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 #include <asm/intel-family.h>
  37
  38 /* Local defines */
  39 #define MSR_PLATFORM_POWER_LIMIT        0x0000065C
  40
  41 /* bitmasks for RAPL MSRs, used by primitive access functions */
  42 #define ENERGY_STATUS_MASK      0xffffffff
  43
  44 #define POWER_LIMIT1_MASK       0x7FFF
  45 #define POWER_LIMIT1_ENABLE     BIT(15)
  46 #define POWER_LIMIT1_CLAMP      BIT(16)
  47
  48 #define POWER_LIMIT2_MASK       (0x7FFFULL<<32)
  49 #define POWER_LIMIT2_ENABLE     BIT_ULL(47)
  50 #define POWER_LIMIT2_CLAMP      BIT_ULL(48)
  51 #define POWER_PACKAGE_LOCK      BIT_ULL(63)
  52 #define POWER_PP_LOCK           BIT(31)
  53
  54 #define TIME_WINDOW1_MASK       (0x7FULL<<17)
  55 #define TIME_WINDOW2_MASK       (0x7FULL<<49)
  56
  57 #define POWER_UNIT_OFFSET       0
  58 #define POWER_UNIT_MASK         0x0F
  59
  60 #define ENERGY_UNIT_OFFSET      0x08
  61 #define ENERGY_UNIT_MASK        0x1F00
  62
  63 #define TIME_UNIT_OFFSET        0x10
  64 #define TIME_UNIT_MASK          0xF0000
  65
  66 #define POWER_INFO_MAX_MASK     (0x7fffULL<<32)
  67 #define POWER_INFO_MIN_MASK     (0x7fffULL<<16)
  68 #define POWER_INFO_MAX_TIME_WIN_MASK     (0x3fULL<<48)
  69 #define POWER_INFO_THERMAL_SPEC_MASK     0x7fff
  70
  71 #define PERF_STATUS_THROTTLE_TIME_MASK 0xffffffff
  72 #define PP_POLICY_MASK         0x1F
  73
  74 /* Non HW constants */
  75 #define RAPL_PRIMITIVE_DERIVED       BIT(1) /* not from raw data */
  76 #define RAPL_PRIMITIVE_DUMMY         BIT(2)
  77
  78 #define TIME_WINDOW_MAX_MSEC 40000
  79 #define TIME_WINDOW_MIN_MSEC 250
  80 #define ENERGY_UNIT_SCALE    1000 /* scale from driver unit to powercap unit */
  81 enum unit_type {
  82         ARBITRARY_UNIT, /* no translation */
  83         POWER_UNIT,
  84         ENERGY_UNIT,
  85         TIME_UNIT,
  86 };
  87
  88 enum rapl_domain_type {
  89         RAPL_DOMAIN_PACKAGE, /* entire package/socket */
  90         RAPL_DOMAIN_PP0, /* core power plane */
  91         RAPL_DOMAIN_PP1, /* graphics uncore */
  92         RAPL_DOMAIN_DRAM,/* DRAM control_type */
  93         RAPL_DOMAIN_PLATFORM, /* PSys control_type */
  94         RAPL_DOMAIN_MAX,
  95 };
  96
  97 enum rapl_domain_msr_id {
  98         RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT,
  99         RAPL_DOMAIN_MSR_STATUS,
 100         RAPL_DOMAIN_MSR_PERF,
 101         RAPL_DOMAIN_MSR_POLICY,
 102         RAPL_DOMAIN_MSR_INFO,
 103         RAPL_DOMAIN_MSR_MAX,
 104 };
 105
 106 /* per domain data, some are optional */
 107 enum rapl_primitives {
 108         ENERGY_COUNTER,
 109         POWER_LIMIT1,
 110         POWER_LIMIT2,
 111         FW_LOCK,
 112
 113         PL1_ENABLE,  /* power limit 1, aka long term */
 114         PL1_CLAMP,   /* allow frequency to go below OS request */
 115         PL2_ENABLE,  /* power limit 2, aka short term, instantaneous */
 116         PL2_CLAMP,
 117
 118         TIME_WINDOW1, /* long term */
 119         TIME_WINDOW2, /* short term */
 120         THERMAL_SPEC_POWER,
 121         MAX_POWER,
 122
 123         MIN_POWER,
 124         MAX_TIME_WINDOW,
 125         THROTTLED_TIME,
 126         PRIORITY_LEVEL,
 127
 128         /* below are not raw primitive data */
 129         AVERAGE_POWER,
 130         NR_RAPL_PRIMITIVES,
 131 };
 132
 133 #define NR_RAW_PRIMITIVES (NR_RAPL_PRIMITIVES - 2)
 134
 135 /* Can be expanded to include events, etc.*/
 136 struct rapl_domain_data {
 137         u64 primitives[NR_RAPL_PRIMITIVES];
 138         unsigned long timestamp;
 139 };
 140
 141 struct msrl_action {
 142         u32 msr_no;
 143         u64 clear_mask;
 144         u64 set_mask;
 145         int err;
 146 };
 147
 148 #define DOMAIN_STATE_INACTIVE           BIT(0)
 149 #define DOMAIN_STATE_POWER_LIMIT_SET    BIT(1)
 150 #define DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED        BIT(2)
 151
 152 #define NR_POWER_LIMITS (2)
 153 struct rapl_power_limit {
 154         struct powercap_zone_constraint *constraint;
 155         int prim_id; /* primitive ID used to enable */
 156         struct rapl_domain *domain;
 157         const char *name;
 158 };
 159
 160 static const char pl1_name[] = "long_term";
 161 static const char pl2_name[] = "short_term";
 162
 163 struct rapl_package;
 164 struct rapl_domain {
 165         const char *name;
 166         enum rapl_domain_type id;
 167         int msrs[RAPL_DOMAIN_MSR_MAX];
 168         struct powercap_zone power_zone;
 169         struct rapl_domain_data rdd;
 170         struct rapl_power_limit rpl[NR_POWER_LIMITS];
 171         u64 attr_map; /* track capabilities */
 172         unsigned int state;
 173         unsigned int domain_energy_unit;
 174         struct rapl_package *rp;
 175 };
 176 #define power_zone_to_rapl_domain(_zone) \
 177         container_of(_zone, struct rapl_domain, power_zone)
 178
 179
 180 /* Each physical package contains multiple domains, these are the common
 181  * data across RAPL domains within a package.
 182  */
 183 struct rapl_package {
 184         unsigned int id; /* physical package/socket id */
 185         unsigned int nr_domains;
 186         unsigned long domain_map; /* bit map of active domains */
 187         unsigned int power_unit;
 188         unsigned int energy_unit;
 189         unsigned int time_unit;
 190         struct rapl_domain *domains; /* array of domains, sized at runtime */
 191         struct powercap_zone *power_zone; /* keep track of parent zone */
 192         int nr_cpus; /* active cpus on the package, topology info is lost during
 193                       * cpu hotplug. so we have to track ourselves.
 194                       */
 195         unsigned long power_limit_irq; /* keep track of package power limit
 196                                         * notify interrupt enable status.
 197                                         */
 198         struct list_head plist;
 199         int lead_cpu; /* one active cpu per package for access */
 200 };
 201
 202 struct rapl_defaults {
 203         u8 floor_freq_reg_addr;
 204         int (*check_unit)(struct rapl_package *rp, int cpu);
 205         void (*set_floor_freq)(struct rapl_domain *rd, bool mode);
 206         u64 (*compute_time_window)(struct rapl_package *rp, u64 val,
 207                                 bool to_raw);
 208         unsigned int dram_domain_energy_unit;
 209 };
 210 static struct rapl_defaults *rapl_defaults;
 211
 212 /* Sideband MBI registers */
 213 #define IOSF_CPU_POWER_BUDGET_CTL_BYT (0x2)
 214 #define IOSF_CPU_POWER_BUDGET_CTL_TNG (0xdf)
 215
 216 #define PACKAGE_PLN_INT_SAVED   BIT(0)
 217 #define MAX_PRIM_NAME (32)
 218
 219 /* per domain data. used to describe individual knobs such that access function
 220  * can be consolidated into one instead of many inline functions.
