Branch data Line data Source code
1 : : // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 : : // Copyright (C) 2017 Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
3 : :
4 : : #include <linux/spinlock.h>
5 : : #include <linux/seq_file.h>
6 : : #include <linux/bitmap.h>
7 : : #include <linux/percpu.h>
8 : : #include <linux/cpu.h>
9 : : #include <linux/irq.h>
10 : :
11 : : #define IRQ_MATRIX_SIZE (BITS_TO_LONGS(IRQ_MATRIX_BITS))
12 : :
13 : : struct cpumap {
14 : : unsigned int available;
15 : : unsigned int allocated;
16 : : unsigned int managed;
17 : : unsigned int managed_allocated;
18 : : bool initialized;
19 : : bool online;
20 : : unsigned long alloc_map[IRQ_MATRIX_SIZE];
21 : : unsigned long managed_map[IRQ_MATRIX_SIZE];
22 : : };
23 : :
24 : : struct irq_matrix {
25 : : unsigned int matrix_bits;
26 : : unsigned int alloc_start;
27 : : unsigned int alloc_end;
28 : : unsigned int alloc_size;
29 : : unsigned int global_available;
30 : : unsigned int global_reserved;
31 : : unsigned int systembits_inalloc;
32 : : unsigned int total_allocated;
33 : : unsigned int online_maps;
34 : : struct cpumap __percpu *maps;
35 : : unsigned long scratch_map[IRQ_MATRIX_SIZE];
36 : : unsigned long system_map[IRQ_MATRIX_SIZE];
37 : : };
38 : :
39 : : #define CREATE_TRACE_POINTS
40 : : #include <trace/events/irq_matrix.h>
41 : :
42 : : /**
43 : : * irq_alloc_matrix - Allocate a irq_matrix structure and initialize it
44 : : * @matrix_bits: Number of matrix bits must be <= IRQ_MATRIX_BITS
45 : : * @alloc_start: From which bit the allocation search starts
46 : : * @alloc_end: At which bit the allocation search ends, i.e first
47 : : * invalid bit
48 : : */
49 : 11 : __init struct irq_matrix *irq_alloc_matrix(unsigned int matrix_bits,
50 : : unsigned int alloc_start,
51 : : unsigned int alloc_end)
52 : : {
53 : 11 : struct irq_matrix *m;
54 : :
55 [ + - ]: 11 : if (matrix_bits > IRQ_MATRIX_BITS)
56 : : return NULL;
57 : :
58 : 11 : m = kzalloc(sizeof(*m), GFP_KERNEL);
59 [ + - ]: 11 : if (!m)
60 : : return NULL;
61 : :
62 : 11 : m->matrix_bits = matrix_bits;
63 : 11 : m->alloc_start = alloc_start;
64 : 11 : m->alloc_end = alloc_end;
65 : 11 : m->alloc_size = alloc_end - alloc_start;
66 : 11 : m->maps = alloc_percpu(*m->maps);
67 [ - + ]: 11 : if (!m->maps) {
68 : 0 : kfree(m);
69 : 0 : return NULL;
70 : : }
71 : : return m;
72 : : }
73 : :
74 : : /**
75 : : * irq_matrix_online - Bring the local CPU matrix online
76 : : * @m: Matrix pointer
77 : : */
78 : 11 : void irq_matrix_online(struct irq_matrix *m)
79 : : {
80 : 11 : struct cpumap *cm = this_cpu_ptr(m->maps);
81 : :
82 [ - + ]: 11 : BUG_ON(cm->online);
83 : :
84 [ + - ]: 11 : if (!cm->initialized) {
85 : 11 : cm->available = m->alloc_size;
86 : 11 : cm->available -= cm->managed + m->systembits_inalloc;
87 : 11 : cm->initialized = true;
88 : : }
89 : 11 : m->global_available += cm->available;
90 : 11 : cm->online = true;
91 : 11 : m->online_maps++;
92 : 11 : trace_irq_matrix_online(m);
93 : 11 : }
94 : :
95 : : /**
96 : : * irq_matrix_offline - Bring the local CPU matrix offline
97 : : * @m: Matrix pointer
98 : : */
99 : 0 : void irq_matrix_offline(struct irq_matrix *m)
100 : : {
101 : 0 : struct cpumap *cm = this_cpu_ptr(m->maps);
102 : :
103 : : /* Update the global available size */
104 : 0 : m->global_available -= cm->available;
105 : 0 : cm->online = false;
106 : 0 : m->online_maps--;
