
1314         int phy_package_id;
1315         struct rapl_package *new_package, *rp;
1316
1317         for_each_online_cpu(i) {
1318                 phy_package_id = topology_physical_package_id(i);
1319                 if (is_package_new(phy_package_id)) {
1320                         new_package = kzalloc(sizeof(*rp), GFP_KERNEL);
1321                         if (!new_package) {
1322                                 rapl_cleanup_data();
1323                                 return -ENOMEM;
1324                         }
1325                         /* add the new package to the list */
1326                         new_package->id = phy_package_id;
1327                         new_package->nr_cpus = 1;
1328
1329                         /* check if the package contains valid domains */
1330                         if (rapl_detect_domains(new_package, i) ||
1331                                 rapl_defaults->check_unit(new_package, i)) {
1332                                 kfree(new_package->domains);
1333                                 kfree(new_package);
1334                                 /* free up the packages already initialized */
1335                                 rapl_cleanup_data();
1336                                 return -ENODEV;
1337                         }
1338                         INIT_LIST_HEAD(&new_package->plist);
1339                         list_add(&new_package->plist, &rapl_packages);
1340                 } else {
1341                         rp = find_package_by_id(phy_package_id);
1342                         if (rp)
1343                                 ++rp->nr_cpus;
1344                 }
1345         }
1346
1347         return 0;
1348 }
1349
1350 /* called from CPU hotplug notifier, hotplug lock held */
1351 static void rapl_remove_package(struct rapl_package *rp)
1352 {
1353         struct rapl_domain *rd, *rd_package = NULL;
1354
1355         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++) {
1356                 if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
1357                         rd_package = rd;
1358                         continue;
1359                 }
1360                 pr_debug("remove package %d, %s domain\n", rp->id, rd->name);
1361                 powercap_unregister_zone(control_type, &rd->power_zone);
1362         }
1363         /* do parent zone last */
1364         powercap_unregister_zone(control_type, &rd_package->power_zone);
1365         list_del(&rp->plist);
1366         kfree(rp);
1367 }
1368
1369 /* called from CPU hotplug notifier, hotplug lock held */
1370 static int rapl_add_package(int cpu)
1371 {
1372         int ret = 0;
1373         int phy_package_id;
1374         struct rapl_package *rp;
1375
1376         phy_package_id = topology_physical_package_id(cpu);
1377         rp = kzalloc(sizeof(struct rapl_package), GFP_KERNEL);
1378         if (!rp)
1379                 return -ENOMEM;
1380
1381         /* add the new package to the list */
1382         rp->id = phy_package_id;
1383         rp->nr_cpus = 1;
1384         /* check if the package contains valid domains */
1385         if (rapl_detect_domains(rp, cpu) ||
1386                 rapl_defaults->check_unit(rp, cpu)) {
1387                 ret = -ENODEV;
1388                 goto err_free_package;
1389         }
1390         if (!rapl_package_register_powercap(rp)) {
1391                 INIT_LIST_HEAD(&rp->plist);
1392                 list_add(&rp->plist, &rapl_packages);
1393                 return ret;
1394         }
1395
1396 err_free_package:
1397         kfree(rp->domains);
1398         kfree(rp);
1399
1400         return ret;
1401 }
1402
1403 /* Handles CPU hotplug on multi-socket systems.
1404  * If a CPU goes online as the first CPU of the physical package
1405  * we add the RAPL package to the system. Similarly, when the last
1406  * CPU of the package is removed, we remove the RAPL package and its
1407  * associated domains. Cooling devices are handled accordingly at
1408  * per-domain level.
1409  */
1410 static int rapl_cpu_callback(struct notifier_block *nfb,
1411                                 unsigned long action, void *hcpu)
1412 {
1413         unsigned long cpu = (unsigned long)hcpu;
1414         int phy_package_id;
1415         struct rapl_package *rp;
1416
1417         phy_package_id = topology_physical_package_id(cpu);
1418         switch (action) {
1419         case CPU_ONLINE:
1420         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1421         case CPU_DOWN_FAILED:
1422         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1423                 rp = find_package_by_id(phy_package_id);
1424                 if (rp)
1425                         ++rp->nr_cpus;
1426                 else
1427                         rapl_add_package(cpu);
1428                 break;
1429         case CPU_DOWN_PREPARE:
1430         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1431                 rp = find_package_by_id(phy_package_id);
1432                 if (!rp)
1433                         break;
1434                 if (--rp->nr_cpus == 0)
1435                         rapl_remove_package(rp);
1436         }
1437
1438         return NOTIFY_OK;
1439 }
1440
1441 static struct notifier_block rapl_cpu_notifier = {
1442         .notifier_call = rapl_cpu_callback,
1443 };
1444
1445 static int __init rapl_init(void)
1446 {
1447         int ret = 0;
1448         const struct x86_cpu_id *id;
1449
1450         id = x86_match_cpu(rapl_ids);
1451         if (!id) {
1452                 pr_err("driver does not support CPU family %d model %d\n",
1453                         boot_cpu_data.x86, boot_cpu_data.x86_model);
1454
1455                 return -ENODEV;
1456         }
1457
1458         rapl_defaults = (struct rapl_defaults *)id->driver_data;
1459
1460         cpu_notifier_register_begin();
1461
1462         /* prevent CPU hotplug during detection */
1463         get_online_cpus();
1464         ret = rapl_detect_topology();
1465         if (ret)
1466                 goto done;
1467
1468         if (rapl_register_powercap()) {
1469                 rapl_cleanup_data();
1470                 ret = -ENODEV;
1471                 goto done;
1472         }
1473         __register_hotcpu_notifier(&rapl_cpu_notifier);
1474 done:
1475         put_online_cpus();
1476         cpu_notifier_register_done();
1477
1478         return ret;
1479 }
1480
1481 static void __exit rapl_exit(void)
1482 {
1483         cpu_notifier_register_begin();
1484         get_online_cpus();
1485         __unregister_hotcpu_notifier(&rapl_cpu_notifier);
1486         rapl_unregister_powercap();
1487         rapl_cleanup_data();
1488         put_online_cpus();
1489         cpu_notifier_register_done();
1490 }
1491
1492 module_init(rapl_init);
1493 module_exit(rapl_exit);
1494
1495 MODULE_DESCRIPTION("Driver for Intel RAPL (Running Average Power Limit)");
1496 MODULE_AUTHOR("Jacob Pan <jacob.jun.pan@intel.com>");
1497 MODULE_LICENSE("GPL v2");