arch/arm/kernel/perf_event.c

   1 #undef DEBUG
   2
   3 /*
   4  * ARM performance counter support.
   5  *
   6  * Copyright (C) 2009 picoChip Designs, Ltd., Jamie Iles
   7  * Copyright (C) 2010 ARM Ltd., Will Deacon <will.deacon@arm.com>
   8  *
   9  * This code is based on the sparc64 perf event code, which is in turn based
  10  * on the x86 code. Callchain code is based on the ARM OProfile backtrace
  11  * code.
  12  */
  13 #define pr_fmt(fmt) "hw perfevents: " fmt
  14
  15 #include <linux/cpumask.h>
  16 #include <linux/kernel.h>
  17 #include <linux/platform_device.h>
  18 #include <linux/pm_runtime.h>
  19 #include <linux/uaccess.h>
  20
  21 #include <asm/irq_regs.h>
  22 #include <asm/pmu.h>
  23 #include <asm/stacktrace.h>
  24
  25 static int
  26 armpmu_map_cache_event(const unsigned (*cache_map)
  27                                       [PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX]
  28                                       [PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX]
  29                                       [PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX],
  30                        u64 config)
  31 {
  32         unsigned int cache_type, cache_op, cache_result, ret;
  33
  34         cache_type = (config >>  0) & 0xff;
  35         if (cache_type >= PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX)
  36                 return -EINVAL;
  37
  38         cache_op = (config >>  8) & 0xff;
  39         if (cache_op >= PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX)
  40                 return -EINVAL;
  41
  42         cache_result = (config >> 16) & 0xff;
  43         if (cache_result >= PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX)
  44                 return -EINVAL;
  45
  46         ret = (int)(*cache_map)[cache_type][cache_op][cache_result];
  47
  48         if (ret == CACHE_OP_UNSUPPORTED)
  49                 return -ENOENT;
  50
  51         return ret;
  52 }
  53
  54 static int
  55 armpmu_map_hw_event(const unsigned (*event_map)[PERF_COUNT_HW_MAX], u64 config)
  56 {
  57         int mapping;
  58
  59         if (config >= PERF_COUNT_HW_MAX)
  60                 return -ENOENT;
  61
  62         mapping = (*event_map)[config];
  63         return mapping == HW_OP_UNSUPPORTED ? -ENOENT : mapping;
  64 }
  65
  66 static int
  67 armpmu_map_raw_event(u32 raw_event_mask, u64 config)
  68 {
  69         return (int)(config & raw_event_mask);
  70 }
  71
  72 int
  73 armpmu_map_event(struct perf_event *event,
  74                  const unsigned (*event_map)[PERF_COUNT_HW_MAX],
  75                  const unsigned (*cache_map)
  76                                 [PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX]
  77                                 [PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX]
  78                                 [PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX],
  79                  u32 raw_event_mask)
  80 {
  81         u64 config = event->attr.config;
  82
  83         switch (event->attr.type) {
  84         case PERF_TYPE_HARDWARE:
  85                 return armpmu_map_hw_event(event_map, config);
  86         case PERF_TYPE_HW_CACHE:
  87                 return armpmu_map_cache_event(cache_map, config);
  88         case PERF_TYPE_RAW:
  89                 return armpmu_map_raw_event(raw_event_mask, config);
  90         default:
  91                 if (event->attr.type >= PERF_TYPE_MAX)
  92                         return armpmu_map_raw_event(raw_event_mask, config);
  93         }
  94
  95         return -ENOENT;
  96 }
  97
  98 int armpmu_event_set_period(struct perf_event *event)
  99 {
 100         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 101         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 102         s64 left = local64_read(&hwc->period_left);