107 : 0 : trace_irq_matrix_offline(m);
108 : 0 : }
109 : :
110 : 88 : static unsigned int matrix_alloc_area(struct irq_matrix *m, struct cpumap *cm,
111 : : unsigned int num, bool managed)
112 : : {
113 : 88 : unsigned int area, start = m->alloc_start;
114 : 88 : unsigned int end = m->alloc_end;
115 : :
116 : 88 : bitmap_or(m->scratch_map, cm->managed_map, m->system_map, end);
117 : 88 : bitmap_or(m->scratch_map, m->scratch_map, cm->alloc_map, end);
118 : 88 : area = bitmap_find_next_zero_area(m->scratch_map, end, start, num, 0);
119 [ + - ]: 88 : if (area >= end)
120 : : return area;
121 [ - + ]: 88 : if (managed)
122 [ # # ]: 0 : bitmap_set(cm->managed_map, area, num);
123 : : else
124 [ + - ]: 88 : bitmap_set(cm->alloc_map, area, num);
125 : : return area;
126 : : }
127 : :
128 : : /* Find the best CPU which has the lowest vector allocation count */
129 : : static unsigned int matrix_find_best_cpu(struct irq_matrix *m,
130 : : const struct cpumask *msk)
131 : : {
132 : : unsigned int cpu, best_cpu, maxavl = 0;
133 : : struct cpumap *cm;
134 : :
135 : : best_cpu = UINT_MAX;
136 : :
137 : : for_each_cpu(cpu, msk) {
138 : : cm = per_cpu_ptr(m->maps, cpu);
139 : :
140 : : if (!cm->online || cm->available <= maxavl)
141 : : continue;
142 : :
143 : : best_cpu = cpu;
144 : : maxavl = cm->available;
145 : : }
146 : : return best_cpu;
147 : : }
148 : :
149 : : /* Find the best CPU which has the lowest number of managed IRQs allocated */
150 : : static unsigned int matrix_find_best_cpu_managed(struct irq_matrix *m,
151 : : const struct cpumask *msk)
152 : : {
153 : : unsigned int cpu, best_cpu, allocated = UINT_MAX;
154 : : struct cpumap *cm;
155 : :
156 : : best_cpu = UINT_MAX;
157 : :
158 : : for_each_cpu(cpu, msk) {
159 : : cm = per_cpu_ptr(m->maps, cpu);
160 : :
161 : : if (!cm->online || cm->managed_allocated > allocated)
162 : : continue;
163 : :
164 : : best_cpu = cpu;
165 : : allocated = cm->managed_allocated;
166 : : }
167 : : return best_cpu;
168 : : }
169 : :
170 : : /**
171 : : * irq_matrix_assign_system - Assign system wide entry in the matrix
172 : : * @m: Matrix pointer
173 : : * @bit: Which bit to reserve
174 : : * @replace: Replace an already allocated vector with a system
175 : : * vector at the same bit position.
176 : : *
177 : : * The BUG_ON()s below are on purpose. If this goes wrong in the
178 : : * early boot process, then the chance to survive is about zero.
179 : : * If this happens when the system is life, it's not much better.
180 : : */
181 : 473 : void irq_matrix_assign_system(struct irq_matrix *m, unsigned int bit,
182 : : bool replace)
183 : : {
184 : 473 : struct cpumap *cm = this_cpu_ptr(m->maps);
185 : :
186 [ - + ]: 473 : BUG_ON(bit > m->matrix_bits);
187 [ + - - + : 473 : BUG_ON(m->online_maps > 1 || (m->online_maps && !replace));
- - ]
188 : :
189 : 473 : set_bit(bit, m->system_map);
190 [ - + ]: 473 : if (replace) {
191 [ # # ]: 0 : BUG_ON(!test_and_clear_bit(bit, cm->alloc_map));
192 : 0 : cm->allocated--;
193 : 0 : m->total_allocated--;
194 : : }
195 [ + + + + ]: 473 : if (bit >= m->alloc_start && bit < m->alloc_end)
196 : 33 : m->systembits_inalloc++;
197 : :
198 : 473 : trace_irq_matrix_assign_system(bit, m);
199 : 473 : }
200 : :
201 : : /**
202 : : * irq_matrix_reserve_managed - Reserve a managed interrupt in a CPU map
203 : : * @m: Matrix pointer
204 : : * @msk: On which CPUs the bits should be reserved.
