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 <linux/suspend.h>
  33 #include <asm/iosf_mbi.h>
  34
  35 #include <asm/processor.h>
  36 #include <asm/cpu_device_id.h>
  37 #include <asm/intel-family.h>
  38
  39 /* Local defines */
  40 #define MSR_PLATFORM_POWER_LIMIT        0x0000065C
  41
  42 /* bitmasks for RAPL MSRs, used by primitive access functions */
  43 #define ENERGY_STATUS_MASK      0xffffffff
  44
  45 #define POWER_LIMIT1_MASK       0x7FFF
  46 #define POWER_LIMIT1_ENABLE     BIT(15)
  47 #define POWER_LIMIT1_CLAMP      BIT(16)
  48
  49 #define POWER_LIMIT2_MASK       (0x7FFFULL<<32)
  50 #define POWER_LIMIT2_ENABLE     BIT_ULL(47)
  51 #define POWER_LIMIT2_CLAMP      BIT_ULL(48)
  52 #define POWER_PACKAGE_LOCK      BIT_ULL(63)
  53 #define POWER_PP_LOCK           BIT(31)
  54
  55 #define TIME_WINDOW1_MASK       (0x7FULL<<17)
  56 #define TIME_WINDOW2_MASK       (0x7FULL<<49)
  57
  58 #define POWER_UNIT_OFFSET       0
  59 #define POWER_UNIT_MASK         0x0F
  60
  61 #define ENERGY_UNIT_OFFSET      0x08
  62 #define ENERGY_UNIT_MASK        0x1F00
  63
  64 #define TIME_UNIT_OFFSET        0x10
  65 #define TIME_UNIT_MASK          0xF0000
  66
  67 #define POWER_INFO_MAX_MASK     (0x7fffULL<<32)
  68 #define POWER_INFO_MIN_MASK     (0x7fffULL<<16)
  69 #define POWER_INFO_MAX_TIME_WIN_MASK     (0x3fULL<<48)
  70 #define POWER_INFO_THERMAL_SPEC_MASK     0x7fff
  71
  72 #define PERF_STATUS_THROTTLE_TIME_MASK 0xffffffff
  73 #define PP_POLICY_MASK         0x1F
  74
  75 /* Non HW constants */
  76 #define RAPL_PRIMITIVE_DERIVED       BIT(1) /* not from raw data */
  77 #define RAPL_PRIMITIVE_DUMMY         BIT(2)
  78
  79 #define TIME_WINDOW_MAX_MSEC 40000
  80 #define TIME_WINDOW_MIN_MSEC 250
  81 #define ENERGY_UNIT_SCALE    1000 /* scale from driver unit to powercap unit */
  82 enum unit_type {
  83         ARBITRARY_UNIT, /* no translation */
  84         POWER_UNIT,
  85         ENERGY_UNIT,
  86         TIME_UNIT,
  87 };
  88
  89 enum rapl_domain_type {
  90         RAPL_DOMAIN_PACKAGE, /* entire package/socket */
  91         RAPL_DOMAIN_PP0, /* core power plane */
  92         RAPL_DOMAIN_PP1, /* graphics uncore */
  93         RAPL_DOMAIN_DRAM,/* DRAM control_type */
  94         RAPL_DOMAIN_PLATFORM, /* PSys control_type */
  95         RAPL_DOMAIN_MAX,
  96 };
  97
  98 enum rapl_domain_msr_id {
  99         RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT,
 100         RAPL_DOMAIN_MSR_STATUS,
 101         RAPL_DOMAIN_MSR_PERF,
 102         RAPL_DOMAIN_MSR_POLICY,
 103         RAPL_DOMAIN_MSR_INFO,
 104         RAPL_DOMAIN_MSR_MAX,
 105 };
 106
 107 /* per domain data, some are optional */
 108 enum rapl_primitives {
 109         ENERGY_COUNTER,
 110         POWER_LIMIT1,
 111         POWER_LIMIT2,
 112         FW_LOCK,
 113
 114         PL1_ENABLE,  /* power limit 1, aka long term */
 115         PL1_CLAMP,   /* allow frequency to go below OS request */
 116         PL2_ENABLE,  /* power limit 2, aka short term, instantaneous */
 117         PL2_CLAMP,
 118
 119         TIME_WINDOW1, /* long term */
 120         TIME_WINDOW2, /* short term */
 121         THERMAL_SPEC_POWER,
 122         MAX_POWER,
 123
 124         MIN_POWER,
 125         MAX_TIME_WINDOW,
 126         THROTTLED_TIME,
 127         PRIORITY_LEVEL,
 128
 129         /* below are not raw primitive data */
 130         AVERAGE_POWER,
 131         NR_RAPL_PRIMITIVES,
 132 };
 133
 134 #define NR_RAW_PRIMITIVES (NR_RAPL_PRIMITIVES - 2)
 135
 136 /* Can be expanded to include events, etc.*/
 137 struct rapl_domain_data {
 138         u64 primitives[NR_RAPL_PRIMITIVES];
 139         unsigned long timestamp;
 140 };
 141
 142 struct msrl_action {
 143         u32 msr_no;
 144         u64 clear_mask;
 145         u64 set_mask;
 146         int err;
 147 };
 148
 149 #define DOMAIN_STATE_INACTIVE           BIT(0)
 150 #define DOMAIN_STATE_POWER_LIMIT_SET    BIT(1)
 151 #define DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED        BIT(2)
 152
 153 #define NR_POWER_LIMITS (2)
 154 struct rapl_power_limit {
 155         struct powercap_zone_constraint *constraint;
 156         int prim_id; /* primitive ID used to enable */
 157         struct rapl_domain *domain;
 158         const char *name;
 159         u64 last_power_limit;
 160 };
 161
 162 static const char pl1_name[] = "long_term";
 163 static const char pl2_name[] = "short_term";
 164
 165 struct rapl_package;
 166 struct rapl_domain {
 167         const char *name;
 168         enum rapl_domain_type id;
 169         int msrs[RAPL_DOMAIN_MSR_MAX];
 170         struct powercap_zone power_zone;
 171         struct rapl_domain_data rdd;
 172         struct rapl_power_limit rpl[NR_POWER_LIMITS];
 173         u64 attr_map; /* track capabilities */
 174         unsigned int state;
 175         unsigned int domain_energy_unit;
 176         struct rapl_package *rp;
 177 };
 178 #define power_zone_to_rapl_domain(_zone) \
 179         container_of(_zone, struct rapl_domain, power_zone)
 180
 181
 182 /* Each physical package contains multiple domains, these are the common
 183  * data across RAPL domains within a package.
 184  */
 185 struct rapl_package {
 186         unsigned int id; /* physical package/socket id */
 187         unsigned int nr_domains;
 188         unsigned long domain_map; /* bit map of active domains */
 189         unsigned int power_unit;
 190         unsigned int energy_unit;
 191         unsigned int time_unit;
 192         struct rapl_domain *domains; /* array of domains, sized at runtime */
 193         struct powercap_zone *power_zone; /* keep track of parent zone */
 194         unsigned long power_limit_irq; /* keep track of package power limit
 195                                         * notify interrupt enable status.
 196                                         */
 197         struct list_head plist;
 198         int lead_cpu; /* one active cpu per package for access */
 199         /* Track active cpus */
 200         struct cpumask cpumask;
 201 };
 202
 203 struct rapl_defaults {
 204         u8 floor_freq_reg_addr;
 205         int (*check_unit)(struct rapl_package *rp, int cpu);
 206         void (*set_floor_freq)(struct rapl_domain *rd, bool mode);
 207         u64 (*compute_time_window)(struct rapl_package *rp, u64 val,
 208                                 bool to_raw);
 209         unsigned int dram_domain_energy_unit;
 210 };
 211 static struct rapl_defaults *rapl_defaults;
 212
 213 /* Sideband MBI registers */
 214 #define IOSF_CPU_POWER_BUDGET_CTL_BYT (0x2)
 215 #define IOSF_CPU_POWER_BUDGET_CTL_TNG (0xdf)
 216
 217 #define PACKAGE_PLN_INT_SAVED   BIT(0)
 218 #define MAX_PRIM_NAME (32)
 219
 220 /* per domain data. used to describe individual knobs such that access function
 221  * can be consolidated into one instead of many inline functions.
