Merge branch 'packaging' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mmarek...
[pandora-kernel.git] / arch / arm / kernel / perf_event.c
1 #undef DEBUG
2
3 /*
4  * ARM performance counter support.
5  *
6  * Copyright (C) 2009 picoChip Designs, Ltd., Jamie Iles
7  * Copyright (C) 2010 ARM Ltd., Will Deacon <will.deacon@arm.com>
8  *
9  * This code is based on the sparc64 perf event code, which is in turn based
10  * on the x86 code. Callchain code is based on the ARM OProfile backtrace
11  * code.
12  */
13 #define pr_fmt(fmt) "hw perfevents: " fmt
14
15 #include <linux/interrupt.h>
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/perf_event.h>
19 #include <linux/platform_device.h>
20 #include <linux/spinlock.h>
21 #include <linux/uaccess.h>
22
23 #include <asm/cputype.h>
24 #include <asm/irq.h>
25 #include <asm/irq_regs.h>
26 #include <asm/pmu.h>
27 #include <asm/stacktrace.h>
28
29 static struct platform_device *pmu_device;
30
31 /*
32  * Hardware lock to serialize accesses to PMU registers. Needed for the
33  * read/modify/write sequences.
34  */
35 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(pmu_lock);
36
37 /*
38  * ARMv6 supports a maximum of 3 events, starting from index 1. If we add
39  * another platform that supports more, we need to increase this to be the
40  * largest of all platforms.
41  *
42  * ARMv7 supports up to 32 events:
43  *  cycle counter CCNT + 31 events counters CNT0..30.
44  *  Cortex-A8 has 1+4 counters, Cortex-A9 has 1+6 counters.
45  */
46 #define ARMPMU_MAX_HWEVENTS             33
47
48 /* The events for a given CPU. */
49 struct cpu_hw_events {
50         /*
51          * The events that are active on the CPU for the given index. Index 0
52          * is reserved.
53          */
54         struct perf_event       *events[ARMPMU_MAX_HWEVENTS];
55
56         /*
57          * A 1 bit for an index indicates that the counter is being used for
58          * an event. A 0 means that the counter can be used.
59          */
60         unsigned long           used_mask[BITS_TO_LONGS(ARMPMU_MAX_HWEVENTS)];
61
62         /*
63          * A 1 bit for an index indicates that the counter is actively being
64          * used.
65          */
66         unsigned long           active_mask[BITS_TO_LONGS(ARMPMU_MAX_HWEVENTS)];
67 };
68 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_hw_events, cpu_hw_events);
69
70 struct arm_pmu {
71         enum arm_perf_pmu_ids id;
72         const char      *name;
73         irqreturn_t     (*handle_irq)(int irq_num, void *dev);
74         void            (*enable)(struct hw_perf_event *evt, int idx);
75         void            (*disable)(struct hw_perf_event *evt, int idx);
76         int             (*get_event_idx)(struct cpu_hw_events *cpuc,
77                                          struct hw_perf_event *hwc);
78         u32             (*read_counter)(int idx);
79         void            (*write_counter)(int idx, u32 val);
80         void            (*start)(void);
81         void            (*stop)(void);
82         void            (*reset)(void *);
83         const unsigned  (*cache_map)[PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX]
84                                     [PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX]
85                                     [PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX];
86         const unsigned  (*event_map)[PERF_COUNT_HW_MAX];
87         u32             raw_event_mask;
88         int             num_events;
89         u64             max_period;
90 };
91
92 /* Set at runtime when we know what CPU type we are. */
93 static const struct arm_pmu *armpmu;
94
95 enum arm_perf_pmu_ids
96 armpmu_get_pmu_id(void)
97 {
98         int id = -ENODEV;
99
100         if (armpmu != NULL)
101                 id = armpmu->id;
102
103         return id;
104 }
105 EXPORT_SYMBOL_GPL(armpmu_get_pmu_id);
106
107 int
108 armpmu_get_max_events(void)
109 {
110         int max_events = 0;
111
112         if (armpmu != NULL)
113                 max_events = armpmu->num_events;
114
115         return max_events;
116 }
117 EXPORT_SYMBOL_GPL(armpmu_get_max_events);