 221  */
 222 struct rapl_primitive_info {
 223         const char *name;
 224         u64 mask;
 225         int shift;
 226         enum rapl_domain_msr_id id;
 227         enum unit_type unit;
 228         u32 flag;
 229 };
 230
 231 #define PRIMITIVE_INFO_INIT(p, m, s, i, u, f) { \
 232                 .name = #p,                     \
 233                 .mask = m,                      \
 234                 .shift = s,                     \
 235                 .id = i,                        \
 236                 .unit = u,                      \
 237                 .flag = f                       \
 238         }
 239
 240 static void rapl_init_domains(struct rapl_package *rp);
 241 static int rapl_read_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 242                         enum rapl_primitives prim,
 243                         bool xlate, u64 *data);
 244 static int rapl_write_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 245                         enum rapl_primitives prim,
 246                         unsigned long long value);
 247 static u64 rapl_unit_xlate(struct rapl_domain *rd,
 248                         enum unit_type type, u64 value,
 249                         int to_raw);
 250 static void package_power_limit_irq_save(struct rapl_package *rp);
 251
 252 static LIST_HEAD(rapl_packages); /* guarded by CPU hotplug lock */
 253
 254 static const char * const rapl_domain_names[] = {
 255         "package",
 256         "core",
 257         "uncore",
 258         "dram",
 259         "psys",
 260 };
 261
 262 static struct powercap_control_type *control_type; /* PowerCap Controller */
 263 static struct rapl_domain *platform_rapl_domain; /* Platform (PSys) domain */
 264
 265 /* caller to ensure CPU hotplug lock is held */
 266 static struct rapl_package *find_package_by_id(int id)
 267 {
 268         struct rapl_package *rp;
 269
 270         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist) {
 271                 if (rp->id == id)
 272                         return rp;
 273         }
 274
 275         return NULL;
 276 }
 277
 278 /* caller must hold cpu hotplug lock */
 279 static void rapl_cleanup_data(void)
 280 {
 281         struct rapl_package *p, *tmp;
 282
 283         list_for_each_entry_safe(p, tmp, &rapl_packages, plist) {
 284                 kfree(p->domains);
 285                 list_del(&p->plist);
 286                 kfree(p);
 287         }
 288 }
 289
 290 static int get_energy_counter(struct powercap_zone *power_zone, u64 *energy_raw)
 291 {
 292         struct rapl_domain *rd;
 293         u64 energy_now;
 294
 295         /* prevent CPU hotplug, make sure the RAPL domain does not go
 296          * away while reading the counter.
 297          */
 298         get_online_cpus();
 299         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 300
 301         if (!rapl_read_data_raw(rd, ENERGY_COUNTER, true, &energy_now)) {
 302                 *energy_raw = energy_now;
 303                 put_online_cpus();
 304
 305                 return 0;
 306         }
 307         put_online_cpus();
 308
 309         return -EIO;
 310 }
 311
 312 static int get_max_energy_counter(struct powercap_zone *pcd_dev, u64 *energy)
 313 {
 314         struct rapl_domain *rd = power_zone_to_rapl_domain(pcd_dev);
 315
 316         *energy = rapl_unit_xlate(rd, ENERGY_UNIT, ENERGY_STATUS_MASK, 0);
 317         return 0;
 318 }
 319
 320 static int release_zone(struct powercap_zone *power_zone)
 321 {
 322         struct rapl_domain *rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 323         struct rapl_package *rp = rd->rp;
 324
 325         /* package zone is the last zone of a package, we can free
 326          * memory here since all children has been unregistered.
 327          */
 328         if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
 329                 kfree(rd);
 330                 rp->domains = NULL;
 331         }
 332
 333         return 0;
 334
 335 }
 336
 337 static int find_nr_power_limit(struct rapl_domain *rd)
 338 {
 339         int i, nr_pl = 0;
 340
 341         for (i = 0; i < NR_POWER_LIMITS; i++) {
 342                 if (rd->rpl[i].name)
 343                         nr_pl++;
 344         }
 345
 346         return nr_pl;
 347 }
 348
 349 static int set_domain_enable(struct powercap_zone *power_zone, bool mode)
 350 {
 351         struct rapl_domain *rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 352
 353         if (rd->state & DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED)
 354                 return -EACCES;
 355
 356         get_online_cpus();
 357         rapl_write_data_raw(rd, PL1_ENABLE, mode);
 358         if (rapl_defaults->set_floor_freq)
 359                 rapl_defaults->set_floor_freq(rd, mode);
 360         put_online_cpus();
 361
 362         return 0;
 363 }
 364
 365 static int get_domain_enable(struct powercap_zone *power_zone, bool *mode)
 366 {
 367         struct rapl_domain *rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 368         u64 val;
 369
 370         if (rd->state & DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED) {
 371                 *mode = false;
 372                 return 0;
 373         }
 374         get_online_cpus();
 375         if (rapl_read_data_raw(rd, PL1_ENABLE, true, &val)) {
 376                 put_online_cpus();
 377                 return -EIO;
 378         }
 379         *mode = val;
 380         put_online_cpus();
 381
 382         return 0;
 383 }
 384
 385 /* per RAPL domain ops, in the order of rapl_domain_type */
 386 static const struct powercap_zone_ops zone_ops[] = {
 387         /* RAPL_DOMAIN_PACKAGE */
 388         {
 389                 .get_energy_uj = get_energy_counter,
 390                 .get_max_energy_range_uj = get_max_energy_counter,
 391                 .release = release_zone,
 392                 .set_enable = set_domain_enable,
 393                 .get_enable = get_domain_enable,
 394         },
 395         /* RAPL_DOMAIN_PP0 */
 396         {
 397                 .get_energy_uj = get_energy_counter,
 398                 .get_max_energy_range_uj = get_max_energy_counter,
 399                 .release = release_zone,
 400                 .set_enable = set_domain_enable,
 401                 .get_enable = get_domain_enable,
 402         },
 403         /* RAPL_DOMAIN_PP1 */
 404         {
 405                 .get_energy_uj = get_energy_counter,
 406                 .get_max_energy_range_uj = get_max_energy_counter,
 407                 .release = release_zone,
 408                 .set_enable = set_domain_enable,
 409                 .get_enable = get_domain_enable,
 410         },
 411         /* RAPL_DOMAIN_DRAM */
 412         {
 413                 .get_energy_uj = get_energy_counter,
 414                 .get_max_energy_range_uj = get_max_energy_counter,
 415                 .release = release_zone,
 416                 .set_enable = set_domain_enable,
 417                 .get_enable = get_domain_enable,
 418         },
 419         /* RAPL_DOMAIN_PLATFORM */
 420         {
 421                 .get_energy_uj = get_energy_counter,
 422                 .get_max_energy_range_uj = get_max_energy_counter,
 423                 .release = release_zone,
 424                 .set_enable = set_domain_enable,
 425                 .get_enable = get_domain_enable,
 426         },
 427 };
 428
 429
 430 /*
 431  * Constraint index used by powercap can be different than power limit (PL)
 432  * index in that some  PLs maybe missing due to non-existant MSRs. So we
 433  * need to convert here by finding the valid PLs only (name populated).