 222  */
 223 struct rapl_primitive_info {
 224         const char *name;
 225         u64 mask;
 226         int shift;
 227         enum rapl_domain_msr_id id;
 228         enum unit_type unit;
 229         u32 flag;
 230 };
 231
 232 #define PRIMITIVE_INFO_INIT(p, m, s, i, u, f) { \
 233                 .name = #p,                     \
 234                 .mask = m,                      \
 235                 .shift = s,                     \
 236                 .id = i,                        \
 237                 .unit = u,                      \
 238                 .flag = f                       \
 239         }
 240
 241 static void rapl_init_domains(struct rapl_package *rp);
 242 static int rapl_read_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 243                         enum rapl_primitives prim,
 244                         bool xlate, u64 *data);
 245 static int rapl_write_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 246                         enum rapl_primitives prim,
 247                         unsigned long long value);
 248 static u64 rapl_unit_xlate(struct rapl_domain *rd,
 249                         enum unit_type type, u64 value,
 250                         int to_raw);
 251 static void package_power_limit_irq_save(struct rapl_package *rp);
 252
 253 static LIST_HEAD(rapl_packages); /* guarded by CPU hotplug lock */
 254
 255 static const char * const rapl_domain_names[] = {
 256         "package",
 257         "core",
 258         "uncore",
 259         "dram",
 260         "psys",
 261 };
 262
 263 static struct powercap_control_type *control_type; /* PowerCap Controller */
 264 static struct rapl_domain *platform_rapl_domain; /* Platform (PSys) domain */
 265
 266 /* caller to ensure CPU hotplug lock is held */
 267 static struct rapl_package *find_package_by_id(int id)
 268 {
 269         struct rapl_package *rp;
 270
 271         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist) {
 272                 if (rp->id == id)
 273                         return rp;
 274         }
 275
 276         return NULL;
 277 }
 278
 279 static int get_energy_counter(struct powercap_zone *power_zone, u64 *energy_raw)
 280 {
 281         struct rapl_domain *rd;
 282         u64 energy_now;
 283
 284         /* prevent CPU hotplug, make sure the RAPL domain does not go
 285          * away while reading the counter.
 286          */
 287         get_online_cpus();
 288         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 289
 290         if (!rapl_read_data_raw(rd, ENERGY_COUNTER, true, &energy_now)) {
 291                 *energy_raw = energy_now;
 292                 put_online_cpus();
 293
 294                 return 0;
 295         }
 296         put_online_cpus();
 297
 298         return -EIO;
 299 }
 300
 301 static int get_max_energy_counter(struct powercap_zone *pcd_dev, u64 *energy)
 302 {
 303         struct rapl_domain *rd = power_zone_to_rapl_domain(pcd_dev);
 304
 305         *energy = rapl_unit_xlate(rd, ENERGY_UNIT, ENERGY_STATUS_MASK, 0);
 306         return 0;
 307 }
 308
 309 static int release_zone(struct powercap_zone *power_zone)
 310 {
 311         struct rapl_domain *rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 312         struct rapl_package *rp = rd->rp;
 313
 314         /* package zone is the last zone of a package, we can free
 315          * memory here since all children has been unregistered.
 316          */
 317         if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
 318                 kfree(rd);
 319                 rp->domains = NULL;
 320         }
 321
 322         return 0;
 323
 324 }
 325
 326 static int find_nr_power_limit(struct rapl_domain *rd)
 327 {
 328         int i, nr_pl = 0;
 329
 330         for (i = 0; i < NR_POWER_LIMITS; i++) {
 331                 if (rd->rpl[i].name)
 332                         nr_pl++;
 333         }
 334
 335         return nr_pl;
 336 }
 337
 338 static int set_domain_enable(struct powercap_zone *power_zone, bool mode)
 339 {
 340         struct rapl_domain *rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 341
 342         if (rd->state & DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED)
 343                 return -EACCES;
 344
 345         get_online_cpus();
 346         rapl_write_data_raw(rd, PL1_ENABLE, mode);
 347         if (rapl_defaults->set_floor_freq)
 348                 rapl_defaults->set_floor_freq(rd, mode);
 349         put_online_cpus();
 350
 351         return 0;
 352 }
 353
 354 static int get_domain_enable(struct powercap_zone *power_zone, bool *mode)
 355 {
 356         struct rapl_domain *rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 357         u64 val;
 358
 359         if (rd->state & DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED) {
 360                 *mode = false;
 361                 return 0;
 362         }
 363         get_online_cpus();
 364         if (rapl_read_data_raw(rd, PL1_ENABLE, true, &val)) {
 365                 put_online_cpus();
 366                 return -EIO;
 367         }
 368         *mode = val;
 369         put_online_cpus();
 370
 371         return 0;
 372 }
 373
 374 /* per RAPL domain ops, in the order of rapl_domain_type */
 375 static const struct powercap_zone_ops zone_ops[] = {
 376         /* RAPL_DOMAIN_PACKAGE */
 377         {
 378                 .get_energy_uj = get_energy_counter,
 379                 .get_max_energy_range_uj = get_max_energy_counter,
 380                 .release = release_zone,
 381                 .set_enable = set_domain_enable,
 382                 .get_enable = get_domain_enable,
 383         },
 384         /* RAPL_DOMAIN_PP0 */
 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_PP1 */
 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_DRAM */
 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_PLATFORM */
 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
 419 /*
 420  * Constraint index used by powercap can be different than power limit (PL)
 421  * index in that some  PLs maybe missing due to non-existant MSRs. So we
 422  * need to convert here by finding the valid PLs only (name populated).