118
119 int perf_num_counters(void)
120 {
121         return armpmu_get_max_events();
122 }
123 EXPORT_SYMBOL_GPL(perf_num_counters);
124
125 #define HW_OP_UNSUPPORTED               0xFFFF
126
127 #define C(_x) \
128         PERF_COUNT_HW_CACHE_##_x
129
130 #define CACHE_OP_UNSUPPORTED            0xFFFF
131
132 static int
133 armpmu_map_cache_event(u64 config)
134 {
135         unsigned int cache_type, cache_op, cache_result, ret;
136
137         cache_type = (config >>  0) & 0xff;
138         if (cache_type >= PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX)
139                 return -EINVAL;
140
141         cache_op = (config >>  8) & 0xff;
142         if (cache_op >= PERF_COUNT_HW_CACHE_OP_MAX)
143                 return -EINVAL;
144
145         cache_result = (config >> 16) & 0xff;
146         if (cache_result >= PERF_COUNT_HW_CACHE_RESULT_MAX)
147                 return -EINVAL;
148
149         ret = (int)(*armpmu->cache_map)[cache_type][cache_op][cache_result];
150
151         if (ret == CACHE_OP_UNSUPPORTED)
152                 return -ENOENT;
153
154         return ret;
155 }
156
157 static int
158 armpmu_map_event(u64 config)
159 {
160         int mapping = (*armpmu->event_map)[config];
161         return mapping == HW_OP_UNSUPPORTED ? -EOPNOTSUPP : mapping;
162 }
163
164 static int
165 armpmu_map_raw_event(u64 config)
166 {
167         return (int)(config & armpmu->raw_event_mask);
168 }
169
170 static int
171 armpmu_event_set_period(struct perf_event *event,
172                         struct hw_perf_event *hwc,
173                         int idx)
174 {
175         s64 left = local64_read(&hwc->period_left);
176         s64 period = hwc->sample_period;
177         int ret = 0;
178
179         if (unlikely(left <= -period)) {
180                 left = period;
181                 local64_set(&hwc->period_left, left);
182                 hwc->last_period = period;
183                 ret = 1;
184         }
185
186         if (unlikely(left <= 0)) {
187                 left += period;
188                 local64_set(&hwc->period_left, left);
189                 hwc->last_period = period;
190                 ret = 1;
191         }
192
193         if (left > (s64)armpmu->max_period)
194                 left = armpmu->max_period;
195
196         local64_set(&hwc->prev_count, (u64)-left);
197
198         armpmu->write_counter(idx, (u64)(-left) & 0xffffffff);
199
200         perf_event_update_userpage(event);
201
202         return ret;
203 }
204
205 static u64
206 armpmu_event_update(struct perf_event *event,
207                     struct hw_perf_event *hwc,
208                     int idx, int overflow)
209 {
210         u64 delta, prev_raw_count, new_raw_count;
211
212 again:
213         prev_raw_count = local64_read(&hwc->prev_count);
214         new_raw_count = armpmu->read_counter(idx);
215
216         if (local64_cmpxchg(&hwc->prev_count, prev_raw_count,
217                              new_raw_count) != prev_raw_count)
218                 goto again;
219
220         new_raw_count &= armpmu->max_period;
221         prev_raw_count &= armpmu->max_period;
222
223         if (overflow)
224                 delta = armpmu->max_period - prev_raw_count + new_raw_count + 1;
225         else
226                 delta = new_raw_count - prev_raw_count;
227
228         local64_add(delta, &event->count);
229         local64_sub(delta, &hwc->period_left);
230
231         return new_raw_count;
232 }
233
234 static void
235 armpmu_read(struct perf_event *event)
236 {
237         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
238
239         /* Don't read disabled counters! */
240         if (hwc->idx < 0)
241                 return;
242
243         armpmu_event_update(event, hwc, hwc->idx, 0);
244 }
245
246 static void
247 armpmu_stop(struct perf_event *event, int flags)
248 {
249         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
250
251         if (!armpmu)
252                 return;
253
254         /*
255          * ARM pmu always has to update the counter, so ignore
256          * PERF_EF_UPDATE, see comments in armpmu_start().