205 : : *
206 : : * Can be called for offline CPUs. Note, this will only reserve one bit
207 : : * on all CPUs in @msk, but it's not guaranteed that the bits are at the
208 : : * same offset on all CPUs
209 : : */
210 : 0 : int irq_matrix_reserve_managed(struct irq_matrix *m, const struct cpumask *msk)
211 : : {
212 : 0 : unsigned int cpu, failed_cpu;
213 : :
214 [ # # ]: 0 : for_each_cpu(cpu, msk) {
215 : 0 : struct cpumap *cm = per_cpu_ptr(m->maps, cpu);
216 : 0 : unsigned int bit;
217 : :
218 : 0 : bit = matrix_alloc_area(m, cm, 1, true);
219 [ # # ]: 0 : if (bit >= m->alloc_end)
220 : 0 : goto cleanup;
221 : 0 : cm->managed++;
222 [ # # ]: 0 : if (cm->online) {
223 : 0 : cm->available--;
224 : 0 : m->global_available--;
225 : : }
226 : 0 : trace_irq_matrix_reserve_managed(bit, cpu, m, cm);
227 : : }
228 : : return 0;
229 : : cleanup:
230 : 0 : failed_cpu = cpu;
231 [ # # ]: 0 : for_each_cpu(cpu, msk) {
232 [ # # ]: 0 : if (cpu == failed_cpu)
233 : : break;
234 : 0 : irq_matrix_remove_managed(m, cpumask_of(cpu));
235 : : }
236 : : return -ENOSPC;
237 : : }
238 : :
239 : : /**
240 : : * irq_matrix_remove_managed - Remove managed interrupts in a CPU map
241 : : * @m: Matrix pointer
242 : : * @msk: On which CPUs the bits should be removed
243 : : *
244 : : * Can be called for offline CPUs
245 : : *
246 : : * This removes not allocated managed interrupts from the map. It does
247 : : * not matter which one because the managed interrupts free their
248 : : * allocation when they shut down. If not, the accounting is screwed,
249 : : * but all what can be done at this point is warn about it.
250 : : */
251 : 0 : void irq_matrix_remove_managed(struct irq_matrix *m, const struct cpumask *msk)
252 : : {
253 : 0 : unsigned int cpu;
254 : :
255 [ # # ]: 0 : for_each_cpu(cpu, msk) {
256 : 0 : struct cpumap *cm = per_cpu_ptr(m->maps, cpu);
257 : 0 : unsigned int bit, end = m->alloc_end;
258 : :
259 [ # # # # ]: 0 : if (WARN_ON_ONCE(!cm->managed))
260 : 0 : continue;
261 : :
262 : : /* Get managed bit which are not allocated */
263 : 0 : bitmap_andnot(m->scratch_map, cm->managed_map, cm->alloc_map, end);
264 : :
265 : 0 : bit = find_first_bit(m->scratch_map, end);
266 [ # # # # ]: 0 : if (WARN_ON_ONCE(bit >= end))
267 : 0 : continue;
268 : :
269 : 0 : clear_bit(bit, cm->managed_map);
270 : :
271 : 0 : cm->managed--;
272 [ # # ]: 0 : if (cm->online) {
273 : 0 : cm->available++;
274 : 0 : m->global_available++;
275 : : }
276 : 0 : trace_irq_matrix_remove_managed(bit, cpu, m, cm);
277 : : }
278 : 0 : }
279 : :
280 : : /**
281 : : * irq_matrix_alloc_managed - Allocate a managed interrupt in a CPU map
282 : : * @m: Matrix pointer
283 : : * @cpu: On which CPU the interrupt should be allocated
284 : : */
285 : 0 : int irq_matrix_alloc_managed(struct irq_matrix *m, const struct cpumask *msk,
286 : : unsigned int *mapped_cpu)
287 : : {
288 : 0 : unsigned int bit, cpu, end = m->alloc_end;
289 : 0 : struct cpumap *cm;
290 : :
291 [ # # ]: 0 : if (cpumask_empty(msk))
292 : : return -EINVAL;
293 : :
294 : 0 : cpu = matrix_find_best_cpu_managed(m, msk);
295 [ # # ]: 0 : if (cpu == UINT_MAX)
296 : : return -ENOSPC;
297 : :
298 : 0 : cm = per_cpu_ptr(m->maps, cpu);
299 : 0 : end = m->alloc_end;
300 : : /* Get managed bit which are not allocated */
301 : 0 : bitmap_andnot(m->scratch_map, cm->managed_map, cm->alloc_map, end);
302 : 0 : bit = find_first_bit(m->scratch_map, end);
303 [ # # ]: 0 : if (bit >= end)
304 : : return -ENOSPC;
305 : 0 : set_bit(bit, cm->alloc_map);
306 : 0 : cm->allocated++;
307 : 0 : cm->managed_allocated++;
308 : 0 : m->total_allocated++;
309 : 0 : *mapped_cpu = cpu;
310 : 0 : trace_irq_matrix_alloc_managed(bit, cpu, m, cm);