 423  */
 424 static int contraint_to_pl(struct rapl_domain *rd, int cid)
 425 {
 426         int i, j;
 427
 428         for (i = 0, j = 0; i < NR_POWER_LIMITS; i++) {
 429                 if ((rd->rpl[i].name) && j++ == cid) {
 430                         pr_debug("%s: index %d\n", __func__, i);
 431                         return i;
 432                 }
 433         }
 434         pr_err("Cannot find matching power limit for constraint %d\n", cid);
 435
 436         return -EINVAL;
 437 }
 438
 439 static int set_power_limit(struct powercap_zone *power_zone, int cid,
 440                         u64 power_limit)
 441 {
 442         struct rapl_domain *rd;
 443         struct rapl_package *rp;
 444         int ret = 0;
 445         int id;
 446
 447         get_online_cpus();
 448         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 449         id = contraint_to_pl(rd, cid);
 450         if (id < 0) {
 451                 ret = id;
 452                 goto set_exit;
 453         }
 454
 455         rp = rd->rp;
 456
 457         if (rd->state & DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED) {
 458                 dev_warn(&power_zone->dev, "%s locked by BIOS, monitoring only\n",
 459                         rd->name);
 460                 ret = -EACCES;
 461                 goto set_exit;
 462         }
 463
 464         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 465         case PL1_ENABLE:
 466                 rapl_write_data_raw(rd, POWER_LIMIT1, power_limit);
 467                 break;
 468         case PL2_ENABLE:
 469                 rapl_write_data_raw(rd, POWER_LIMIT2, power_limit);
 470                 break;
 471         default:
 472                 ret = -EINVAL;
 473         }
 474         if (!ret)
 475                 package_power_limit_irq_save(rp);
 476 set_exit:
 477         put_online_cpus();
 478         return ret;
 479 }
 480
 481 static int get_current_power_limit(struct powercap_zone *power_zone, int cid,
 482                                         u64 *data)
 483 {
 484         struct rapl_domain *rd;
 485         u64 val;
 486         int prim;
 487         int ret = 0;
 488         int id;
 489
 490         get_online_cpus();
 491         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 492         id = contraint_to_pl(rd, cid);
 493         if (id < 0) {
 494                 ret = id;
 495                 goto get_exit;
 496         }
 497
 498         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 499         case PL1_ENABLE:
 500                 prim = POWER_LIMIT1;
 501                 break;
 502         case PL2_ENABLE:
 503                 prim = POWER_LIMIT2;
 504                 break;
 505         default:
 506                 put_online_cpus();
 507                 return -EINVAL;
 508         }
 509         if (rapl_read_data_raw(rd, prim, true, &val))
 510                 ret = -EIO;
 511         else
 512                 *data = val;
 513
 514 get_exit:
 515         put_online_cpus();
 516
 517         return ret;
 518 }
 519
 520 static int set_time_window(struct powercap_zone *power_zone, int cid,
 521                                                                 u64 window)
 522 {
 523         struct rapl_domain *rd;
 524         int ret = 0;
 525         int id;
 526
 527         get_online_cpus();
 528         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 529         id = contraint_to_pl(rd, cid);
 530         if (id < 0) {
 531                 ret = id;
 532                 goto set_time_exit;
 533         }
 534
 535         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 536         case PL1_ENABLE:
 537                 rapl_write_data_raw(rd, TIME_WINDOW1, window);
 538                 break;
 539         case PL2_ENABLE:
 540                 rapl_write_data_raw(rd, TIME_WINDOW2, window);
 541                 break;
 542         default:
 543                 ret = -EINVAL;
 544         }
 545
 546 set_time_exit:
 547         put_online_cpus();
 548         return ret;
 549 }
 550
 551 static int get_time_window(struct powercap_zone *power_zone, int cid, u64 *data)
 552 {
 553         struct rapl_domain *rd;
 554         u64 val;
 555         int ret = 0;
 556         int id;
 557
 558         get_online_cpus();
 559         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 560         id = contraint_to_pl(rd, cid);
 561         if (id < 0) {
 562                 ret = id;
 563                 goto get_time_exit;
 564         }
 565
 566         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 567         case PL1_ENABLE:
 568                 ret = rapl_read_data_raw(rd, TIME_WINDOW1, true, &val);
 569                 break;
 570         case PL2_ENABLE:
 571                 ret = rapl_read_data_raw(rd, TIME_WINDOW2, true, &val);
 572                 break;
 573         default:
 574                 put_online_cpus();
 575                 return -EINVAL;
 576         }
 577         if (!ret)
 578                 *data = val;
 579
 580 get_time_exit:
 581         put_online_cpus();
 582
 583         return ret;
 584 }
 585
 586 static const char *get_constraint_name(struct powercap_zone *power_zone, int cid)
 587 {
 588         struct rapl_domain *rd;
 589         int id;
 590
 591         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 592         id = contraint_to_pl(rd, cid);
 593         if (id >= 0)
 594                 return rd->rpl[id].name;
 595
 596         return NULL;
 597 }
 598
 599
 600 static int get_max_power(struct powercap_zone *power_zone, int id,
 601                                         u64 *data)
 602 {
 603         struct rapl_domain *rd;
 604         u64 val;
 605         int prim;
 606         int ret = 0;
 607
 608         get_online_cpus();
 609         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 610         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 611         case PL1_ENABLE:
 612                 prim = THERMAL_SPEC_POWER;
 613                 break;
 614         case PL2_ENABLE:
 615                 prim = MAX_POWER;
 616                 break;
 617         default:
 618                 put_online_cpus();
 619                 return -EINVAL;
 620         }
 621         if (rapl_read_data_raw(rd, prim, true, &val))
 622                 ret = -EIO;
 623         else
 624                 *data = val;
 625
 626         put_online_cpus();
 627
 628         return ret;
 629 }
 630
 631 static const struct powercap_zone_constraint_ops constraint_ops = {
 632         .set_power_limit_uw = set_power_limit,
 633         .get_power_limit_uw = get_current_power_limit,
 634         .set_time_window_us = set_time_window,
 635         .get_time_window_us = get_time_window,
 636         .get_max_power_uw = get_max_power,
 637         .get_name = get_constraint_name,
 638 };
 639
 640 /* called after domain detection and package level data are set */
 641 static void rapl_init_domains(struct rapl_package *rp)
 642 {
 643         int i;
 644         struct rapl_domain *rd = rp->domains;
 645
 646         for (i = 0; i < RAPL_DOMAIN_MAX; i++) {
 647                 unsigned int mask = rp->domain_map & (1 << i);
 648                 switch (mask) {
 649                 case BIT(RAPL_DOMAIN_PACKAGE):
 650                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_PACKAGE];
 651                         rd->id = RAPL_DOMAIN_PACKAGE;
 652                         rd->msrs[0] = MSR_PKG_POWER_LIMIT;
 653                         rd->msrs[1] = MSR_PKG_ENERGY_STATUS;
 654                         rd->msrs[2] = MSR_PKG_PERF_STATUS;
 655                         rd->msrs[3] = 0;
 656                         rd->msrs[4] = MSR_PKG_POWER_INFO;
 657                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 658                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 659                         rd->rpl[1].prim_id = PL2_ENABLE;
 660                         rd->rpl[1].name = pl2_name;
 661                         break;
 662                 case BIT(RAPL_DOMAIN_PP0):
 663                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_PP0];
 664                         rd->id = RAPL_DOMAIN_PP0;
 665                         rd->msrs[0] = MSR_PP0_POWER_LIMIT;
 666                         rd->msrs[1] = MSR_PP0_ENERGY_STATUS;
 667                         rd->msrs[2] = 0;
 668                         rd->msrs[3] = MSR_PP0_POLICY;
 669                         rd->msrs[4] = 0;
 670                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 671                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 672                         break;
 673                 case BIT(RAPL_DOMAIN_PP1):
 674                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_PP1];
 675                         rd->id = RAPL_DOMAIN_PP1;
 676                         rd->msrs[0] = MSR_PP1_POWER_LIMIT;
 677                         rd->msrs[1] = MSR_PP1_ENERGY_STATUS;
 678                         rd->msrs[2] = 0;
 679                         rd->msrs[3] = MSR_PP1_POLICY;
 680                         rd->msrs[4] = 0;
 681                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 682                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 683                         break;
 684                 case BIT(RAPL_DOMAIN_DRAM):
 685                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_DRAM];