257          */
258         if (!(hwc->state & PERF_HES_STOPPED)) {
259                 armpmu->disable(hwc, hwc->idx);
260                 barrier(); /* why? */
261                 armpmu_event_update(event, hwc, hwc->idx, 0);
262                 hwc->state |= PERF_HES_STOPPED | PERF_HES_UPTODATE;
263         }
264 }
265
266 static void
267 armpmu_start(struct perf_event *event, int flags)
268 {
269         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
270
271         if (!armpmu)
272                 return;
273
274         /*
275          * ARM pmu always has to reprogram the period, so ignore
276          * PERF_EF_RELOAD, see the comment below.
277          */
278         if (flags & PERF_EF_RELOAD)
279                 WARN_ON_ONCE(!(hwc->state & PERF_HES_UPTODATE));
280
281         hwc->state = 0;
282         /*
283          * Set the period again. Some counters can't be stopped, so when we
284          * were stopped we simply disabled the IRQ source and the counter
285          * may have been left counting. If we don't do this step then we may
286          * get an interrupt too soon or *way* too late if the overflow has
287          * happened since disabling.
288          */
289         armpmu_event_set_period(event, hwc, hwc->idx);
290         armpmu->enable(hwc, hwc->idx);
291 }
292
293 static void
294 armpmu_del(struct perf_event *event, int flags)
295 {
296         struct cpu_hw_events *cpuc = &__get_cpu_var(cpu_hw_events);
297         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
298         int idx = hwc->idx;
299
300         WARN_ON(idx < 0);
301
302         clear_bit(idx, cpuc->active_mask);
303         armpmu_stop(event, PERF_EF_UPDATE);
304         cpuc->events[idx] = NULL;
305         clear_bit(idx, cpuc->used_mask);
306
307         perf_event_update_userpage(event);
308 }
309
310 static int
311 armpmu_add(struct perf_event *event, int flags)
312 {
313         struct cpu_hw_events *cpuc = &__get_cpu_var(cpu_hw_events);
314         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
315         int idx;
316         int err = 0;
317
318         perf_pmu_disable(event->pmu);
319
320         /* If we don't have a space for the counter then finish early. */
321         idx = armpmu->get_event_idx(cpuc, hwc);
322         if (idx < 0) {
323                 err = idx;
324                 goto out;
325         }
326
327         /*
328          * If there is an event in the counter we are going to use then make
329          * sure it is disabled.
330          */
331         event->hw.idx = idx;
332         armpmu->disable(hwc, idx);
333         cpuc->events[idx] = event;
334         set_bit(idx, cpuc->active_mask);
335
336         hwc->state = PERF_HES_STOPPED | PERF_HES_UPTODATE;
337         if (flags & PERF_EF_START)
338                 armpmu_start(event, PERF_EF_RELOAD);
339
340         /* Propagate our changes to the userspace mapping. */
341         perf_event_update_userpage(event);
342
343 out:
344         perf_pmu_enable(event->pmu);
345         return err;
346 }
347
348 static struct pmu pmu;
349
350 static int
351 validate_event(struct cpu_hw_events *cpuc,
352                struct perf_event *event)
353 {
354         struct hw_perf_event fake_event = event->hw;
355
356         if (event->pmu != &pmu || event->state <= PERF_EVENT_STATE_OFF)
357                 return 1;
358
359         return armpmu->get_event_idx(cpuc, &fake_event) >= 0;
360 }
361
362 static int
363 validate_group(struct perf_event *event)
364 {
365         struct perf_event *sibling, *leader = event->group_leader;
366         struct cpu_hw_events fake_pmu;
367
368         memset(&fake_pmu, 0, sizeof(fake_pmu));
369
370         if (!validate_event(&fake_pmu, leader))
371                 return -ENOSPC;
372
373         list_for_each_entry(sibling, &leader->sibling_list, group_entry) {
374                 if (!validate_event(&fake_pmu, sibling))
375                         return -ENOSPC;
376         }
377
378         if (!validate_event(&fake_pmu, event))
379                 return -ENOSPC;
380
381         return 0;
382 }
383