 434  */
 435 static int contraint_to_pl(struct rapl_domain *rd, int cid)
 436 {
 437         int i, j;
 438
 439         for (i = 0, j = 0; i < NR_POWER_LIMITS; i++) {
 440                 if ((rd->rpl[i].name) && j++ == cid) {
 441                         pr_debug("%s: index %d\n", __func__, i);
 442                         return i;
 443                 }
 444         }
 445
 446         return -EINVAL;
 447 }
 448
 449 static int set_power_limit(struct powercap_zone *power_zone, int cid,
 450                         u64 power_limit)
 451 {
 452         struct rapl_domain *rd;
 453         struct rapl_package *rp;
 454         int ret = 0;
 455         int id;
 456
 457         get_online_cpus();
 458         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 459         id = contraint_to_pl(rd, cid);
 460
 461         rp = rd->rp;
 462
 463         if (rd->state & DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED) {
 464                 dev_warn(&power_zone->dev, "%s locked by BIOS, monitoring only\n",
 465                         rd->name);
 466                 ret = -EACCES;
 467                 goto set_exit;
 468         }
 469
 470         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 471         case PL1_ENABLE:
 472                 rapl_write_data_raw(rd, POWER_LIMIT1, power_limit);
 473                 break;
 474         case PL2_ENABLE:
 475                 rapl_write_data_raw(rd, POWER_LIMIT2, power_limit);
 476                 break;
 477         default:
 478                 ret = -EINVAL;
 479         }
 480         if (!ret)
 481                 package_power_limit_irq_save(rp);
 482 set_exit:
 483         put_online_cpus();
 484         return ret;
 485 }
 486
 487 static int get_current_power_limit(struct powercap_zone *power_zone, int cid,
 488                                         u64 *data)
 489 {
 490         struct rapl_domain *rd;
 491         u64 val;
 492         int prim;
 493         int ret = 0;
 494         int id;
 495
 496         get_online_cpus();
 497         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 498         id = contraint_to_pl(rd, cid);
 499         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 500         case PL1_ENABLE:
 501                 prim = POWER_LIMIT1;
 502                 break;
 503         case PL2_ENABLE:
 504                 prim = POWER_LIMIT2;
 505                 break;
 506         default:
 507                 put_online_cpus();
 508                 return -EINVAL;
 509         }
 510         if (rapl_read_data_raw(rd, prim, true, &val))
 511                 ret = -EIO;
 512         else
 513                 *data = val;
 514
 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
 531         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 532         case PL1_ENABLE:
 533                 rapl_write_data_raw(rd, TIME_WINDOW1, window);
 534                 break;
 535         case PL2_ENABLE:
 536                 rapl_write_data_raw(rd, TIME_WINDOW2, window);
 537                 break;
 538         default:
 539                 ret = -EINVAL;
 540         }
 541         put_online_cpus();
 542         return ret;
 543 }
 544
 545 static int get_time_window(struct powercap_zone *power_zone, int cid, u64 *data)
 546 {
 547         struct rapl_domain *rd;
 548         u64 val;
 549         int ret = 0;
 550         int id;
 551
 552         get_online_cpus();
 553         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 554         id = contraint_to_pl(rd, cid);
 555
 556         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 557         case PL1_ENABLE:
 558                 ret = rapl_read_data_raw(rd, TIME_WINDOW1, true, &val);
 559                 break;
 560         case PL2_ENABLE:
 561                 ret = rapl_read_data_raw(rd, TIME_WINDOW2, true, &val);
 562                 break;
 563         default:
 564                 put_online_cpus();
 565                 return -EINVAL;
 566         }
 567         if (!ret)
 568                 *data = val;
 569         put_online_cpus();
 570
 571         return ret;
 572 }
 573
 574 static const char *get_constraint_name(struct powercap_zone *power_zone, int cid)
 575 {
 576         struct rapl_domain *rd;
 577         int id;
 578
 579         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 580         id = contraint_to_pl(rd, cid);
 581         if (id >= 0)
 582                 return rd->rpl[id].name;
 583
 584         return NULL;
 585 }
 586
 587
 588 static int get_max_power(struct powercap_zone *power_zone, int id,
 589                                         u64 *data)
 590 {
 591         struct rapl_domain *rd;
 592         u64 val;
 593         int prim;
 594         int ret = 0;
 595
 596         get_online_cpus();
 597         rd = power_zone_to_rapl_domain(power_zone);
 598         switch (rd->rpl[id].prim_id) {
 599         case PL1_ENABLE:
 600                 prim = THERMAL_SPEC_POWER;
 601                 break;
 602         case PL2_ENABLE:
 603                 prim = MAX_POWER;
 604                 break;
 605         default:
 606                 put_online_cpus();
 607                 return -EINVAL;
 608         }
 609         if (rapl_read_data_raw(rd, prim, true, &val))
 610                 ret = -EIO;
 611         else
 612                 *data = val;
 613
 614         put_online_cpus();
 615
 616         return ret;
 617 }
 618
 619 static const struct powercap_zone_constraint_ops constraint_ops = {
 620         .set_power_limit_uw = set_power_limit,
 621         .get_power_limit_uw = get_current_power_limit,
 622         .set_time_window_us = set_time_window,
 623         .get_time_window_us = get_time_window,
 624         .get_max_power_uw = get_max_power,
 625         .get_name = get_constraint_name,
 626 };
 627
 628 /* called after domain detection and package level data are set */
 629 static void rapl_init_domains(struct rapl_package *rp)
 630 {
 631         int i;
 632         struct rapl_domain *rd = rp->domains;
 633
 634         for (i = 0; i < RAPL_DOMAIN_MAX; i++) {
 635                 unsigned int mask = rp->domain_map & (1 << i);
 636                 switch (mask) {
 637                 case BIT(RAPL_DOMAIN_PACKAGE):
 638                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_PACKAGE];
 639                         rd->id = RAPL_DOMAIN_PACKAGE;
 640                         rd->msrs[0] = MSR_PKG_POWER_LIMIT;
 641                         rd->msrs[1] = MSR_PKG_ENERGY_STATUS;
 642                         rd->msrs[2] = MSR_PKG_PERF_STATUS;
 643                         rd->msrs[3] = 0;
 644                         rd->msrs[4] = MSR_PKG_POWER_INFO;
 645                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 646                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 647                         rd->rpl[1].prim_id = PL2_ENABLE;
 648                         rd->rpl[1].name = pl2_name;
 649                         break;
 650                 case BIT(RAPL_DOMAIN_PP0):
 651                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_PP0];
 652                         rd->id = RAPL_DOMAIN_PP0;
 653                         rd->msrs[0] = MSR_PP0_POWER_LIMIT;
 654                         rd->msrs[1] = MSR_PP0_ENERGY_STATUS;
 655                         rd->msrs[2] = 0;
 656                         rd->msrs[3] = MSR_PP0_POLICY;
 657                         rd->msrs[4] = 0;
 658                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 659                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 660                         break;
 661                 case BIT(RAPL_DOMAIN_PP1):
 662                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_PP1];
 663                         rd->id = RAPL_DOMAIN_PP1;
 664                         rd->msrs[0] = MSR_PP1_POWER_LIMIT;
 665                         rd->msrs[1] = MSR_PP1_ENERGY_STATUS;
 666                         rd->msrs[2] = 0;
 667                         rd->msrs[3] = MSR_PP1_POLICY;
 668                         rd->msrs[4] = 0;
 669                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 670                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 671                         break;
 672                 case BIT(RAPL_DOMAIN_DRAM):
 673                         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_DRAM];
 674                         rd->id = RAPL_DOMAIN_DRAM;
 675                         rd->msrs[0] = MSR_DRAM_POWER_LIMIT;
 676                         rd->msrs[1] = MSR_DRAM_ENERGY_STATUS;
 677                         rd->msrs[2] = MSR_DRAM_PERF_STATUS;
 678                         rd->msrs[3] = 0;
 679                         rd->msrs[4] = MSR_DRAM_POWER_INFO;
 680                         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
 681                         rd->rpl[0].name = pl1_name;