 103         s64 period = hwc->sample_period;
 104         int ret = 0;
 105
 106         /* The period may have been changed by PERF_EVENT_IOC_PERIOD */
 107         if (unlikely(period != hwc->last_period))
 108                 left = period - (hwc->last_period - left);
 109
 110         if (unlikely(left <= -period)) {
 111                 left = period;
 112                 local64_set(&hwc->period_left, left);
 113                 hwc->last_period = period;
 114                 ret = 1;
 115         }
 116
 117         if (unlikely(left <= 0)) {
 118                 left += period;
 119                 local64_set(&hwc->period_left, left);
 120                 hwc->last_period = period;
 121                 ret = 1;
 122         }
 123
 124         if (left > (s64)armpmu->max_period)
 125                 left = armpmu->max_period;
 126
 127         local64_set(&hwc->prev_count, (u64)-left);
 128
 129         armpmu->write_counter(event, (u64)(-left) & 0xffffffff);
 130
 131         perf_event_update_userpage(event);
 132
 133         return ret;
 134 }
 135
 136 u64 armpmu_event_update(struct perf_event *event)
 137 {
 138         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 139         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 140         u64 delta, prev_raw_count, new_raw_count;
 141
 142 again:
 143         prev_raw_count = local64_read(&hwc->prev_count);
 144         new_raw_count = armpmu->read_counter(event);
 145
 146         if (local64_cmpxchg(&hwc->prev_count, prev_raw_count,
 147                              new_raw_count) != prev_raw_count)
 148                 goto again;
 149
 150         delta = (new_raw_count - prev_raw_count) & armpmu->max_period;
 151
 152         local64_add(delta, &event->count);
 153         local64_sub(delta, &hwc->period_left);
 154
 155         return new_raw_count;
 156 }
 157
 158 static void
 159 armpmu_read(struct perf_event *event)
 160 {
 161         armpmu_event_update(event);
 162 }
 163
 164 static void
 165 armpmu_stop(struct perf_event *event, int flags)
 166 {
 167         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 168         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 169
 170         if (!cpumask_test_cpu(smp_processor_id(), &armpmu->valid_cpus))
 171                 return;
 172         /*
 173          * ARM pmu always has to update the counter, so ignore
 174          * PERF_EF_UPDATE, see comments in armpmu_start().
 175          */
 176         if (!(hwc->state & PERF_HES_STOPPED)) {
 177                 armpmu->disable(event);
 178                 armpmu_event_update(event);
 179                 hwc->state |= PERF_HES_STOPPED | PERF_HES_UPTODATE;
 180         }
 181 }
 182
 183 static void armpmu_start(struct perf_event *event, int flags)
 184 {
 185         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 186         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 187
 188         if (!cpumask_test_cpu(smp_processor_id(), &armpmu->valid_cpus))
 189                 return;
 190         /*
 191          * ARM pmu always has to reprogram the period, so ignore
 192          * PERF_EF_RELOAD, see the comment below.
 193          */
 194         if (flags & PERF_EF_RELOAD)
 195                 WARN_ON_ONCE(!(hwc->state & PERF_HES_UPTODATE));
 196
 197         hwc->state = 0;
 198         /*
 199          * Set the period again. Some counters can't be stopped, so when we
 200          * were stopped we simply disabled the IRQ source and the counter
 201          * may have been left counting. If we don't do this step then we may
 202          * get an interrupt too soon or *way* too late if the overflow has
 203          * happened since disabling.