384 static irqreturn_t armpmu_platform_irq(int irq, void *dev)
385 {
386         struct arm_pmu_platdata *plat = dev_get_platdata(&pmu_device->dev);
387
388         return plat->handle_irq(irq, dev, armpmu->handle_irq);
389 }
390
391 static int
392 armpmu_reserve_hardware(void)
393 {
394         struct arm_pmu_platdata *plat;
395         irq_handler_t handle_irq;
396         int i, err = -ENODEV, irq;
397
398         pmu_device = reserve_pmu(ARM_PMU_DEVICE_CPU);
399         if (IS_ERR(pmu_device)) {
400                 pr_warning("unable to reserve pmu\n");
401                 return PTR_ERR(pmu_device);
402         }
403
404         init_pmu(ARM_PMU_DEVICE_CPU);
405
406         plat = dev_get_platdata(&pmu_device->dev);
407         if (plat && plat->handle_irq)
408                 handle_irq = armpmu_platform_irq;
409         else
410                 handle_irq = armpmu->handle_irq;
411
412         if (pmu_device->num_resources < 1) {
413                 pr_err("no irqs for PMUs defined\n");
414                 return -ENODEV;
415         }
416
417         for (i = 0; i < pmu_device->num_resources; ++i) {
418                 irq = platform_get_irq(pmu_device, i);
419                 if (irq < 0)
420                         continue;
421
422                 err = request_irq(irq, handle_irq,
423                                   IRQF_DISABLED | IRQF_NOBALANCING,
424                                   "armpmu", NULL);
425                 if (err) {
426                         pr_warning("unable to request IRQ%d for ARM perf "
427                                 "counters\n", irq);
428                         break;
429                 }
430         }
431
432         if (err) {
433                 for (i = i - 1; i >= 0; --i) {
434                         irq = platform_get_irq(pmu_device, i);
435                         if (irq >= 0)
436                                 free_irq(irq, NULL);
437                 }
438                 release_pmu(pmu_device);
439                 pmu_device = NULL;
440         }
441
442         return err;
443 }
444
445 static void
446 armpmu_release_hardware(void)
447 {
448         int i, irq;
449
450         for (i = pmu_device->num_resources - 1; i >= 0; --i) {
451                 irq = platform_get_irq(pmu_device, i);
452                 if (irq >= 0)
453                         free_irq(irq, NULL);
454         }
455         armpmu->stop();
456
457         release_pmu(pmu_device);
458         pmu_device = NULL;
459 }
460
461 static atomic_t active_events = ATOMIC_INIT(0);
462 static DEFINE_MUTEX(pmu_reserve_mutex);
463
464 static void
465 hw_perf_event_destroy(struct perf_event *event)
466 {
467         if (atomic_dec_and_mutex_lock(&active_events, &pmu_reserve_mutex)) {
468                 armpmu_release_hardware();
469                 mutex_unlock(&pmu_reserve_mutex);
470         }
471 }
472
473 static int
474 __hw_perf_event_init(struct perf_event *event)
475 {
476         struct hw_perf_event *hwc = &event->hw;
477         int mapping, err;
478
479         /* Decode the generic type into an ARM event identifier. */
480         if (PERF_TYPE_HARDWARE == event->attr.type) {
481                 mapping = armpmu_map_event(event->attr.config);
482         } else if (PERF_TYPE_HW_CACHE == event->attr.type) {
483                 mapping = armpmu_map_cache_event(event->attr.config);
484         } else if (PERF_TYPE_RAW == event->attr.type) {
485                 mapping = armpmu_map_raw_event(event->attr.config);
486         } else {
487                 pr_debug("event type %x not supported\n", event->attr.type);
488                 return -EOPNOTSUPP;
489         }
490
491         if (mapping < 0) {
492                 pr_debug("event %x:%llx not supported\n", event->attr.type,
493                          event->attr.config);
494                 return mapping;
495         }
496
497         /*
498          * Check whether we need to exclude the counter from certain modes.
499          * The ARM performance counters are on all of the time so if someone
500          * has asked us for some excludes then we have to fail.