 682                         rd->domain_energy_unit =
 683                                 rapl_defaults->dram_domain_energy_unit;
 684                         if (rd->domain_energy_unit)
 685                                 pr_info("DRAM domain energy unit %dpj\n",
 686                                         rd->domain_energy_unit);
 687                         break;
 688                 }
 689                 if (mask) {
 690                         rd->rp = rp;
 691                         rd++;
 692                 }
 693         }
 694 }
 695
 696 static u64 rapl_unit_xlate(struct rapl_domain *rd, enum unit_type type,
 697                         u64 value, int to_raw)
 698 {
 699         u64 units = 1;
 700         struct rapl_package *rp = rd->rp;
 701         u64 scale = 1;
 702
 703         switch (type) {
 704         case POWER_UNIT:
 705                 units = rp->power_unit;
 706                 break;
 707         case ENERGY_UNIT:
 708                 scale = ENERGY_UNIT_SCALE;
 709                 /* per domain unit takes precedence */
 710                 if (rd && rd->domain_energy_unit)
 711                         units = rd->domain_energy_unit;
 712                 else
 713                         units = rp->energy_unit;
 714                 break;
 715         case TIME_UNIT:
 716                 return rapl_defaults->compute_time_window(rp, value, to_raw);
 717         case ARBITRARY_UNIT:
 718         default:
 719                 return value;
 720         };
 721
 722         if (to_raw)
 723                 return div64_u64(value, units) * scale;
 724
 725         value *= units;
 726
 727         return div64_u64(value, scale);
 728 }
 729
 730 /* in the order of enum rapl_primitives */
 731 static struct rapl_primitive_info rpi[] = {
 732         /* name, mask, shift, msr index, unit divisor */
 733         PRIMITIVE_INFO_INIT(ENERGY_COUNTER, ENERGY_STATUS_MASK, 0,
 734                                 RAPL_DOMAIN_MSR_STATUS, ENERGY_UNIT, 0),
 735         PRIMITIVE_INFO_INIT(POWER_LIMIT1, POWER_LIMIT1_MASK, 0,
 736                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, POWER_UNIT, 0),
 737         PRIMITIVE_INFO_INIT(POWER_LIMIT2, POWER_LIMIT2_MASK, 32,
 738                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, POWER_UNIT, 0),
 739         PRIMITIVE_INFO_INIT(FW_LOCK, POWER_PP_LOCK, 31,
 740                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 741         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL1_ENABLE, POWER_LIMIT1_ENABLE, 15,
 742                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 743         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL1_CLAMP, POWER_LIMIT1_CLAMP, 16,
 744                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 745         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL2_ENABLE, POWER_LIMIT2_ENABLE, 47,
 746                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 747         PRIMITIVE_INFO_INIT(PL2_CLAMP, POWER_LIMIT2_CLAMP, 48,
 748                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, ARBITRARY_UNIT, 0),
 749         PRIMITIVE_INFO_INIT(TIME_WINDOW1, TIME_WINDOW1_MASK, 17,
 750                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, TIME_UNIT, 0),
 751         PRIMITIVE_INFO_INIT(TIME_WINDOW2, TIME_WINDOW2_MASK, 49,
 752                                 RAPL_DOMAIN_MSR_LIMIT, TIME_UNIT, 0),
 753         PRIMITIVE_INFO_INIT(THERMAL_SPEC_POWER, POWER_INFO_THERMAL_SPEC_MASK,
 754                                 0, RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, POWER_UNIT, 0),
 755         PRIMITIVE_INFO_INIT(MAX_POWER, POWER_INFO_MAX_MASK, 32,
 756                                 RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, POWER_UNIT, 0),
 757         PRIMITIVE_INFO_INIT(MIN_POWER, POWER_INFO_MIN_MASK, 16,
 758                                 RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, POWER_UNIT, 0),
 759         PRIMITIVE_INFO_INIT(MAX_TIME_WINDOW, POWER_INFO_MAX_TIME_WIN_MASK, 48,
 760                                 RAPL_DOMAIN_MSR_INFO, TIME_UNIT, 0),
 761         PRIMITIVE_INFO_INIT(THROTTLED_TIME, PERF_STATUS_THROTTLE_TIME_MASK, 0,
 762                                 RAPL_DOMAIN_MSR_PERF, TIME_UNIT, 0),
 763         PRIMITIVE_INFO_INIT(PRIORITY_LEVEL, PP_POLICY_MASK, 0,
 764                                 RAPL_DOMAIN_MSR_POLICY, ARBITRARY_UNIT, 0),
 765         /* non-hardware */
 766         PRIMITIVE_INFO_INIT(AVERAGE_POWER, 0, 0, 0, POWER_UNIT,
 767                                 RAPL_PRIMITIVE_DERIVED),
 768         {NULL, 0, 0, 0},
 769 };
 770
 771 /* Read primitive data based on its related struct rapl_primitive_info.
 772  * if xlate flag is set, return translated data based on data units, i.e.
 773  * time, energy, and power.
 774  * RAPL MSRs are non-architectual and are laid out not consistently across
 775  * domains. Here we use primitive info to allow writing consolidated access
 776  * functions.
 777  * For a given primitive, it is processed by MSR mask and shift. Unit conversion
 778  * is pre-assigned based on RAPL unit MSRs read at init time.
 779  * 63-------------------------- 31--------------------------- 0
 780  * |                           xxxxx (mask)                   |
 781  * |                                |<- shift ----------------|
 782  * 63-------------------------- 31--------------------------- 0
 783  */
 784 static int rapl_read_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 785                         enum rapl_primitives prim,
 786                         bool xlate, u64 *data)
 787 {
 788         u64 value, final;
 789         u32 msr;
 790         struct rapl_primitive_info *rp = &rpi[prim];
 791         int cpu;
 792
 793         if (!rp->name || rp->flag & RAPL_PRIMITIVE_DUMMY)
 794                 return -EINVAL;
 795
 796         msr = rd->msrs[rp->id];
 797         if (!msr)
 798                 return -EINVAL;
 799
 800         cpu = rd->rp->lead_cpu;
 801
 802         /* special-case package domain, which uses a different bit*/
 803         if (prim == FW_LOCK && rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
 804                 rp->mask = POWER_PACKAGE_LOCK;
 805                 rp->shift = 63;
 806         }
 807         /* non-hardware data are collected by the polling thread */
 808         if (rp->flag & RAPL_PRIMITIVE_DERIVED) {
 809                 *data = rd->rdd.primitives[prim];
 810                 return 0;
 811         }
 812
 813         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, msr, &value)) {
 814                 pr_debug("failed to read msr 0x%x on cpu %d\n", msr, cpu);
 815                 return -EIO;
 816         }
 817
 818         final = value & rp->mask;
 819         final = final >> rp->shift;
 820         if (xlate)
 821                 *data = rapl_unit_xlate(rd, rp->unit, final, 0);
 822         else
 823                 *data = final;
 824
 825         return 0;
 826 }
 827
 828
 829 static int msrl_update_safe(u32 msr_no, u64 clear_mask, u64 set_mask)
 830 {
 831         int err;
 832         u64 val;
 833
 834         err = rdmsrl_safe(msr_no, &val);
 835         if (err)
 836                 goto out;
 837
 838         val &= ~clear_mask;
 839         val |= set_mask;
 840
 841         err = wrmsrl_safe(msr_no, val);
 842
 843 out:
 844         return err;
 845 }
 846
 847 static void msrl_update_func(void *info)
 848 {
 849         struct msrl_action *ma = info;
 850
 851         ma->err = msrl_update_safe(ma->msr_no, ma->clear_mask, ma->set_mask);
 852 }
 853
 854 /* Similar use of primitive info in the read counterpart */
 855 static int rapl_write_data_raw(struct rapl_domain *rd,
 856                         enum rapl_primitives prim,
 857                         unsigned long long value)
 858 {
 859         struct rapl_primitive_info *rp = &rpi[prim];
 860         int cpu;
 861         u64 bits;
 862         struct msrl_action ma;
 863         int ret;
 864
 865         cpu = rd->rp->lead_cpu;
 866         bits = rapl_unit_xlate(rd, rp->unit, value, 1);
 867         bits |= bits << rp->shift;
 868         memset(&ma, 0, sizeof(ma));
 869
 870         ma.msr_no = rd->msrs[rp->id];
 871         ma.clear_mask = rp->mask;
 872         ma.set_mask = bits;
 873
 874         ret = smp_call_function_single(cpu, msrl_update_func, &ma, 1);
 875         if (ret)
 876                 WARN_ON_ONCE(ret);
 877         else
 878                 ret = ma.err;
 879
 880         return ret;
 881 }
 882
 883 /*
 884  * Raw RAPL data stored in MSRs are in certain scales. We need to
 885  * convert them into standard units based on the units reported in
 886  * the RAPL unit MSRs. This is specific to CPUs as the method to
 887  * calculate units differ on different CPUs.
 888  * We convert the units to below format based on CPUs.
 889  * i.e.