 204          */
 205         armpmu_event_set_period(event);
 206         armpmu->enable(event);
 207 }
 208
 209 static void
 210 armpmu_del(struct perf_event *event, int flags)
 211 {
 212         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 213         struct pmu_hw_events *hw_events = armpmu->get_hw_events();
 214         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 215         int idx = hwc->idx;
 216
 217         if (!cpumask_test_cpu(smp_processor_id(), &armpmu->valid_cpus))
 218                 return;
 219
 220         armpmu_stop(event, PERF_EF_UPDATE);
 221         hw_events->events[idx] = NULL;
 222         clear_bit(idx, hw_events->used_mask);
 223
 224         perf_event_update_userpage(event);
 225 }
 226
 227 static int
 228 armpmu_add(struct perf_event *event, int flags)
 229 {
 230         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 231         struct pmu_hw_events *hw_events = armpmu->get_hw_events();
 232         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 233         int idx;
 234         int err = 0;
 235
 236         /* An event following a process won't be stopped earlier */
 237         if (!cpumask_test_cpu(smp_processor_id(), &armpmu->valid_cpus))
 238                 return 0;
 239
 240         perf_pmu_disable(event->pmu);
 241
 242         /* If we don't have a space for the counter then finish early. */
 243         idx = armpmu->get_event_idx(hw_events, event);
 244         if (idx < 0) {
 245                 err = idx;
 246                 goto out;
 247         }
 248
 249         /*
 250          * If there is an event in the counter we are going to use then make
 251          * sure it is disabled.
 252          */
 253         event->hw.idx = idx;
 254         armpmu->disable(event);
 255         hw_events->events[idx] = event;
 256
 257         hwc->state = PERF_HES_STOPPED | PERF_HES_UPTODATE;
 258         if (flags & PERF_EF_START)
 259                 armpmu_start(event, PERF_EF_RELOAD);
 260
 261         /* Propagate our changes to the userspace mapping. */
 262         perf_event_update_userpage(event);
 263
 264 out:
 265         perf_pmu_enable(event->pmu);
 266         return err;
 267 }
 268
 269 static int
 270 validate_event(struct pmu_hw_events *hw_events,
 271                struct perf_event *event)
 272 {
 273         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 274         struct pmu *leader_pmu = event->group_leader->pmu;
 275
 276         if (is_software_event(event))
 277                 return 1;
 278
 279         if (event->pmu != leader_pmu || event->state < PERF_EVENT_STATE_OFF)
 280                 return 1;
 281
 282         if (event->state == PERF_EVENT_STATE_OFF && !event->attr.enable_on_exec)
 283                 return 1;
 284
 285         return armpmu->get_event_idx(hw_events, event) >= 0;
 286 }
 287
 288 static int
 289 validate_group(struct perf_event *event)
 290 {
 291         struct perf_event *sibling, *leader = event->group_leader;
 292         struct pmu_hw_events fake_pmu;
 293         DECLARE_BITMAP(fake_used_mask, ARMPMU_MAX_HWEVENTS);
 294
 295         /*
 296          * Initialise the fake PMU. We only need to populate the
 297          * used_mask for the purposes of validation.
 298          */
 299         memset(fake_used_mask, 0, sizeof(fake_used_mask));
 300         fake_pmu.used_mask = fake_used_mask;
 301
 302         if (!validate_event(&fake_pmu, leader))
 303                 return -EINVAL;
 304
 305         list_for_each_entry(sibling, &leader->sibling_list, group_entry) {
 306                 if (!validate_event(&fake_pmu, sibling))
 307                         return -EINVAL;
 308         }
 309
 310         if (!validate_event(&fake_pmu, event))
 311                 return -EINVAL;
 312
 313         return 0;
 314 }
 315
 316 static irqreturn_t armpmu_dispatch_irq(int irq, void *dev)
 317 {
 318         struct arm_pmu *armpmu = (struct arm_pmu *) dev;
 319         struct platform_device *plat_device = armpmu->plat_device;