501          */
502         if (event->attr.exclude_kernel || event->attr.exclude_user ||
503             event->attr.exclude_hv || event->attr.exclude_idle) {
504                 pr_debug("ARM performance counters do not support "
505                          "mode exclusion\n");
506                 return -EPERM;
507         }
508
509         /*
510          * We don't assign an index until we actually place the event onto
511          * hardware. Use -1 to signify that we haven't decided where to put it
512          * yet. For SMP systems, each core has it's own PMU so we can't do any
513          * clever allocation or constraints checking at this point.
514          */
515         hwc->idx = -1;
516
517         /*
518          * Store the event encoding into the config_base field. config and
519          * event_base are unused as the only 2 things we need to know are
520          * the event mapping and the counter to use. The counter to use is
521          * also the indx and the config_base is the event type.
522          */
523         hwc->config_base            = (unsigned long)mapping;
524         hwc->config                 = 0;
525         hwc->event_base             = 0;
526
527         if (!hwc->sample_period) {
528                 hwc->sample_period  = armpmu->max_period;
529                 hwc->last_period    = hwc->sample_period;
530                 local64_set(&hwc->period_left, hwc->sample_period);
531         }
532
533         err = 0;
534         if (event->group_leader != event) {
535                 err = validate_group(event);
536                 if (err)
537                         return -EINVAL;
538         }
539
540         return err;
541 }
542
543 static int armpmu_event_init(struct perf_event *event)
544 {
545         int err = 0;
546
547         switch (event->attr.type) {
548         case PERF_TYPE_RAW:
549         case PERF_TYPE_HARDWARE:
550         case PERF_TYPE_HW_CACHE:
551                 break;
552
553         default:
554                 return -ENOENT;
555         }
556
557         if (!armpmu)
558                 return -ENODEV;
559
560         event->destroy = hw_perf_event_destroy;
561
562         if (!atomic_inc_not_zero(&active_events)) {
563                 mutex_lock(&pmu_reserve_mutex);
564                 if (atomic_read(&active_events) == 0) {
565                         err = armpmu_reserve_hardware();
566                 }
567
568                 if (!err)
569                         atomic_inc(&active_events);
570                 mutex_unlock(&pmu_reserve_mutex);
571         }
572
573         if (err)
574                 return err;
575
576         err = __hw_perf_event_init(event);
577         if (err)
578                 hw_perf_event_destroy(event);
579
580         return err;
581 }
582
583 static void armpmu_enable(struct pmu *pmu)
584 {
585         /* Enable all of the perf events on hardware. */
586         int idx;
587         struct cpu_hw_events *cpuc = &__get_cpu_var(cpu_hw_events);
588
589         if (!armpmu)
590                 return;
591
592         for (idx = 0; idx <= armpmu->num_events; ++idx) {
593                 struct perf_event *event = cpuc->events[idx];
594
595                 if (!event)
596                         continue;
597
598                 armpmu->enable(&event->hw, idx);
599         }
600
601         armpmu->start();
602 }
603
604 static void armpmu_disable(struct pmu *pmu)
605 {
606         if (armpmu)
607                 armpmu->stop();
608 }
609
610 static struct pmu pmu = {
611         .pmu_enable     = armpmu_enable,
612         .pmu_disable    = armpmu_disable,
613         .event_init     = armpmu_event_init,
614         .add            = armpmu_add,
615         .del            = armpmu_del,
616         .start          = armpmu_start,
617         .stop           = armpmu_stop,
618         .read           = armpmu_read,
619 };
620
621 /* Include the PMU-specific implementations. */
622 #include "perf_event_xscale.c"
623 #include "perf_event_v6.c"
624 #include "perf_event_v7.c"
625
626 /*
627  * Ensure the PMU has sane values out of reset.
628  * This requires SMP to be available, so exists as a separate initcall.