 686                         rd->id = RAPL_DOMAIN_DRAM;
 687                         rd->msrs[0] = MSR_DRAM_POWER_LIMIT;
 688                         rd->msrs[1] = MSR_DRAM_ENERGY_STATUS;
 689                         rd->msrs[2] = MSR_DRAM_PERF_STATUS;
 690                         rd->msrs[3] = 0;
 691                         rd->msrs[4] = MSR_DRAM_POWER_INFO;
 692                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 693                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 694                         rd->domain_energy_unit =
 695                                 rapl_defaults->dram_domain_energy_unit;
 696                         if (rd->domain_energy_unit)
 697                                 pr_info("DRAM domain energy unit %dpj\n",
 698                                         rd->domain_energy_unit);
 699                         break;
 700                 }
 701                 if (mask) {
 702                         rd->rp = rp;
 703                         rd++;
 704                 }
 705         }
 706 }
 707
 708 static u64 rapl_unit_xlate(struct rapl_domain *rd, enum unit_type type,
 709                         u64 value, int to_raw)
 710 {
 711         u64 units = 1;
 712         struct rapl_package *rp = rd->rp;
 713         u64 scale = 1;
 714
 715         switch (type) {
 716         case POWER_UNIT:
 717                 units = rp->power_unit;
 718                 break;
 719         case ENERGY_UNIT:
 720                 scale = ENERGY_UNIT_SCALE;
 721                 /* per domain unit takes precedence */
 722                 if (rd->domain_energy_unit)
 723                         units = rd->domain_energy_unit;
 724                 else
 725                         units = rp->energy_unit;
 726                 break;
 727         case TIME_UNIT:
 728                 return rapl_defaults->compute_time_window(rp, value, to_raw);
 729         case ARBITRARY_UNIT:
 730         default:
 731                 return value;
 732         };
 733
 734         if (to_raw)
 735                 return div64_u64(value, units) * scale;
 736
 737         value *= units;
 738
 739         return div64_u64(value, scale);
 740 }
 741
 742 /* in the order of enum rapl_primitives */
 743 static struct rapl_primitive_info rpi[] = {
 744         /* name, mask, shift, msr index, unit divisor */
 745         PRIMITIVE_INFO_INIT(ENERGY_COUNTER, ENERGY_STATUS_MASK, 0,
 746                                 RAPL_DOMAIN_MSR_STATUS, ENERGY_UNIT, 0),
 747         PRIMITIVE_INFO_INIT(POWER_LIMIT1, POWER_LIMIT1_MASK, 0,
 748                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, POWER_UNIT, 0),
 749         PRIMITIVE_INFO_INIT(POWER_LIMIT2, POWER_LIMIT2_MASK, 32,
 750                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, POWER_UNIT, 0),
 751         PRIMITIVE_INFO_INIT(FW_LOCK, POWER_PP_LOCK, 31,
 752                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 753         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL1_ENABLE, POWER_LIMIT1_ENABLE, 15,
 754                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 755         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL1_CLAMP, POWER_LIMIT1_CLAMP, 16,
 756                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 757         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL2_ENABLE, POWER_LIMIT2_ENABLE, 47,
 758                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 759         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL2_CLAMP, POWER_LIMIT2_CLAMP, 48,
 760                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 761         PRIMITIVE_INFO_INIT(TIME_WINDOW1, TIME_WINDOW1_MASK, 17,
 762                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, TIME_UNIT, 0),
 763         PRIMITIVE_INFO_INIT(TIME_WINDOW2, TIME_WINDOW2_MASK, 49,
 764                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, TIME_UNIT, 0),
 765         PRIMITIVE_INFO_INIT(THERMAL_SPEC_POWER, POWER_INFO_THERMAL_SPEC_MASK,
 766                                 0, RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, POWER_UNIT, 0),
 767         PRIMITIVE_INFO_INIT(MAX_POWER, POWER_INFO_MAX_MASK, 32,
 768                                 RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, POWER_UNIT, 0),
 769         PRIMITIVE_INFO_INIT(MIN_POWER, POWER_INFO_MIN_MASK, 16,
 770                                 RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, POWER_UNIT, 0),
 771         PRIMITIVE_INFO_INIT(MAX_TIME_WINDOW, POWER_INFO_MAX_TIME_WIN_MASK, 48,
 772                                 RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, TIME_UNIT, 0),
 773         PRIMITIVE_INFO_INIT(THROTTLED_TIME, PERF_STATUS_THROTTLE_TIME_MASK, 0,
 774                                 RAPL_DOMAIN_MSR_PERF, TIME_UNIT, 0),
 775         PRIMITIVE_INFO_INIT(PRIORITY_LEVEL, PP_POLICY_MASK, 0,
 776                                 RAPL_DOMAIN_MSR_POLICY, ARBITRARY_UNIT, 0),
 777         /* non-hardware */
 778         PRIMITIVE_INFO_INIT(AVERAGE_POWER, 0, 0, 0, POWER_UNIT,
 779                                 RAPL_PRIMITIVE_DERIVED),
 780         {NULL, 0, 0, 0},
 781 };
 782
 783 /* Read primitive data based on its related struct rapl_primitive_info.
 784  * if xlate flag is set, return translated data based on data units, i.e.
 785  * time, energy, and power.
 786  * RAPL MSRs are non-architectual and are laid out not consistently across
 787  * domains. Here we use primitive info to allow writing consolidated access
 788  * functions.
 789  * For a given primitive, it is processed by MSR mask and shift. Unit conversion
 790  * is pre-assigned based on RAPL unit MSRs read at init time.
 791  * 63-------------------------- 31--------------------------- 0
 792  * |                           xxxxx (mask)                   |
 793  * |                                |<- shift ----------------|
 794  * 63-------------------------- 31--------------------------- 0
 795  */
 796 static int rapl_read_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 797                         enum rapl_primitives prim,
 798                         bool xlate, u64 *data)
 799 {
 800         u64 value, final;
 801         u32 msr;
 802         struct rapl_primitive_info *rp = &rpi[prim];
 803         int cpu;
 804
 805         if (!rp->name || rp->flag & RAPL_PRIMITIVE_DUMMY)
 806                 return -EINVAL;
 807
 808         msr = rd->msrs[rp->id];
 809         if (!msr)
 810                 return -EINVAL;
 811
 812         cpu = rd->rp->lead_cpu;
 813
 814         /* special-case package domain, which uses a different bit*/
 815         if (prim == FW_LOCK && rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
 816                 rp->mask = POWER_PACKAGE_LOCK;
 817                 rp->shift = 63;
 818         }
 819         /* non-hardware data are collected by the polling thread */
 820         if (rp->flag & RAPL_PRIMITIVE_DERIVED) {
 821                 *data = rd->rdd.primitives[prim];
 822                 return 0;
 823         }
 824
 825         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, msr, &value)) {
 826                 pr_debug("failed to read msr 0x%x on cpu %d\n", msr, cpu);
 827                 return -EIO;
 828         }
 829
 830         final = value & rp->mask;
 831         final = final >> rp->shift;
 832         if (xlate)
 833                 *data = rapl_unit_xlate(rd, rp->unit, final, 0);
 834         else
 835                 *data = final;
 836
 837         return 0;
 838 }
 839
 840
 841 static int msrl_update_safe(u32 msr_no, u64 clear_mask, u64 set_mask)
 842 {
 843         int err;
 844         u64 val;
 845
 846         err = rdmsrl_safe(msr_no, &val);
 847         if (err)
 848                 goto out;
 849
 850         val &= ~clear_mask;
 851         val |= set_mask;
 852
 853         err = wrmsrl_safe(msr_no, val);
 854
 855 out:
 856         return err;
 857 }
 858
 859 static void msrl_update_func(void *info)
 860 {
 861         struct msrl_action *ma = info;
 862
 863         ma->err = msrl_update_safe(ma->msr_no, ma->clear_mask, ma->set_mask);
 864 }
 865
 866 /* Similar use of primitive info in the read counterpart */
 867 static int rapl_write_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 868                         enum rapl_primitives prim,
 869                         unsigned long long value)
 870 {
 871         struct rapl_primitive_info *rp = &rpi[prim];
 872         int cpu;
 873         u64 bits;
 874         struct msrl_action ma;
 875         int ret;
 876
 877         cpu = rd->rp->lead_cpu;
 878         bits = rapl_unit_xlate(rd, rp->unit, value, 1);
 879         bits <<= rp->shift;
 880         bits &= rp->mask;
 881
 882         memset(&ma, 0, sizeof(ma));
 883
 884         ma.msr_no = rd->msrs[rp->id];
 885         ma.clear_mask = rp->mask;
 886         ma.set_mask = bits;
 887
 888         ret = smp_call_function_single(cpu, msrl_update_func, &ma, 1);
 889         if (ret)
 890                 WARN_ON_ONCE(ret);
 891         else
 892                 ret = ma.err;
 893
 894         return ret;
 895 }
 896
 897 /*
 898  * Raw RAPL data stored in MSRs are in certain scales. We need to
 899  * convert them into standard units based on the units reported in
 900  * the RAPL unit MSRs. This is specific to CPUs as the method to
 901  * calculate units differ on different CPUs.