 320         struct arm_pmu_platdata *plat = dev_get_platdata(&plat_device->dev);
 321         int ret;
 322         u64 start_clock, finish_clock;
 323
 324         start_clock = sched_clock();
 325         if (plat && plat->handle_irq)
 326                 ret = plat->handle_irq(irq, dev, armpmu->handle_irq);
 327         else
 328                 ret = armpmu->handle_irq(irq, dev);
 329         finish_clock = sched_clock();
 330
 331         perf_sample_event_took(finish_clock - start_clock);
 332         return ret;
 333 }
 334
 335 static void
 336 armpmu_release_hardware(struct arm_pmu *armpmu)
 337 {
 338         armpmu->free_irq(armpmu);
 339         pm_runtime_put_sync(&armpmu->plat_device->dev);
 340 }
 341
 342 static int
 343 armpmu_reserve_hardware(struct arm_pmu *armpmu)
 344 {
 345         int err;
 346         struct platform_device *pmu_device = armpmu->plat_device;
 347
 348         if (!pmu_device)
 349                 return -ENODEV;
 350
 351         pm_runtime_get_sync(&pmu_device->dev);
 352         err = armpmu->request_irq(armpmu, armpmu_dispatch_irq);
 353         if (err) {
 354                 armpmu_release_hardware(armpmu);
 355                 return err;
 356         }
 357
 358         return 0;
 359 }
 360
 361 static void
 362 hw_perf_event_destroy(struct perf_event *event)
 363 {
 364         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 365         atomic_t *active_events  = &armpmu->active_events;
 366         struct mutex *pmu_reserve_mutex = &armpmu->reserve_mutex;
 367
 368         if (atomic_dec_and_mutex_lock(active_events, pmu_reserve_mutex)) {
 369                 armpmu_release_hardware(armpmu);
 370                 mutex_unlock(pmu_reserve_mutex);
 371         }
 372 }
 373
 374 static int
 375 event_requires_mode_exclusion(struct perf_event_attr *attr)
 376 {
 377         return attr->exclude_idle || attr->exclude_user ||
 378                attr->exclude_kernel || attr->exclude_hv;
 379 }
 380
 381 static int
 382 __hw_perf_event_init(struct perf_event *event)
 383 {
 384         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 385         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
 386         int mapping;
 387
 388         mapping = armpmu->map_event(event);
 389
 390         if (mapping < 0) {
 391                 pr_debug("event %x:%llx not supported\n", event->attr.type,
 392                          event->attr.config);
 393                 return mapping;
 394         }
 395
 396         /*
 397          * We don't assign an index until we actually place the event onto
 398          * hardware. Use -1 to signify that we haven't decided where to put it
 399          * yet. For SMP systems, each core has it's own PMU so we can't do any
 400          * clever allocation or constraints checking at this point.
 401          */
 402         hwc->idx                = -1;
 403         hwc->config_base        = 0;
 404         hwc->config             = 0;
 405         hwc->event_base         = 0;
 406
 407         /*
 408          * Check whether we need to exclude the counter from certain modes.
 409          */
 410         if ((!armpmu->set_event_filter ||
 411              armpmu->set_event_filter(hwc, &event->attr)) &&
 412              event_requires_mode_exclusion(&event->attr)) {
 413                 pr_debug("ARM performance counters do not support "
 414                          "mode exclusion\n");
 415                 return -EOPNOTSUPP;
 416         }
 417
 418         /*
 419          * Store the event encoding into the config_base field.
 420          */
 421         hwc->config_base            |= (unsigned long)mapping;
 422
 423         if (!hwc->sample_period) {
 424                 /*
 425                  * For non-sampling runs, limit the sample_period to half
 426                  * of the counter width. That way, the new counter value
 427                  * is far less likely to overtake the previous one unless
 428                  * you have some serious IRQ latency issues.