629  */
630 static int __init
631 armpmu_reset(void)
632 {
633         if (armpmu && armpmu->reset)
634                 return on_each_cpu(armpmu->reset, NULL, 1);
635         return 0;
636 }
637 arch_initcall(armpmu_reset);
638
639 static int __init
640 init_hw_perf_events(void)
641 {
642         unsigned long cpuid = read_cpuid_id();
643         unsigned long implementor = (cpuid & 0xFF000000) >> 24;
644         unsigned long part_number = (cpuid & 0xFFF0);
645
646         /* ARM Ltd CPUs. */
647         if (0x41 == implementor) {
648                 switch (part_number) {
649                 case 0xB360:    /* ARM1136 */
650                 case 0xB560:    /* ARM1156 */
651                 case 0xB760:    /* ARM1176 */
652                         armpmu = armv6pmu_init();
653                         break;
654                 case 0xB020:    /* ARM11mpcore */
655                         armpmu = armv6mpcore_pmu_init();
656                         break;
657                 case 0xC080:    /* Cortex-A8 */
658                         armpmu = armv7_a8_pmu_init();
659                         break;
660                 case 0xC090:    /* Cortex-A9 */
661                         armpmu = armv7_a9_pmu_init();
662                         break;
663                 }
664         /* Intel CPUs [xscale]. */
665         } else if (0x69 == implementor) {
666                 part_number = (cpuid >> 13) & 0x7;
667                 switch (part_number) {
668                 case 1:
669                         armpmu = xscale1pmu_init();
670                         break;
671                 case 2:
672                         armpmu = xscale2pmu_init();
673                         break;
674                 }
675         }
676
677         if (armpmu) {
678                 pr_info("enabled with %s PMU driver, %d counters available\n",
679                         armpmu->name, armpmu->num_events);
680         } else {
681                 pr_info("no hardware support available\n");
682         }
683
684         perf_pmu_register(&pmu, "cpu", PERF_TYPE_RAW);
685
686         return 0;
687 }
688 early_initcall(init_hw_perf_events);
689
690 /*
691  * Callchain handling code.
692  */
693
694 /*
695  * The registers we're interested in are at the end of the variable
696  * length saved register structure. The fp points at the end of this
697  * structure so the address of this struct is:
698  * (struct frame_tail *)(xxx->fp)-1
699  *
700  * This code has been adapted from the ARM OProfile support.
701  */
702 struct frame_tail {
703         struct frame_tail __user *fp;
704         unsigned long sp;
705         unsigned long lr;
706 } __attribute__((packed));
707
708 /*
709  * Get the return address for a single stackframe and return a pointer to the
710  * next frame tail.
711  */
712 static struct frame_tail __user *
713 user_backtrace(struct frame_tail __user *tail,
714                struct perf_callchain_entry *entry)
715 {
716         struct frame_tail buftail;
717
718         /* Also check accessibility of one struct frame_tail beyond */
719         if (!access_ok(VERIFY_READ, tail, sizeof(buftail)))
720                 return NULL;
721         if (__copy_from_user_inatomic(&buftail, tail, sizeof(buftail)))
722                 return NULL;
723
724         perf_callchain_store(entry, buftail.lr);
725
726         /*
727          * Frame pointers should strictly progress back up the stack
728          * (towards higher addresses).
729          */
730         if (tail + 1 >= buftail.fp)
731                 return NULL;
732
733         return buftail.fp - 1;
734 }
735
736 void
737 perf_callchain_user(struct perf_callchain_entry *entry, struct pt_regs *regs)
738 {
739         struct frame_tail __user *tail;
740
741
742         tail = (struct frame_tail __user *)regs->ARM_fp - 1;
743
744         while ((entry->nr < PERF_MAX_STACK_DEPTH) &&
745                tail && !((unsigned long)tail & 0x3))
746                 tail = user_backtrace(tail, entry);
747 }
748
749 /*
750  * Gets called by walk_stackframe() for every stackframe. This will be called
751  * whist unwinding the stackframe and is like a subroutine return so we use
752  * the PC.
753  */
754 static int
755 callchain_trace(struct stackframe *fr,
756                 void *data)
757 {
758         struct perf_callchain_entry *entry = data;
759         perf_callchain_store(entry, fr->pc);
760         return 0;
761 }
762
763 void
764 perf_callchain_kernel(struct perf_callchain_entry *entry, struct pt_regs *regs)
765 {
766         struct stackframe fr;
767
768         fr.fp = regs->ARM_fp;
769         fr.sp = regs->ARM_sp;
770         fr.lr = regs->ARM_lr;
771         fr.pc = regs->ARM_pc;
772         walk_stackframe(&fr, callchain_trace, entry);
773 }