 902  * We convert the units to below format based on CPUs.
 903  * i.e.
 904  * energy unit: picoJoules  : Represented in picoJoules by default
 905  * power unit : microWatts  : Represented in milliWatts by default
 906  * time unit  : microseconds: Represented in seconds by default
 907  */
 908 static int rapl_check_unit_core(struct rapl_package *rp, int cpu)
 909 {
 910         u64 msr_val;
 911         u32 value;
 912
 913         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, MSR_RAPL_POWER_UNIT, &msr_val)) {
 914                 pr_err("Failed to read power unit MSR 0x%x on CPU %d, exit.\n",
 915                         MSR_RAPL_POWER_UNIT, cpu);
 916                 return -ENODEV;
 917         }
 918
 919         value = (msr_val & ENERGY_UNIT_MASK) >> ENERGY_UNIT_OFFSET;
 920         rp->energy_unit = ENERGY_UNIT_SCALE * 1000000 / (1 << value);
 921
 922         value = (msr_val & POWER_UNIT_MASK) >> POWER_UNIT_OFFSET;
 923         rp->power_unit = 1000000 / (1 << value);
 924
 925         value = (msr_val & TIME_UNIT_MASK) >> TIME_UNIT_OFFSET;
 926         rp->time_unit = 1000000 / (1 << value);
 927
 928         pr_debug("Core CPU package %d energy=%dpJ, time=%dus, power=%duW\n",
 929                 rp->id, rp->energy_unit, rp->time_unit, rp->power_unit);
 930
 931         return 0;
 932 }
 933
 934 static int rapl_check_unit_atom(struct rapl_package *rp, int cpu)
 935 {
 936         u64 msr_val;
 937         u32 value;
 938
 939         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, MSR_RAPL_POWER_UNIT, &msr_val)) {
 940                 pr_err("Failed to read power unit MSR 0x%x on CPU %d, exit.\n",
 941                         MSR_RAPL_POWER_UNIT, cpu);
 942                 return -ENODEV;
 943         }
 944         value = (msr_val & ENERGY_UNIT_MASK) >> ENERGY_UNIT_OFFSET;
 945         rp->energy_unit = ENERGY_UNIT_SCALE * 1 << value;
 946
 947         value = (msr_val & POWER_UNIT_MASK) >> POWER_UNIT_OFFSET;
 948         rp->power_unit = (1 << value) * 1000;
 949
 950         value = (msr_val & TIME_UNIT_MASK) >> TIME_UNIT_OFFSET;
 951         rp->time_unit = 1000000 / (1 << value);
 952
 953         pr_debug("Atom package %d energy=%dpJ, time=%dus, power=%duW\n",
 954                 rp->id, rp->energy_unit, rp->time_unit, rp->power_unit);
 955
 956         return 0;
 957 }
 958
 959 static void power_limit_irq_save_cpu(void *info)
 960 {
 961         u32 l, h = 0;
 962         struct rapl_package *rp = (struct rapl_package *)info;
 963
 964         /* save the state of PLN irq mask bit before disabling it */
 965         rdmsr_safe(MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, &l, &h);
 966         if (!(rp->power_limit_irq & PACKAGE_PLN_INT_SAVED)) {
 967                 rp->power_limit_irq = l & PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
 968                 rp->power_limit_irq |= PACKAGE_PLN_INT_SAVED;
 969         }
 970         l &= ~PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
 971         wrmsr_safe(MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, l, h);
 972 }
 973
 974
 975 /* REVISIT:
 976  * When package power limit is set artificially low by RAPL, LVT
 977  * thermal interrupt for package power limit should be ignored
 978  * since we are not really exceeding the real limit. The intention
 979  * is to avoid excessive interrupts while we are trying to save power.
 980  * A useful feature might be routing the package_power_limit interrupt
 981  * to userspace via eventfd. once we have a usecase, this is simple
 982  * to do by adding an atomic notifier.
 983  */
 984
 985 static void package_power_limit_irq_save(struct rapl_package *rp)
 986 {
 987         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTS) || !boot_cpu_has(X86_FEATURE_PLN))
 988                 return;
 989
 990         smp_call_function_single(rp->lead_cpu, power_limit_irq_save_cpu, rp, 1);
 991 }
 992
 993 /*
 994  * Restore per package power limit interrupt enable state. Called from cpu
 995  * hotplug code on package removal.
 996  */
 997 static void package_power_limit_irq_restore(struct rapl_package *rp)
 998 {
 999         u32 l, h;
1000
1001         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTS) || !boot_cpu_has(X86_FEATURE_PLN))
1002                 return;
1003
1004         /* irq enable state not saved, nothing to restore */
1005         if (!(rp->power_limit_irq & PACKAGE_PLN_INT_SAVED))
1006                 return;
1007
1008         rdmsr_safe(MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, &l, &h);
1009
1010         if (rp->power_limit_irq & PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE)
1011                 l |= PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
1012         else
1013                 l &= ~PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
1014
1015         wrmsr_safe(MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, l, h);
1016 }
1017
1018 static void set_floor_freq_default(struct rapl_domain *rd, bool mode)
1019 {
1020         int nr_powerlimit = find_nr_power_limit(rd);
1021
1022         /* always enable clamp such that p-state can go below OS requested
1023          * range. power capping priority over guranteed frequency.
1024          */
1025         rapl_write_data_raw(rd, PL1_CLAMP, mode);
1026
1027         /* some domains have pl2 */
1028         if (nr_powerlimit > 1) {
1029                 rapl_write_data_raw(rd, PL2_ENABLE, mode);
1030                 rapl_write_data_raw(rd, PL2_CLAMP, mode);
1031         }
1032 }
1033
1034 static void set_floor_freq_atom(struct rapl_domain *rd, bool enable)
1035 {
1036         static u32 power_ctrl_orig_val;
1037         u32 mdata;
1038
1039         if (!rapl_defaults->floor_freq_reg_addr) {
1040                 pr_err("Invalid floor frequency config register\n");
1041                 return;
1042         }
1043
1044         if (!power_ctrl_orig_val)
1045                 iosf_mbi_read(BT_MBI_UNIT_PMC, MBI_CR_READ,
1046                               rapl_defaults->floor_freq_reg_addr,
1047                               &power_ctrl_orig_val);
1048         mdata = power_ctrl_orig_val;
1049         if (enable) {
1050                 mdata &= ~(0x7f << 8);
1051                 mdata |= 1 << 8;
1052         }
1053         iosf_mbi_write(BT_MBI_UNIT_PMC, MBI_CR_WRITE,
1054                        rapl_defaults->floor_freq_reg_addr, mdata);
1055 }
1056
1057 static u64 rapl_compute_time_window_core(struct rapl_package *rp, u64 value,
1058                                         bool to_raw)
1059 {
1060         u64 f, y; /* fraction and exp. used for time unit */
1061
1062         /*
1063          * Special processing based on 2^Y*(1+F/4), refer
1064          * to Intel Software Developer's manual Vol.3B: CH 14.9.3.