 429                  */
 430                 hwc->sample_period  = armpmu->max_period >> 1;
 431                 hwc->last_period    = hwc->sample_period;
 432                 local64_set(&hwc->period_left, hwc->sample_period);
 433         }
 434
 435         if (event->group_leader != event) {
 436                 if (validate_group(event) != 0)
 437                         return -EINVAL;
 438         }
 439
 440         return 0;
 441 }
 442
 443 static int armpmu_event_init(struct perf_event *event)
 444 {
 445         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(event->pmu);
 446         int err = 0;
 447         atomic_t *active_events = &armpmu->active_events;
 448
 449         if (event->cpu != -1 &&
 450                 !cpumask_test_cpu(event->cpu, &armpmu->valid_cpus))
 451                 return -ENOENT;
 452
 453         /* does not support taken branch sampling */
 454         if (has_branch_stack(event))
 455                 return -EOPNOTSUPP;
 456
 457         if (armpmu->map_event(event) == -ENOENT)
 458                 return -ENOENT;
 459
 460         event->destroy = hw_perf_event_destroy;
 461
 462         if (!atomic_inc_not_zero(active_events)) {
 463                 mutex_lock(&armpmu->reserve_mutex);
 464                 if (atomic_read(active_events) == 0)
 465                         err = armpmu_reserve_hardware(armpmu);
 466
 467                 if (!err)
 468                         atomic_inc(active_events);
 469                 mutex_unlock(&armpmu->reserve_mutex);
 470         }
 471
 472         if (err)
 473                 return err;
 474
 475         err = __hw_perf_event_init(event);
 476         if (err)
 477                 hw_perf_event_destroy(event);
 478
 479         return err;
 480 }
 481
 482 static void armpmu_enable(struct pmu *pmu)
 483 {
 484         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(pmu);
 485         struct pmu_hw_events *hw_events = armpmu->get_hw_events();
 486         int enabled = bitmap_weight(hw_events->used_mask, armpmu->num_events);
 487
 488         if (enabled)
 489                 armpmu->start(armpmu);
 490 }
 491
 492 static void armpmu_disable(struct pmu *pmu)
 493 {
 494         struct arm_pmu *armpmu = to_arm_pmu(pmu);
 495         armpmu->stop(armpmu);
 496 }
 497
 498 #ifdef CONFIG_PM_RUNTIME
 499 static int armpmu_runtime_resume(struct device *dev)
 500 {
 501         struct arm_pmu_platdata *plat = dev_get_platdata(dev);
 502
 503         if (plat && plat->runtime_resume)
 504                 return plat->runtime_resume(dev);
 505
 506         return 0;
 507 }
 508
 509 static int armpmu_runtime_suspend(struct device *dev)
 510 {
 511         struct arm_pmu_platdata *plat = dev_get_platdata(dev);
 512
 513         if (plat && plat->runtime_suspend)
 514                 return plat->runtime_suspend(dev);
 515
 516         return 0;
 517 }
 518 #endif
 519
 520 const struct dev_pm_ops armpmu_dev_pm_ops = {
 521         SET_RUNTIME_PM_OPS(armpmu_runtime_suspend, armpmu_runtime_resume, NULL)
 522 };
 523
 524 static void armpmu_init(struct arm_pmu *armpmu)
 525 {
 526         atomic_set(&armpmu->active_events, 0);
 527         mutex_init(&armpmu->reserve_mutex);
 528
 529         armpmu->pmu = (struct pmu) {
 530                 .pmu_enable     = armpmu_enable,
 531                 .pmu_disable    = armpmu_disable,
 532                 .event_init     = armpmu_event_init,
 533                 .add            = armpmu_add,
 534                 .del            = armpmu_del,
 535                 .start          = armpmu_start,
 536                 .stop           = armpmu_stop,
 537                 .read           = armpmu_read,
 538         };
 539 }
 540
 541 int armpmu_register(struct arm_pmu *armpmu, int type)
 542 {
 543         armpmu_init(armpmu);
 544         pm_runtime_enable(&armpmu->plat_device->dev);
 545         pr_info("enabled with %s PMU driver, %d counters available\n",
 546                         armpmu->name, armpmu->num_events);
 547         return perf_pmu_register(&armpmu->pmu, armpmu->name, type);
 548 }
 549
 550 /*
 551  * Callchain handling code.
 552  */
 553
 554 /*
 555  * The registers we're interested in are at the end of the variable
 556  * length saved register structure. The fp points at the end of this
 557  * structure so the address of this struct is:
 558  * (struct frame_tail *)(xxx->fp)-1
 559  *
 560  * This code has been adapted from the ARM OProfile support.