 890  * energy unit: picoJoules  : Represented in picoJoules by default
 891  * power unit : microWatts  : Represented in milliWatts by default
 892  * time unit  : microseconds: Represented in seconds by default
 893  */
 894 static int rapl_check_unit_core(struct rapl_package *rp, int cpu)
 895 {
 896         u64 msr_val;
 897         u32 value;
 898
 899         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, MSR_RAPL_POWER_UNIT, &msr_val)) {
 900                 pr_err("Failed to read power unit MSR 0x%x on CPU %d, exit.\n",
 901                         MSR_RAPL_POWER_UNIT, cpu);
 902                 return -ENODEV;
 903         }
 904
 905         value = (msr_val & ENERGY_UNIT_MASK) >> ENERGY_UNIT_OFFSET;
 906         rp->energy_unit = ENERGY_UNIT_SCALE * 1000000 / (1 << value);
 907
 908         value = (msr_val & POWER_UNIT_MASK) >> POWER_UNIT_OFFSET;
 909         rp->power_unit = 1000000 / (1 << value);
 910
 911         value = (msr_val & TIME_UNIT_MASK) >> TIME_UNIT_OFFSET;
 912         rp->time_unit = 1000000 / (1 << value);
 913
 914         pr_debug("Core CPU package %d energy=%dpJ, time=%dus, power=%duW\n",
 915                 rp->id, rp->energy_unit, rp->time_unit, rp->power_unit);
 916
 917         return 0;
 918 }
 919
 920 static int rapl_check_unit_atom(struct rapl_package *rp, int cpu)
 921 {
 922         u64 msr_val;
 923         u32 value;
 924
 925         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, MSR_RAPL_POWER_UNIT, &msr_val)) {
 926                 pr_err("Failed to read power unit MSR 0x%x on CPU %d, exit.\n",
 927                         MSR_RAPL_POWER_UNIT, cpu);
 928                 return -ENODEV;
 929         }
 930         value = (msr_val & ENERGY_UNIT_MASK) >> ENERGY_UNIT_OFFSET;
 931         rp->energy_unit = ENERGY_UNIT_SCALE * 1 << value;
 932
 933         value = (msr_val & POWER_UNIT_MASK) >> POWER_UNIT_OFFSET;
 934         rp->power_unit = (1 << value) * 1000;
 935
 936         value = (msr_val & TIME_UNIT_MASK) >> TIME_UNIT_OFFSET;
 937         rp->time_unit = 1000000 / (1 << value);
 938
 939         pr_debug("Atom package %d energy=%dpJ, time=%dus, power=%duW\n",
 940                 rp->id, rp->energy_unit, rp->time_unit, rp->power_unit);
 941
 942         return 0;
 943 }
 944
 945 static void power_limit_irq_save_cpu(void *info)
 946 {
 947         u32 l, h = 0;
 948         struct rapl_package *rp = (struct rapl_package *)info;
 949
 950         /* save the state of PLN irq mask bit before disabling it */
 951         rdmsr_safe(MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, &l, &h);
 952         if (!(rp->power_limit_irq & PACKAGE_PLN_INT_SAVED)) {
 953                 rp->power_limit_irq = l & PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
 954                 rp->power_limit_irq |= PACKAGE_PLN_INT_SAVED;
 955         }
 956         l &= ~PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
 957         wrmsr_safe(MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, l, h);
 958 }
 959
 960
 961 /* REVISIT:
 962  * When package power limit is set artificially low by RAPL, LVT
 963  * thermal interrupt for package power limit should be ignored
 964  * since we are not really exceeding the real limit. The intention
 965  * is to avoid excessive interrupts while we are trying to save power.
 966  * A useful feature might be routing the package_power_limit interrupt
 967  * to userspace via eventfd. once we have a usecase, this is simple
 968  * to do by adding an atomic notifier.
 969  */
 970
 971 static void package_power_limit_irq_save(struct rapl_package *rp)
 972 {
 973         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTS) || !boot_cpu_has(X86_FEATURE_PLN))
 974                 return;
 975
 976         smp_call_function_single(rp->lead_cpu, power_limit_irq_save_cpu, rp, 1);
 977 }
 978
 979 static void power_limit_irq_restore_cpu(void *info)
 980 {
 981         u32 l, h = 0;
 982         struct rapl_package *rp = (struct rapl_package *)info;
 983
 984         rdmsr_safe(MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, &l, &h);
 985
 986         if (rp->power_limit_irq & PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE)
 987                 l |= PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
 988         else
 989                 l &= ~PACKAGE_THERM_INT_PLN_ENABLE;
 990
 991         wrmsr_safe(MSR_IA32_PACKAGE_THERM_INTERRUPT, l, h);
 992 }
 993
 994 /* restore per package power limit interrupt enable state */
 995 static void package_power_limit_irq_restore(struct rapl_package *rp)
 996 {
 997         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTS) || !boot_cpu_has(X86_FEATURE_PLN))
 998                 return;
 999
1000         /* irq enable state not saved, nothing to restore */
1001         if (!(rp->power_limit_irq & PACKAGE_PLN_INT_SAVED))
1002                 return;
1003
1004         smp_call_function_single(rp->lead_cpu, power_limit_irq_restore_cpu, rp, 1);
1005 }
1006
1007 static void set_floor_freq_default(struct rapl_domain *rd, bool mode)
1008 {
1009         int nr_powerlimit = find_nr_power_limit(rd);
1010
1011         /* always enable clamp such that p-state can go below OS requested
1012          * range. power capping priority over guranteed frequency.
1013          */
1014         rapl_write_data_raw(rd, PL1_CLAMP, mode);
1015
1016         /* some domains have pl2 */
1017         if (nr_powerlimit > 1) {
1018                 rapl_write_data_raw(rd, PL2_ENABLE, mode);
1019                 rapl_write_data_raw(rd, PL2_CLAMP, mode);
1020         }
1021 }
1022
1023 static void set_floor_freq_atom(struct rapl_domain *rd, bool enable)
1024 {
1025         static u32 power_ctrl_orig_val;
1026         u32 mdata;
1027
1028         if (!rapl_defaults->floor_freq_reg_addr) {
1029                 pr_err("Invalid floor frequency config register\n");
1030                 return;
1031         }
1032
1033         if (!power_ctrl_orig_val)
1034                 iosf_mbi_read(BT_MBI_UNIT_PMC, MBI_CR_READ,
1035                               rapl_defaults->floor_freq_reg_addr,
1036                               &power_ctrl_orig_val);
1037         mdata = power_ctrl_orig_val;
1038         if (enable) {
1039                 mdata &= ~(0x7f << 8);
1040                 mdata |= 1 << 8;
1041         }
1042         iosf_mbi_write(BT_MBI_UNIT_PMC, MBI_CR_WRITE,
1043                        rapl_defaults->floor_freq_reg_addr, mdata);
1044 }
1045
1046 static u64 rapl_compute_time_window_core(struct rapl_package *rp, u64 value,
1047                                         bool to_raw)
1048 {
1049         u64 f, y; /* fraction and exp. used for time unit */
1050
1051         /*
1052          * Special processing based on 2^Y*(1+F/4), refer
1053          * to Intel Software Developer's manual Vol.3B: CH 14.9.3.
1054          */
1055         if (!to_raw) {
1056                 f = (value & 0x60) >> 5;
1057                 y = value & 0x1f;
1058                 value = (1 << y) * (4 + f) * rp->time_unit / 4;
1059         } else {
1060                 do_div(value, rp->time_unit);
1061                 y = ilog2(value);
1062                 f = div64_u64(4 * (value - (1 << y)), 1 << y);
1063                 value = (y & 0x1f) | ((f & 0x3) << 5);
1064         }
1065         return value;
1066 }
1067
1068 static u64 rapl_compute_time_window_atom(struct rapl_package *rp, u64 value,
1069                                         bool to_raw)
1070 {
1071         /*
1072          * Atom time unit encoding is straight forward val * time_unit,
1073          * where time_unit is default to 1 sec. Never 0.