1065          */
1066         if (!to_raw) {
1067                 f = (value & 0x60) >> 5;
1068                 y = value & 0x1f;
1069                 value = (1 << y) * (4 + f) * rp->time_unit / 4;
1070         } else {
1071                 do_div(value, rp->time_unit);
1072                 y = ilog2(value);
1073                 f = div64_u64(4 * (value - (1 << y)), 1 << y);
1074                 value = (y & 0x1f) | ((f & 0x3) << 5);
1075         }
1076         return value;
1077 }
1078
1079 static u64 rapl_compute_time_window_atom(struct rapl_package *rp, u64 value,
1080                                         bool to_raw)
1081 {
1082         /*
1083          * Atom time unit encoding is straight forward val * time_unit,
1084          * where time_unit is default to 1 sec. Never 0.
1085          */
1086         if (!to_raw)
1087                 return (value) ? value *= rp->time_unit : rp->time_unit;
1088         else
1089                 value = div64_u64(value, rp->time_unit);
1090
1091         return value;
1092 }
1093
1094 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_core = {
1095         .floor_freq_reg_addr = 0,
1096         .check_unit = rapl_check_unit_core,
1097         .set_floor_freq = set_floor_freq_default,
1098         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_core,
1099 };
1100
1101 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_hsw_server = {
1102         .check_unit = rapl_check_unit_core,
1103         .set_floor_freq = set_floor_freq_default,
1104         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_core,
1105         .dram_domain_energy_unit = 15300,
1106 };
1107
1108 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_byt = {
1109         .floor_freq_reg_addr = IOSF_CPU_POWER_BUDGET_CTL_BYT,
1110         .check_unit = rapl_check_unit_atom,
1111         .set_floor_freq = set_floor_freq_atom,
1112         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_atom,
1113 };
1114
1115 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_tng = {
1116         .floor_freq_reg_addr = IOSF_CPU_POWER_BUDGET_CTL_TNG,
1117         .check_unit = rapl_check_unit_atom,
1118         .set_floor_freq = set_floor_freq_atom,
1119         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_atom,
1120 };
1121
1122 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_ann = {
1123         .floor_freq_reg_addr = 0,
1124         .check_unit = rapl_check_unit_atom,
1125         .set_floor_freq = NULL,
1126         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_atom,
1127 };
1128
1129 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_cht = {
1130         .floor_freq_reg_addr = 0,
1131         .check_unit = rapl_check_unit_atom,
1132         .set_floor_freq = NULL,
1133         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_atom,
1134 };
1135
1136 #define RAPL_CPU(_model, _ops) {                        \
1137                 .vendor = X86_VENDOR_INTEL,             \
1138                 .family = 6,                            \
1139                 .model = _model,                        \
1140                 .driver_data = (kernel_ulong_t)&_ops,   \
1141                 }
1142
1143 static const struct x86_cpu_id rapl_ids[] __initconst = {
1144         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_SANDYBRIDGE,        rapl_defaults_core),
1145         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_SANDYBRIDGE_X,      rapl_defaults_core),
1146
1147         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_IVYBRIDGE,          rapl_defaults_core),
1148         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_IVYBRIDGE_X,        rapl_defaults_core),
1149
1150         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_HASWELL_CORE,       rapl_defaults_core),
1151         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_HASWELL_ULT,        rapl_defaults_core),
1152         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_HASWELL_GT3E,       rapl_defaults_core),
1153         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_HASWELL_X,          rapl_defaults_hsw_server),
1154
1155         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_BROADWELL_CORE,     rapl_defaults_core),
1156         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_BROADWELL_GT3E,     rapl_defaults_core),
1157         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_BROADWELL_XEON_D,   rapl_defaults_core),
1158         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_BROADWELL_X,        rapl_defaults_hsw_server),
1159
1160         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_SKYLAKE_DESKTOP,    rapl_defaults_core),
1161         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_SKYLAKE_MOBILE,     rapl_defaults_core),
1162         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_SKYLAKE_X,          rapl_defaults_hsw_server),
1163         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_KABYLAKE_MOBILE,    rapl_defaults_core),
1164         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_KABYLAKE_DESKTOP,   rapl_defaults_core),
1165         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_CANNONLAKE_MOBILE,  rapl_defaults_core),
1166
1167         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_SILVERMONT1,   rapl_defaults_byt),
1168         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_AIRMONT,       rapl_defaults_cht),
1169         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_MERRIFIELD,    rapl_defaults_tng),
1170         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_MOOREFIELD,    rapl_defaults_ann),
1171         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT,      rapl_defaults_core),
1172         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_GEMINI_LAKE,   rapl_defaults_core),
1173         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_DENVERTON,     rapl_defaults_core),
1174
1175         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_XEON_PHI_KNL,       rapl_defaults_hsw_server),
1176         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_XEON_PHI_KNM,       rapl_defaults_hsw_server),
1177         {}
1178 };
1179 MODULE_DEVICE_TABLE(x86cpu, rapl_ids);
1180
1181 /* Read once for all raw primitive data for domains */
1182 static void rapl_update_domain_data(struct rapl_package *rp)
1183 {
1184         int dmn, prim;
1185         u64 val;
1186
1187         for (dmn = 0; dmn < rp->nr_domains; dmn++) {
1188                 pr_debug("update package %d domain %s data\n", rp->id,
1189                          rp->domains[dmn].name);
1190                 /* exclude non-raw primitives */
1191                 for (prim = 0; prim < NR_RAW_PRIMITIVES; prim++) {
1192                         if (!rapl_read_data_raw(&rp->domains[dmn], prim,
1193                                                 rpi[prim].unit, &val))
1194                                 rp->domains[dmn].rdd.primitives[prim] = val;
1195                 }
1196         }
1197
1198 }
1199
1200 static void rapl_unregister_powercap(void)
1201 {
1202         if (platform_rapl_domain) {
1203                 powercap_unregister_zone(control_type,
1204                                          &platform_rapl_domain->power_zone);
1205                 kfree(platform_rapl_domain);
1206         }
1207         powercap_unregister_control_type(control_type);
1208 }
1209
1210 static int rapl_package_register_powercap(struct rapl_package *rp)
1211 {
1212         struct rapl_domain *rd;
1213         char dev_name[17]; /* max domain name = 7 + 1 + 8 for int + 1 for null*/
1214         struct powercap_zone *power_zone = NULL;
1215         int nr_pl, ret;
1216
1217         /* Update the domain data of the new package */
1218         rapl_update_domain_data(rp);
1219
1220         /* first we register package domain as the parent zone*/
1221         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++) {
1222                 if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
1223                         nr_pl = find_nr_power_limit(rd);
1224                         pr_debug("register socket %d package domain %s\n",
1225                                 rp->id, rd->name);
1226                         memset(dev_name, 0, sizeof(dev_name));
1227                         snprintf(dev_name, sizeof(dev_name), "%s-%d",
1228                                 rd->name, rp->id);
1229                         power_zone = powercap_register_zone(&rd->power_zone,
1230                                                         control_type,
1231                                                         dev_name, NULL,
1232                                                         &zone_ops[rd->id],
1233                                                         nr_pl,
1234                                                         &constraint_ops);
1235                         if (IS_ERR(power_zone)) {
1236                                 pr_debug("failed to register package, %d\n",
1237                                         rp->id);
1238                                 return PTR_ERR(power_zone);
1239                         }
1240                         /* track parent zone in per package/socket data */
1241                         rp->power_zone = power_zone;
1242                         /* done, only one package domain per socket */
1243                         break;
1244                 }
1245         }
1246         if (!power_zone) {
1247                 pr_err("no package domain found, unknown topology!\n");
1248                 return -ENODEV;
1249         }
1250         /* now register domains as children of the socket/package*/
1251         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++) {
1252                 if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE)
1253                         continue;
1254                 /* number of power limits per domain varies */
1255                 nr_pl = find_nr_power_limit(rd);
1256                 power_zone = powercap_register_zone(&rd->power_zone,
1257                                                 control_type, rd->name,
1258                                                 rp->power_zone,
1259                                                 &zone_ops[rd->id], nr_pl,
1260                                                 &constraint_ops);
1261
1262                 if (IS_ERR(power_zone)) {
1263                         pr_debug("failed to register power_zone, %d:%s:%s\n",
1264                                 rp->id, rd->name, dev_name);
1265                         ret = PTR_ERR(power_zone);
1266                         goto err_cleanup;
1267                 }
1268         }
1269         return 0;
1270
1271 err_cleanup:
1272         /*
1273          * Clean up previously initialized domains within the package if we
1274          * failed after the first domain setup.