311 : 0 : return bit;
312 : : }
313 : :
314 : : /**
315 : : * irq_matrix_assign - Assign a preallocated interrupt in the local CPU map
316 : : * @m: Matrix pointer
317 : : * @bit: Which bit to mark
318 : : *
319 : : * This should only be used to mark preallocated vectors
320 : : */
321 : 165 : void irq_matrix_assign(struct irq_matrix *m, unsigned int bit)
322 : : {
323 : 165 : struct cpumap *cm = this_cpu_ptr(m->maps);
324 : :
325 [ + - + - : 330 : if (WARN_ON_ONCE(bit < m->alloc_start || bit >= m->alloc_end))
- + + - ]
326 : : return;
327 [ - + + - ]: 165 : if (WARN_ON_ONCE(test_and_set_bit(bit, cm->alloc_map)))
328 : : return;
329 : 165 : cm->allocated++;
330 : 165 : m->total_allocated++;
331 : 165 : cm->available--;
332 : 165 : m->global_available--;
333 : 165 : trace_irq_matrix_assign(bit, smp_processor_id(), m, cm);
334 : : }
335 : :
336 : : /**
337 : : * irq_matrix_reserve - Reserve interrupts
338 : : * @m: Matrix pointer
339 : : *
340 : : * This is merily a book keeping call. It increments the number of globally
341 : : * reserved interrupt bits w/o actually allocating them. This allows to
342 : : * setup interrupt descriptors w/o assigning low level resources to it.
343 : : * The actual allocation happens when the interrupt gets activated.
344 : : */
345 : 165 : void irq_matrix_reserve(struct irq_matrix *m)
346 : : {
347 [ + - ]: 165 : if (m->global_reserved <= m->global_available &&
348 [ - + ]: 165 : m->global_reserved + 1 > m->global_available)
349 : 0 : pr_warn("Interrupt reservation exceeds available resources\n");
350 : :
351 : 165 : m->global_reserved++;
352 : 165 : trace_irq_matrix_reserve(m);
353 : 165 : }
354 : :
355 : : /**
356 : : * irq_matrix_remove_reserved - Remove interrupt reservation
357 : : * @m: Matrix pointer
358 : : *
359 : : * This is merily a book keeping call. It decrements the number of globally
360 : : * reserved interrupt bits. This is used to undo irq_matrix_reserve() when the
361 : : * interrupt was never in use and a real vector allocated, which undid the
362 : : * reservation.
363 : : */
364 : 0 : void irq_matrix_remove_reserved(struct irq_matrix *m)
365 : : {
366 : 0 : m->global_reserved--;
367 : 0 : trace_irq_matrix_remove_reserved(m);
368 : 0 : }
369 : :
370 : : /**
371 : : * irq_matrix_alloc - Allocate a regular interrupt in a CPU map
372 : : * @m: Matrix pointer
373 : : * @msk: Which CPUs to search in
374 : : * @reserved: Allocate previously reserved interrupts
375 : : * @mapped_cpu: Pointer to store the CPU for which the irq was allocated
376 : : */
377 : 88 : int irq_matrix_alloc(struct irq_matrix *m, const struct cpumask *msk,
378 : : bool reserved, unsigned int *mapped_cpu)
379 : : {
380 : 88 : unsigned int cpu, bit;
381 : 88 : struct cpumap *cm;
382 : :
383 : 88 : cpu = matrix_find_best_cpu(m, msk);
384 [ + - ]: 88 : if (cpu == UINT_MAX)
385 : : return -ENOSPC;
386 : :
387 : 88 : cm = per_cpu_ptr(m->maps, cpu);
388 : 88 : bit = matrix_alloc_area(m, cm, 1, false);
389 [ + - ]: 88 : if (bit >= m->alloc_end)
390 : : return -ENOSPC;
391 : 88 : cm->allocated++;
392 : 88 : cm->available--;
393 : 88 : m->total_allocated++;
394 : 88 : m->global_available--;
395 [ + - ]: 88 : if (reserved)
396 : 88 : m->global_reserved--;
397 : 88 : *mapped_cpu = cpu;
398 : 88 : trace_irq_matrix_alloc(bit, cpu, m, cm);
399 : 88 : return bit;
400 : :
401 : : }
402 : :
403 : : /**
404 : : * irq_matrix_free - Free allocated interrupt in the matrix
405 : : * @m: Matrix pointer
406 : : * @cpu: Which CPU map needs be updated
407 : : * @bit: The bit to remove
408 : : * @managed: If true, the interrupt is managed and not accounted
409 : : * as available.