1074          */
1075         if (!to_raw)
1076                 return (value) ? value *= rp->time_unit : rp->time_unit;
1077         else
1078                 value = div64_u64(value, rp->time_unit);
1079
1080         return value;
1081 }
1082
1083 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_core = {
1084         .floor_freq_reg_addr = 0,
1085         .check_unit = rapl_check_unit_core,
1086         .set_floor_freq = set_floor_freq_default,
1087         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_core,
1088 };
1089
1090 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_hsw_server = {
1091         .check_unit = rapl_check_unit_core,
1092         .set_floor_freq = set_floor_freq_default,
1093         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_core,
1094         .dram_domain_energy_unit = 15300,
1095 };
1096
1097 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_byt = {
1098         .floor_freq_reg_addr = IOSF_CPU_POWER_BUDGET_CTL_BYT,
1099         .check_unit = rapl_check_unit_atom,
1100         .set_floor_freq = set_floor_freq_atom,
1101         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_atom,
1102 };
1103
1104 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_tng = {
1105         .floor_freq_reg_addr = IOSF_CPU_POWER_BUDGET_CTL_TNG,
1106         .check_unit = rapl_check_unit_atom,
1107         .set_floor_freq = set_floor_freq_atom,
1108         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_atom,
1109 };
1110
1111 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_ann = {
1112         .floor_freq_reg_addr = 0,
1113         .check_unit = rapl_check_unit_atom,
1114         .set_floor_freq = NULL,
1115         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_atom,
1116 };
1117
1118 static const struct rapl_defaults rapl_defaults_cht = {
1119         .floor_freq_reg_addr = 0,
1120         .check_unit = rapl_check_unit_atom,
1121         .set_floor_freq = NULL,
1122         .compute_time_window = rapl_compute_time_window_atom,
1123 };
1124
1125 #define RAPL_CPU(_model, _ops) {                        \
1126                 .vendor = X86_VENDOR_INTEL,             \
1127                 .family = 6,                            \
1128                 .model = _model,                        \
1129                 .driver_data = (kernel_ulong_t)&_ops,   \
1130                 }
1131
1132 static const struct x86_cpu_id rapl_ids[] __initconst = {
1133         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_SANDYBRIDGE,        rapl_defaults_core),
1134         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_SANDYBRIDGE_X,      rapl_defaults_core),
1135
1136         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_IVYBRIDGE,          rapl_defaults_core),
1137         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_IVYBRIDGE_X,        rapl_defaults_core),
1138
1139         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_HASWELL_CORE,       rapl_defaults_core),
1140         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_HASWELL_ULT,        rapl_defaults_core),
1141         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_HASWELL_GT3E,       rapl_defaults_core),
1142         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_HASWELL_X,          rapl_defaults_hsw_server),
1143
1144         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_BROADWELL_CORE,     rapl_defaults_core),
1145         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_BROADWELL_GT3E,     rapl_defaults_core),
1146         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_BROADWELL_XEON_D,   rapl_defaults_core),
1147         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_BROADWELL_X,        rapl_defaults_hsw_server),
1148
1149         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_SKYLAKE_DESKTOP,    rapl_defaults_core),
1150         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_SKYLAKE_MOBILE,     rapl_defaults_core),
1151         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_SKYLAKE_X,          rapl_defaults_hsw_server),
1152         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_KABYLAKE_MOBILE,    rapl_defaults_core),
1153         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_KABYLAKE_DESKTOP,   rapl_defaults_core),
1154
1155         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_SILVERMONT1,   rapl_defaults_byt),
1156         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_AIRMONT,       rapl_defaults_cht),
1157         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_MERRIFIELD,    rapl_defaults_tng),
1158         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_MOOREFIELD,    rapl_defaults_ann),
1159         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT,      rapl_defaults_core),
1160         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_ATOM_DENVERTON,     rapl_defaults_core),
1161
1162         RAPL_CPU(INTEL_FAM6_XEON_PHI_KNL,       rapl_defaults_hsw_server),
1163         {}
1164 };
1165 MODULE_DEVICE_TABLE(x86cpu, rapl_ids);
1166
1167 /* read once for all raw primitive data for all packages, domains */
1168 static void rapl_update_domain_data(void)
1169 {
1170         int dmn, prim;
1171         u64 val;
1172         struct rapl_package *rp;
1173
1174         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist) {
1175                 for (dmn = 0; dmn < rp->nr_domains; dmn++) {
1176                         pr_debug("update package %d domain %s data\n", rp->id,
1177                                 rp->domains[dmn].name);
1178                         /* exclude non-raw primitives */
1179                         for (prim = 0; prim < NR_RAW_PRIMITIVES; prim++)
1180                                 if (!rapl_read_data_raw(&rp->domains[dmn], prim,
1181                                                                 rpi[prim].unit,
1182                                                                 &val))
1183                                         rp->domains[dmn].rdd.primitives[prim] =
1184                                                                         val;
1185                 }
1186         }
1187
1188 }
1189
1190 static int rapl_unregister_powercap(void)
1191 {
1192         struct rapl_package *rp;
1193         struct rapl_domain *rd, *rd_package = NULL;
1194
1195         /* unregister all active rapl packages from the powercap layer,
1196          * hotplug lock held
1197          */
1198         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist) {
1199                 package_power_limit_irq_restore(rp);
1200
1201                 for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains;
1202                      rd++) {
1203                         pr_debug("remove package, undo power limit on %d: %s\n",
1204                                 rp->id, rd->name);
1205                         rapl_write_data_raw(rd, PL1_ENABLE, 0);
1206                         rapl_write_data_raw(rd, PL1_CLAMP, 0);
1207                         if (find_nr_power_limit(rd) > 1) {
1208                                 rapl_write_data_raw(rd, PL2_ENABLE, 0);
1209                                 rapl_write_data_raw(rd, PL2_CLAMP, 0);
1210                         }
1211                         if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
1212                                 rd_package = rd;
1213                                 continue;
1214                         }
1215                         powercap_unregister_zone(control_type, &rd->power_zone);
1216                 }
1217                 /* do the package zone last */
1218                 if (rd_package)
1219                         powercap_unregister_zone(control_type,
1220                                                 &rd_package->power_zone);
1221         }
1222
1223         if (platform_rapl_domain) {
1224                 powercap_unregister_zone(control_type,
1225                                          &platform_rapl_domain->power_zone);
1226                 kfree(platform_rapl_domain);
1227         }
1228
1229         powercap_unregister_control_type(control_type);
1230
1231         return 0;
1232 }
1233
1234 static int rapl_package_register_powercap(struct rapl_package *rp)
1235 {
1236         struct rapl_domain *rd;
1237         int ret = 0;
1238         char dev_name[17]; /* max domain name = 7 + 1 + 8 for int + 1 for null*/
1239         struct powercap_zone *power_zone = NULL;
1240         int nr_pl;
1241
1242         /* first we register package domain as the parent zone*/
1243         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++) {
1244                 if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
1245                         nr_pl = find_nr_power_limit(rd);
1246                         pr_debug("register socket %d package domain %s\n",
1247                                 rp->id, rd->name);
1248                         memset(dev_name, 0, sizeof(dev_name));
1249                         snprintf(dev_name, sizeof(dev_name), "%s-%d",
1250                                 rd->name, rp->id);
1251                         power_zone = powercap_register_zone(&rd->power_zone,
1252                                                         control_type,
1253                                                         dev_name, NULL,
1254                                                         &zone_ops[rd->id],
1255                                                         nr_pl,
1256                                                         &constraint_ops);
1257                         if (IS_ERR(power_zone)) {
1258                                 pr_debug("failed to register package, %d\n",
1259                                         rp->id);
1260                                 ret = PTR_ERR(power_zone);
1261                                 goto exit_package;
1262                         }
1263                         /* track parent zone in per package/socket data */
1264                         rp->power_zone = power_zone;
1265                         /* done, only one package domain per socket */
1266                         break;
1267                 }
1268         }
1269         if (!power_zone) {
1270                 pr_err("no package domain found, unknown topology!\n");
1271                 ret = -ENODEV;
1272                 goto exit_package;
1273         }
1274         /* now register domains as children of the socket/package*/
1275         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++) {
1276                 if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE)
1277                         continue;
1278                 /* number of power limits per domain varies */
1279                 nr_pl = find_nr_power_limit(rd);
1280                 power_zone = powercap_register_zone(&rd->power_zone,
1281                                                 control_type, rd->name,
1282                                                 rp->power_zone,
1283                                                 &zone_ops[rd->id], nr_pl,
1284                                                 &constraint_ops);
1285
1286                 if (IS_ERR(power_zone)) {
1287                         pr_debug("failed to register power_zone, %d:%s:%s\n",
1288                                 rp->id, rd->name, dev_name);
1289                         ret = PTR_ERR(power_zone);
1290                         goto err_cleanup;
1291                 }
1292         }
1293
1294 exit_package:
1295         return ret;
1296 err_cleanup:
1297         /* clean up previously initialized domains within the package if we
1298          * failed after the first domain setup.