1275          */
1276         while (--rd >= rp->domains) {
1277                 pr_debug("unregister package %d domain %s\n", rp->id, rd->name);
1278                 powercap_unregister_zone(control_type, &rd->power_zone);
1279         }
1280
1281         return ret;
1282 }
1283
1284 static int __init rapl_register_psys(void)
1285 {
1286         struct rapl_domain *rd;
1287         struct powercap_zone *power_zone;
1288         u64 val;
1289
1290         if (rdmsrl_safe_on_cpu(0, MSR_PLATFORM_ENERGY_STATUS, &val) || !val)
1291                 return -ENODEV;
1292
1293         if (rdmsrl_safe_on_cpu(0, MSR_PLATFORM_POWER_LIMIT, &val) || !val)
1294                 return -ENODEV;
1295
1296         rd = kzalloc(sizeof(*rd), GFP_KERNEL);
1297         if (!rd)
1298                 return -ENOMEM;
1299
1300         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_PLATFORM];
1301         rd->id = RAPL_DOMAIN_PLATFORM;
1302         rd->msrs[0] = MSR_PLATFORM_POWER_LIMIT;
1303         rd->msrs[1] = MSR_PLATFORM_ENERGY_STATUS;
1304         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
1305         rd->rpl[0].name = pl1_name;
1306         rd->rpl[1].prim_id = PL2_ENABLE;
1307         rd->rpl[1].name = pl2_name;
1308         rd->rp = find_package_by_id(0);
1309
1310         power_zone = powercap_register_zone(&rd->power_zone, control_type,
1311                                             "psys", NULL,
1312                                             &zone_ops[RAPL_DOMAIN_PLATFORM],
1313                                             2, &constraint_ops);
1314
1315         if (IS_ERR(power_zone)) {
1316                 kfree(rd);
1317                 return PTR_ERR(power_zone);
1318         }
1319
1320         platform_rapl_domain = rd;
1321
1322         return 0;
1323 }
1324
1325 static int __init rapl_register_powercap(void)
1326 {
1327         control_type = powercap_register_control_type(NULL, "intel-rapl", NULL);
1328         if (IS_ERR(control_type)) {
1329                 pr_debug("failed to register powercap control_type.\n");
1330                 return PTR_ERR(control_type);
1331         }
1332         return 0;
1333 }
1334
1335 static int rapl_check_domain(int cpu, int domain)
1336 {
1337         unsigned msr;
1338         u64 val = 0;
1339
1340         switch (domain) {
1341         case RAPL_DOMAIN_PACKAGE:
1342                 msr = MSR_PKG_ENERGY_STATUS;
1343                 break;
1344         case RAPL_DOMAIN_PP0:
1345                 msr = MSR_PP0_ENERGY_STATUS;
1346                 break;
1347         case RAPL_DOMAIN_PP1:
1348                 msr = MSR_PP1_ENERGY_STATUS;
1349                 break;
1350         case RAPL_DOMAIN_DRAM:
1351                 msr = MSR_DRAM_ENERGY_STATUS;
1352                 break;
1353         case RAPL_DOMAIN_PLATFORM:
1354                 /* PSYS(PLATFORM) is not a CPU domain, so avoid printng error */
1355                 return -EINVAL;
1356         default:
1357                 pr_err("invalid domain id %d\n", domain);
1358                 return -EINVAL;
1359         }
1360         /* make sure domain counters are available and contains non-zero
1361          * values, otherwise skip it.
1362          */
1363         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, msr, &val) || !val)
1364                 return -ENODEV;
1365
1366         return 0;
1367 }
1368
1369
1370 /*
1371  * Check if power limits are available. Two cases when they are not available:
1372  * 1. Locked by BIOS, in this case we still provide read-only access so that
1373  *    users can see what limit is set by the BIOS.
1374  * 2. Some CPUs make some domains monitoring only which means PLx MSRs may not
1375  *    exist at all. In this case, we do not show the contraints in powercap.
1376  *
1377  * Called after domains are detected and initialized.
1378  */
1379 static void rapl_detect_powerlimit(struct rapl_domain *rd)
1380 {
1381         u64 val64;
1382         int i;
1383
1384         /* check if the domain is locked by BIOS, ignore if MSR doesn't exist */
1385         if (!rapl_read_data_raw(rd, FW_LOCK, false, &val64)) {
1386                 if (val64) {
1387                         pr_info("RAPL package %d domain %s locked by BIOS\n",
1388                                 rd->rp->id, rd->name);
1389                         rd->state |= DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED;
1390                 }
1391         }
1392         /* check if power limit MSRs exists, otherwise domain is monitoring only */
1393         for (i = 0; i < NR_POWER_LIMITS; i++) {
1394                 int prim = rd->rpl[i].prim_id;
1395                 if (rapl_read_data_raw(rd, prim, false, &val64))
1396                         rd->rpl[i].name = NULL;
1397         }
1398 }
1399
1400 /* Detect active and valid domains for the given CPU, caller must
1401  * ensure the CPU belongs to the targeted package and CPU hotlug is disabled.
1402  */
1403 static int rapl_detect_domains(struct rapl_package *rp, int cpu)
1404 {
1405         struct rapl_domain *rd;
1406         int i;
1407
1408         for (i = 0; i < RAPL_DOMAIN_MAX; i++) {
1409                 /* use physical package id to read counters */
1410                 if (!rapl_check_domain(cpu, i)) {
1411                         rp->domain_map |= 1 << i;
1412                         pr_info("Found RAPL domain %s\n", rapl_domain_names[i]);
1413                 }
1414         }
1415         rp->nr_domains = bitmap_weight(&rp->domain_map, RAPL_DOMAIN_MAX);
1416         if (!rp->nr_domains) {
1417                 pr_debug("no valid rapl domains found in package %d\n", rp->id);
1418                 return -ENODEV;
1419         }
1420         pr_debug("found %d domains on package %d\n", rp->nr_domains, rp->id);
1421
1422         rp->domains = kcalloc(rp->nr_domains + 1, sizeof(struct rapl_domain),
1423                         GFP_KERNEL);
1424         if (!rp->domains)
1425                 return -ENOMEM;
1426
1427         rapl_init_domains(rp);
1428
1429         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++)
1430                 rapl_detect_powerlimit(rd);
1431
1432         return 0;
1433 }
1434
1435 /* called from CPU hotplug notifier, hotplug lock held */
1436 static void rapl_remove_package(struct rapl_package *rp)
1437 {
1438         struct rapl_domain *rd, *rd_package = NULL;
1439
1440         package_power_limit_irq_restore(rp);
1441
1442         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++) {
1443                 rapl_write_data_raw(rd, PL1_ENABLE, 0);
1444                 rapl_write_data_raw(rd, PL1_CLAMP, 0);
1445                 if (find_nr_power_limit(rd) > 1) {
1446                         rapl_write_data_raw(rd, PL2_ENABLE, 0);
1447                         rapl_write_data_raw(rd, PL2_CLAMP, 0);
1448                 }
1449                 if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
1450                         rd_package = rd;
1451                         continue;
1452                 }
1453                 pr_debug("remove package, undo power limit on %d: %s\n",
1454                          rp->id, rd->name);
1455                 powercap_unregister_zone(control_type, &rd->power_zone);
1456         }
1457         /* do parent zone last */
1458         powercap_unregister_zone(control_type, &rd_package->power_zone);
1459         list_del(&rp->plist);
1460         kfree(rp);
1461 }
1462
1463 /* called from CPU hotplug notifier, hotplug lock held */
1464 static struct rapl_package *rapl_add_package(int cpu, int pkgid)
1465 {
1466         struct rapl_package *rp;
1467         int ret;
1468
1469         rp = kzalloc(sizeof(struct rapl_package), GFP_KERNEL);
1470         if (!rp)
1471                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1472
1473         /* add the new package to the list */
1474         rp->id = pkgid;
1475         rp->lead_cpu = cpu;
1476
1477         /* check if the package contains valid domains */
1478         if (rapl_detect_domains(rp, cpu) ||
1479                 rapl_defaults->check_unit(rp, cpu)) {
1480                 ret = -ENODEV;
1481                 goto err_free_package;
1482         }
1483         ret = rapl_package_register_powercap(rp);
1484         if (!ret) {
1485                 INIT_LIST_HEAD(&rp->plist);
1486                 list_add(&rp->plist, &rapl_packages);
1487                 return rp;
1488         }
1489
1490 err_free_package:
1491         kfree(rp->domains);
1492         kfree(rp);
1493         return ERR_PTR(ret);
1494 }
1495
1496 /* Handles CPU hotplug on multi-socket systems.