 561  */
 562 struct frame_tail {
 563         struct frame_tail __user *fp;
 564         unsigned long sp;
 565         unsigned long lr;
 566 } __attribute__((packed));
 567
 568 /*
 569  * Get the return address for a single stackframe and return a pointer to the
 570  * next frame tail.
 571  */
 572 static struct frame_tail __user *
 573 user_backtrace(struct frame_tail __user *tail,
 574                struct perf_callchain_entry *entry)
 575 {
 576         struct frame_tail buftail;
 577
 578         /* Also check accessibility of one struct frame_tail beyond */
 579         if (!access_ok(VERIFY_READ, tail, sizeof(buftail)))
 580                 return NULL;
 581         if (__copy_from_user_inatomic(&buftail, tail, sizeof(buftail)))
 582                 return NULL;
 583
 584         perf_callchain_store(entry, buftail.lr);
 585
 586         /*
 587          * Frame pointers should strictly progress back up the stack
 588          * (towards higher addresses).
 589          */
 590         if (tail + 1 >= buftail.fp)
 591                 return NULL;
 592
 593         return buftail.fp - 1;
 594 }
 595
 596 void
 597 perf_callchain_user(struct perf_callchain_entry *entry, struct pt_regs *regs)
 598 {
 599         struct frame_tail __user *tail;
 600
 601         if (perf_guest_cbs && perf_guest_cbs->is_in_guest()) {
 602                 /* We don't support guest os callchain now */
 603                 return;
 604         }
 605
 606         perf_callchain_store(entry, regs->ARM_pc);
 607         tail = (struct frame_tail __user *)regs->ARM_fp - 1;
 608
 609         while ((entry->nr < PERF_MAX_STACK_DEPTH) &&
 610                tail && !((unsigned long)tail & 0x3))
 611                 tail = user_backtrace(tail, entry);
 612 }
 613
 614 /*
 615  * Gets called by walk_stackframe() for every stackframe. This will be called
 616  * whist unwinding the stackframe and is like a subroutine return so we use
 617  * the PC.
 618  */
 619 static int
 620 callchain_trace(struct stackframe *fr,
 621                 void *data)
 622 {
 623         struct perf_callchain_entry *entry = data;
 624         perf_callchain_store(entry, fr->pc);
 625         return 0;
 626 }
 627
 628 void
 629 perf_callchain_kernel(struct perf_callchain_entry *entry, struct pt_regs *regs)
 630 {
 631         struct stackframe fr;
 632
 633         if (perf_guest_cbs && perf_guest_cbs->is_in_guest()) {
 634                 /* We don't support guest os callchain now */
 635                 return;
 636         }
 637
 638         fr.fp = regs->ARM_fp;
 639         fr.sp = regs->ARM_sp;
 640         fr.lr = regs->ARM_lr;
 641         fr.pc = regs->ARM_pc;
 642         walk_stackframe(&fr, callchain_trace, entry);
 643 }
 644
 645 unsigned long perf_instruction_pointer(struct pt_regs *regs)
 646 {
 647         if (perf_guest_cbs && perf_guest_cbs->is_in_guest())
 648                 return perf_guest_cbs->get_guest_ip();
 649
 650         return instruction_pointer(regs);
 651 }
 652
 653 unsigned long perf_misc_flags(struct pt_regs *regs)
 654 {
 655         int misc = 0;
 656
 657         if (perf_guest_cbs && perf_guest_cbs->is_in_guest()) {
 658                 if (perf_guest_cbs->is_user_mode())
 659                         misc |= PERF_RECORD_MISC_GUEST_USER;
 660                 else
 661                         misc |= PERF_RECORD_MISC_GUEST_KERNEL;
 662         } else {
 663                 if (user_mode(regs))
 664                         misc |= PERF_RECORD_MISC_USER;
 665                 else
 666                         misc |= PERF_RECORD_MISC_KERNEL;
 667         }
 668
 669         return misc;
 670 }