1299          */
1300         while (--rd >= rp->domains) {
1301                 pr_debug("unregister package %d domain %s\n", rp->id, rd->name);
1302                 powercap_unregister_zone(control_type, &rd->power_zone);
1303         }
1304
1305         return ret;
1306 }
1307
1308 static int rapl_register_psys(void)
1309 {
1310         struct rapl_domain *rd;
1311         struct powercap_zone *power_zone;
1312         u64 val;
1313
1314         if (rdmsrl_safe_on_cpu(0, MSR_PLATFORM_ENERGY_STATUS, &val) || !val)
1315                 return -ENODEV;
1316
1317         if (rdmsrl_safe_on_cpu(0, MSR_PLATFORM_POWER_LIMIT, &val) || !val)
1318                 return -ENODEV;
1319
1320         rd = kzalloc(sizeof(*rd), GFP_KERNEL);
1321         if (!rd)
1322                 return -ENOMEM;
1323
1324         rd->name = rapl_domain_names[RAPL_DOMAIN_PLATFORM];
1325         rd->id = RAPL_DOMAIN_PLATFORM;
1326         rd->msrs[0] = MSR_PLATFORM_POWER_LIMIT;
1327         rd->msrs[1] = MSR_PLATFORM_ENERGY_STATUS;
1328         rd->rpl[0].prim_id = PL1_ENABLE;
1329         rd->rpl[0].name = pl1_name;
1330         rd->rpl[1].prim_id = PL2_ENABLE;
1331         rd->rpl[1].name = pl2_name;
1332         rd->rp = find_package_by_id(0);
1333
1334         power_zone = powercap_register_zone(&rd->power_zone, control_type,
1335                                             "psys", NULL,
1336                                             &zone_ops[RAPL_DOMAIN_PLATFORM],
1337                                             2, &constraint_ops);
1338
1339         if (IS_ERR(power_zone)) {
1340                 kfree(rd);
1341                 return PTR_ERR(power_zone);
1342         }
1343
1344         platform_rapl_domain = rd;
1345
1346         return 0;
1347 }
1348
1349 static int rapl_register_powercap(void)
1350 {
1351         struct rapl_domain *rd;
1352         struct rapl_package *rp;
1353         int ret = 0;
1354
1355         control_type = powercap_register_control_type(NULL, "intel-rapl", NULL);
1356         if (IS_ERR(control_type)) {
1357                 pr_debug("failed to register powercap control_type.\n");
1358                 return PTR_ERR(control_type);
1359         }
1360         /* read the initial data */
1361         rapl_update_domain_data();
1362         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist)
1363                 if (rapl_package_register_powercap(rp))
1364                         goto err_cleanup_package;
1365
1366         /* Don't bail out if PSys is not supported */
1367         rapl_register_psys();
1368
1369         return ret;
1370
1371 err_cleanup_package:
1372         /* clean up previously initialized packages */
1373         list_for_each_entry_continue_reverse(rp, &rapl_packages, plist) {
1374                 for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains;
1375                      rd++) {
1376                         pr_debug("unregister zone/package %d, %s domain\n",
1377                                 rp->id, rd->name);
1378                         powercap_unregister_zone(control_type, &rd->power_zone);
1379                 }
1380         }
1381
1382         return ret;
1383 }
1384
1385 static int rapl_check_domain(int cpu, int domain)
1386 {
1387         unsigned msr;
1388         u64 val = 0;
1389
1390         switch (domain) {
1391         case RAPL_DOMAIN_PACKAGE:
1392                 msr = MSR_PKG_ENERGY_STATUS;
1393                 break;
1394         case RAPL_DOMAIN_PP0:
1395                 msr = MSR_PP0_ENERGY_STATUS;
1396                 break;
1397         case RAPL_DOMAIN_PP1:
1398                 msr = MSR_PP1_ENERGY_STATUS;
1399                 break;
1400         case RAPL_DOMAIN_DRAM:
1401                 msr = MSR_DRAM_ENERGY_STATUS;
1402                 break;
1403         case RAPL_DOMAIN_PLATFORM:
1404                 /* PSYS(PLATFORM) is not a CPU domain, so avoid printng error */
1405                 return -EINVAL;
1406         default:
1407                 pr_err("invalid domain id %d\n", domain);
1408                 return -EINVAL;
1409         }
1410         /* make sure domain counters are available and contains non-zero
1411          * values, otherwise skip it.
1412          */
1413         if (rdmsrl_safe_on_cpu(cpu, msr, &val) || !val)
1414                 return -ENODEV;
1415
1416         return 0;
1417 }
1418
1419
1420 /*
1421  * Check if power limits are available. Two cases when they are not available:
1422  * 1. Locked by BIOS, in this case we still provide read-only access so that
1423  *    users can see what limit is set by the BIOS.
1424  * 2. Some CPUs make some domains monitoring only which means PLx MSRs may not
1425  *    exist at all. In this case, we do not show the contraints in powercap.
1426  *
1427  * Called after domains are detected and initialized.
1428  */
1429 static void rapl_detect_powerlimit(struct rapl_domain *rd)
1430 {
1431         u64 val64;
1432         int i;
1433
1434         /* check if the domain is locked by BIOS, ignore if MSR doesn't exist */
1435         if (!rapl_read_data_raw(rd, FW_LOCK, false, &val64)) {
1436                 if (val64) {
1437                         pr_info("RAPL package %d domain %s locked by BIOS\n",
1438                                 rd->rp->id, rd->name);
1439                         rd->state |= DOMAIN_STATE_BIOS_LOCKED;
1440                 }
1441         }
1442         /* check if power limit MSRs exists, otherwise domain is monitoring only */
1443         for (i = 0; i < NR_POWER_LIMITS; i++) {
1444                 int prim = rd->rpl[i].prim_id;
1445                 if (rapl_read_data_raw(rd, prim, false, &val64))
1446                         rd->rpl[i].name = NULL;
1447         }
1448 }
1449
1450 /* Detect active and valid domains for the given CPU, caller must
1451  * ensure the CPU belongs to the targeted package and CPU hotlug is disabled.
1452  */
1453 static int rapl_detect_domains(struct rapl_package *rp, int cpu)
1454 {
1455         int i;
1456         int ret = 0;
1457         struct rapl_domain *rd;
1458
1459         for (i = 0; i < RAPL_DOMAIN_MAX; i++) {
1460                 /* use physical package id to read counters */
1461                 if (!rapl_check_domain(cpu, i)) {
1462                         rp->domain_map |= 1 << i;
1463                         pr_info("Found RAPL domain %s\n", rapl_domain_names[i]);
1464                 }
1465         }
1466         rp->nr_domains = bitmap_weight(&rp->domain_map, RAPL_DOMAIN_MAX);
1467         if (!rp->nr_domains) {
1468                 pr_debug("no valid rapl domains found in package %d\n", rp->id);
1469                 ret = -ENODEV;
1470                 goto done;
1471         }
1472         pr_debug("found %d domains on package %d\n", rp->nr_domains, rp->id);
1473
1474         rp->domains = kcalloc(rp->nr_domains + 1, sizeof(struct rapl_domain),
1475                         GFP_KERNEL);
1476         if (!rp->domains) {
1477                 ret = -ENOMEM;
1478                 goto done;
1479         }
1480         rapl_init_domains(rp);
1481
1482         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++)
1483                 rapl_detect_powerlimit(rd);
1484
1485
1486
1487 done:
1488         return ret;
1489 }
1490
1491 static bool is_package_new(int package)
1492 {
1493         struct rapl_package *rp;
1494
1495         /* caller prevents cpu hotplug, there will be no new packages added
1496          * or deleted while traversing the package list, no need for locking.