1497  * If a CPU goes online as the first CPU of the physical package
1498  * we add the RAPL package to the system. Similarly, when the last
1499  * CPU of the package is removed, we remove the RAPL package and its
1500  * associated domains. Cooling devices are handled accordingly at
1501  * per-domain level.
1502  */
1503 static int rapl_cpu_online(unsigned int cpu)
1504 {
1505         int pkgid = topology_physical_package_id(cpu);
1506         struct rapl_package *rp;
1507
1508         rp = find_package_by_id(pkgid);
1509         if (!rp) {
1510                 rp = rapl_add_package(cpu, pkgid);
1511                 if (IS_ERR(rp))
1512                         return PTR_ERR(rp);
1513         }
1514         cpumask_set_cpu(cpu, &rp->cpumask);
1515         return 0;
1516 }
1517
1518 static int rapl_cpu_down_prep(unsigned int cpu)
1519 {
1520         int pkgid = topology_physical_package_id(cpu);
1521         struct rapl_package *rp;
1522         int lead_cpu;
1523
1524         rp = find_package_by_id(pkgid);
1525         if (!rp)
1526                 return 0;
1527
1528         cpumask_clear_cpu(cpu, &rp->cpumask);
1529         lead_cpu = cpumask_first(&rp->cpumask);
1530         if (lead_cpu >= nr_cpu_ids)
1531                 rapl_remove_package(rp);
1532         else if (rp->lead_cpu == cpu)
1533                 rp->lead_cpu = lead_cpu;
1534         return 0;
1535 }
1536
1537 static enum cpuhp_state pcap_rapl_online;
1538
1539 static void power_limit_state_save(void)
1540 {
1541         struct rapl_package *rp;
1542         struct rapl_domain *rd;
1543         int nr_pl, ret, i;
1544
1545         get_online_cpus();
1546         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist) {
1547                 if (!rp->power_zone)
1548                         continue;
1549                 rd = power_zone_to_rapl_domain(rp->power_zone);
1550                 nr_pl = find_nr_power_limit(rd);
1551                 for (i = 0; i < nr_pl; i++) {
1552                         switch (rd->rpl[i].prim_id) {
1553                         case PL1_ENABLE:
1554                                 ret = rapl_read_data_raw(rd,
1555                                                 POWER_LIMIT1,
1556                                                 true,
1557                                                 &rd->rpl[i].last_power_limit);
1558                                 if (ret)
1559                                         rd->rpl[i].last_power_limit = 0;
1560                                 break;
1561                         case PL2_ENABLE:
1562                                 ret = rapl_read_data_raw(rd,
1563                                                 POWER_LIMIT2,
1564                                                 true,
1565                                                 &rd->rpl[i].last_power_limit);
1566                                 if (ret)
1567                                         rd->rpl[i].last_power_limit = 0;
1568                                 break;
1569                         }
1570                 }
1571         }
1572         put_online_cpus();
1573 }
1574
1575 static void power_limit_state_restore(void)
1576 {
1577         struct rapl_package *rp;
1578         struct rapl_domain *rd;
1579         int nr_pl, i;
1580
1581         get_online_cpus();
1582         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist) {
1583                 if (!rp->power_zone)
1584                         continue;
1585                 rd = power_zone_to_rapl_domain(rp->power_zone);
1586                 nr_pl = find_nr_power_limit(rd);
1587                 for (i = 0; i < nr_pl; i++) {
1588                         switch (rd->rpl[i].prim_id) {
1589                         case PL1_ENABLE:
1590                                 if (rd->rpl[i].last_power_limit)
1591                                         rapl_write_data_raw(rd,
1592                                                 POWER_LIMIT1,
1593                                                 rd->rpl[i].last_power_limit);
1594                                 break;
1595                         case PL2_ENABLE:
1596                                 if (rd->rpl[i].last_power_limit)
1597                                         rapl_write_data_raw(rd,
1598                                                 POWER_LIMIT2,
1599                                                 rd->rpl[i].last_power_limit);
1600                                 break;
1601                         }
1602                 }
1603         }
1604         put_online_cpus();
1605 }
1606
1607 static int rapl_pm_callback(struct notifier_block *nb,
1608         unsigned long mode, void *_unused)
1609 {
1610         switch (mode) {
1611         case PM_SUSPEND_PREPARE:
1612                 power_limit_state_save();
1613                 break;
1614         case PM_POST_SUSPEND:
1615                 power_limit_state_restore();
1616                 break;
1617         }
1618         return NOTIFY_OK;
1619 }
1620
1621 static struct notifier_block rapl_pm_notifier = {
1622         .notifier_call = rapl_pm_callback,
1623 };
1624
1625 static int __init rapl_init(void)
1626 {
1627         const struct x86_cpu_id *id;
1628         int ret;
1629
1630         id = x86_match_cpu(rapl_ids);
1631         if (!id) {
1632                 pr_err("driver does not support CPU family %d model %d\n",
1633                         boot_cpu_data.x86, boot_cpu_data.x86_model);
1634
1635                 return -ENODEV;
1636         }
1637
1638         rapl_defaults = (struct rapl_defaults *)id->driver_data;
1639
1640         ret = rapl_register_powercap();
1641         if (ret)
1642                 return ret;
1643
1644         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "powercap/rapl:online",
1645                                 rapl_cpu_online, rapl_cpu_down_prep);
1646         if (ret < 0)
1647                 goto err_unreg;
1648         pcap_rapl_online = ret;
1649
1650         /* Don't bail out if PSys is not supported */
1651         rapl_register_psys();
1652
1653         ret = register_pm_notifier(&rapl_pm_notifier);
1654         if (ret)
1655                 goto err_unreg_all;
1656
1657         return 0;
1658
1659 err_unreg_all:
1660         cpuhp_remove_state(pcap_rapl_online);
1661
1662 err_unreg:
1663         rapl_unregister_powercap();
1664         return ret;
1665 }
1666
1667 static void __exit rapl_exit(void)
1668 {
1669         unregister_pm_notifier(&rapl_pm_notifier);
1670         cpuhp_remove_state(pcap_rapl_online);
1671         rapl_unregister_powercap();
1672 }
1673
1674 module_init(rapl_init);
1675 module_exit(rapl_exit);
1676
1677 MODULE_DESCRIPTION("Driver for Intel RAPL (Running Average Power Limit)");
1678 MODULE_AUTHOR("Jacob Pan <[email protected]>");
1679 MODULE_LICENSE("GPL v2");