410 : : */
411 : 165 : void irq_matrix_free(struct irq_matrix *m, unsigned int cpu,
412 : : unsigned int bit, bool managed)
413 : : {
414 : 165 : struct cpumap *cm = per_cpu_ptr(m->maps, cpu);
415 : :
416 [ + - + - : 330 : if (WARN_ON_ONCE(bit < m->alloc_start || bit >= m->alloc_end))
- + + - ]
417 : : return;
418 : :
419 : 165 : clear_bit(bit, cm->alloc_map);
420 : 165 : cm->allocated--;
421 [ - + ]: 165 : if(managed)
422 : 0 : cm->managed_allocated--;
423 : :
424 [ + - ]: 165 : if (cm->online)
425 : 165 : m->total_allocated--;
426 : :
427 [ + - ]: 165 : if (!managed) {
428 : 165 : cm->available++;
429 [ + - ]: 165 : if (cm->online)
430 : 165 : m->global_available++;
431 : : }
432 : 165 : trace_irq_matrix_free(bit, cpu, m, cm);
433 : : }
434 : :
435 : : /**
436 : : * irq_matrix_available - Get the number of globally available irqs
437 : : * @m: Pointer to the matrix to query
438 : : * @cpudown: If true, the local CPU is about to go down, adjust
439 : : * the number of available irqs accordingly
440 : : */
441 : 0 : unsigned int irq_matrix_available(struct irq_matrix *m, bool cpudown)
442 : : {
443 : 0 : struct cpumap *cm = this_cpu_ptr(m->maps);
444 : :
445 [ # # ]: 0 : if (!cpudown)
446 : 0 : return m->global_available;
447 : 0 : return m->global_available - cm->available;
448 : : }
449 : :
450 : : /**
451 : : * irq_matrix_reserved - Get the number of globally reserved irqs
452 : : * @m: Pointer to the matrix to query
453 : : */
454 : 0 : unsigned int irq_matrix_reserved(struct irq_matrix *m)
455 : : {
456 : 0 : return m->global_reserved;
457 : : }
458 : :
459 : : /**
460 : : * irq_matrix_allocated - Get the number of allocated irqs on the local cpu
461 : : * @m: Pointer to the matrix to search
462 : : *
463 : : * This returns number of allocated irqs
464 : : */
465 : 0 : unsigned int irq_matrix_allocated(struct irq_matrix *m)
466 : : {
467 : 0 : struct cpumap *cm = this_cpu_ptr(m->maps);
468 : :
469 : 0 : return cm->allocated;
470 : : }
471 : :
472 : : #ifdef CONFIG_GENERIC_IRQ_DEBUGFS
473 : : /**
474 : : * irq_matrix_debug_show - Show detailed allocation information
475 : : * @sf: Pointer to the seq_file to print to
476 : : * @m: Pointer to the matrix allocator
477 : : * @ind: Indentation for the print format
478 : : *
479 : : * Note, this is a lockless snapshot.
480 : : */
481 : : void irq_matrix_debug_show(struct seq_file *sf, struct irq_matrix *m, int ind)
482 : : {
483 : : unsigned int nsys = bitmap_weight(m->system_map, m->matrix_bits);
484 : : int cpu;
485 : :
486 : : seq_printf(sf, "Online bitmaps: %6u\n", m->online_maps);
487 : : seq_printf(sf, "Global available: %6u\n", m->global_available);
488 : : seq_printf(sf, "Global reserved: %6u\n", m->global_reserved);
489 : : seq_printf(sf, "Total allocated: %6u\n", m->total_allocated);
490 : : seq_printf(sf, "System: %u: %*pbl\n", nsys, m->matrix_bits,
491 : : m->system_map);
492 : : seq_printf(sf, "%*s| CPU | avl | man | mac | act | vectors\n", ind, " ");
493 : : cpus_read_lock();
494 : : for_each_online_cpu(cpu) {
495 : : struct cpumap *cm = per_cpu_ptr(m->maps, cpu);
496 : :
497 : : seq_printf(sf, "%*s %4d %4u %4u %4u %4u %*pbl\n", ind, " ",
498 : : cpu, cm->available, cm->managed,
499 : : cm->managed_allocated, cm->allocated,
500 : : m->matrix_bits, cm->alloc_map);
501 : : }
502 : : cpus_read_unlock();
503 : : }
504 : : #endif
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