1497          */
1498         list_for_each_entry(rp, &rapl_packages, plist)
1499                 if (package == rp->id)
1500                         return false;
1501
1502         return true;
1503 }
1504
1505 /* RAPL interface can be made of a two-level hierarchy: package level and domain
1506  * level. We first detect the number of packages then domains of each package.
1507  * We have to consider the possiblity of CPU online/offline due to hotplug and
1508  * other scenarios.
1509  */
1510 static int rapl_detect_topology(void)
1511 {
1512         int i;
1513         int phy_package_id;
1514         struct rapl_package *new_package, *rp;
1515
1516         for_each_online_cpu(i) {
1517                 phy_package_id = topology_physical_package_id(i);
1518                 if (is_package_new(phy_package_id)) {
1519                         new_package = kzalloc(sizeof(*rp), GFP_KERNEL);
1520                         if (!new_package) {
1521                                 rapl_cleanup_data();
1522                                 return -ENOMEM;
1523                         }
1524                         /* add the new package to the list */
1525                         new_package->id = phy_package_id;
1526                         new_package->nr_cpus = 1;
1527                         /* use the first active cpu of the package to access */
1528                         new_package->lead_cpu = i;
1529                         /* check if the package contains valid domains */
1530                         if (rapl_detect_domains(new_package, i) ||
1531                                 rapl_defaults->check_unit(new_package, i)) {
1532                                 kfree(new_package->domains);
1533                                 kfree(new_package);
1534                                 /* free up the packages already initialized */
1535                                 rapl_cleanup_data();
1536                                 return -ENODEV;
1537                         }
1538                         INIT_LIST_HEAD(&new_package->plist);
1539                         list_add(&new_package->plist, &rapl_packages);
1540                 } else {
1541                         rp = find_package_by_id(phy_package_id);
1542                         if (rp)
1543                                 ++rp->nr_cpus;
1544                 }
1545         }
1546
1547         return 0;
1548 }
1549
1550 /* called from CPU hotplug notifier, hotplug lock held */
1551 static void rapl_remove_package(struct rapl_package *rp)
1552 {
1553         struct rapl_domain *rd, *rd_package = NULL;
1554
1555         for (rd = rp->domains; rd < rp->domains + rp->nr_domains; rd++) {
1556                 if (rd->id == RAPL_DOMAIN_PACKAGE) {
1557                         rd_package = rd;
1558                         continue;
1559                 }
1560                 pr_debug("remove package %d, %s domain\n", rp->id, rd->name);
1561                 powercap_unregister_zone(control_type, &rd->power_zone);
1562         }
1563         /* do parent zone last */
1564         powercap_unregister_zone(control_type, &rd_package->power_zone);
1565         list_del(&rp->plist);
1566         kfree(rp);
1567 }
1568
1569 /* called from CPU hotplug notifier, hotplug lock held */
1570 static int rapl_add_package(int cpu)
1571 {
1572         int ret = 0;
1573         int phy_package_id;
1574         struct rapl_package *rp;
1575
1576         phy_package_id = topology_physical_package_id(cpu);
1577         rp = kzalloc(sizeof(struct rapl_package), GFP_KERNEL);
1578         if (!rp)
1579                 return -ENOMEM;
1580
1581         /* add the new package to the list */
1582         rp->id = phy_package_id;
1583         rp->nr_cpus = 1;
1584         rp->lead_cpu = cpu;
1585
1586         /* check if the package contains valid domains */
1587         if (rapl_detect_domains(rp, cpu) ||
1588                 rapl_defaults->check_unit(rp, cpu)) {
1589                 ret = -ENODEV;
1590                 goto err_free_package;
1591         }
1592         if (!rapl_package_register_powercap(rp)) {
1593                 INIT_LIST_HEAD(&rp->plist);
1594                 list_add(&rp->plist, &rapl_packages);
1595                 return ret;
1596         }
1597
1598 err_free_package:
1599         kfree(rp->domains);
1600         kfree(rp);
1601
1602         return ret;
1603 }
1604
1605 /* Handles CPU hotplug on multi-socket systems.
1606  * If a CPU goes online as the first CPU of the physical package
1607  * we add the RAPL package to the system. Similarly, when the last
1608  * CPU of the package is removed, we remove the RAPL package and its
1609  * associated domains. Cooling devices are handled accordingly at
1610  * per-domain level.
1611  */
1612 static int rapl_cpu_callback(struct notifier_block *nfb,
1613                                 unsigned long action, void *hcpu)
1614 {
1615         unsigned long cpu = (unsigned long)hcpu;
1616         int phy_package_id;
1617         struct rapl_package *rp;
1618         int lead_cpu;
1619
1620         phy_package_id = topology_physical_package_id(cpu);
1621         switch (action) {
1622         case CPU_ONLINE:
1623         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1624         case CPU_DOWN_FAILED:
1625         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1626                 rp = find_package_by_id(phy_package_id);
1627                 if (rp)
1628                         ++rp->nr_cpus;
1629                 else
1630                         rapl_add_package(cpu);
1631                 break;
1632         case CPU_DOWN_PREPARE:
1633         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1634                 rp = find_package_by_id(phy_package_id);
1635                 if (!rp)
1636                         break;
1637                 if (--rp->nr_cpus == 0)
1638                         rapl_remove_package(rp);
1639                 else if (cpu == rp->lead_cpu) {
1640                         /* choose another active cpu in the package */
1641                         lead_cpu = cpumask_any_but(topology_core_cpumask(cpu), cpu);
1642                         if (lead_cpu < nr_cpu_ids)
1643                                 rp->lead_cpu = lead_cpu;
1644                         else /* should never go here */
1645                                 pr_err("no active cpu available for package %d\n",
1646                                         phy_package_id);
1647                 }
1648         }
1649
1650         return NOTIFY_OK;
1651 }
1652
1653 static struct notifier_block rapl_cpu_notifier = {
1654         .notifier_call = rapl_cpu_callback,
1655 };
1656
1657 static int __init rapl_init(void)
1658 {
1659         int ret = 0;
1660         const struct x86_cpu_id *id;
1661
1662         id = x86_match_cpu(rapl_ids);
1663         if (!id) {
1664                 pr_err("driver does not support CPU family %d model %d\n",
1665                         boot_cpu_data.x86, boot_cpu_data.x86_model);
1666
1667                 return -ENODEV;
1668         }
1669
1670         rapl_defaults = (struct rapl_defaults *)id->driver_data;
1671
1672         cpu_notifier_register_begin();
1673
1674         /* prevent CPU hotplug during detection */
1675         get_online_cpus();
1676         ret = rapl_detect_topology();
1677         if (ret)
1678                 goto done;
1679
1680         if (rapl_register_powercap()) {
1681                 rapl_cleanup_data();
1682                 ret = -ENODEV;
1683                 goto done;
1684         }
1685         __register_hotcpu_notifier(&rapl_cpu_notifier);
1686 done:
1687         put_online_cpus();
1688         cpu_notifier_register_done();
1689
1690         return ret;
1691 }
1692
1693 static void __exit rapl_exit(void)
1694 {
1695         cpu_notifier_register_begin();
1696         get_online_cpus();
1697         __unregister_hotcpu_notifier(&rapl_cpu_notifier);
1698         rapl_unregister_powercap();
1699         rapl_cleanup_data();
1700         put_online_cpus();
1701         cpu_notifier_register_done();
1702 }
1703
1704 module_init(rapl_init);
1705 module_exit(rapl_exit);
1706
1707 MODULE_DESCRIPTION("Driver for Intel RAPL (Running Average Power Limit)");
1708 MODULE_AUTHOR("Jacob Pan <[email protected]>");
1709 MODULE_LICENSE("GPL v2");