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1 : : // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only 2 : : /* 3 : : * drivers/cpufreq/cpufreq_ondemand.c 4 : : * 5 : : * Copyright (C) 2001 Russell King 6 : : * (C) 2003 Venkatesh Pallipadi <venkatesh.pallipadi@intel.com>. 7 : : * Jun Nakajima <jun.nakajima@intel.com> 8 : : */ 9 : : 10 : : #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt 11 : : 12 : : #include <linux/cpu.h> 13 : : #include <linux/percpu-defs.h> 14 : : #include <linux/slab.h> 15 : : #include <linux/tick.h> 16 : : #include <linux/sched/cpufreq.h> 17 : : 18 : : #include "cpufreq_ondemand.h" 19 : : 20 : : /* On-demand governor macros */ 21 : : #define DEF_FREQUENCY_UP_THRESHOLD (80) 22 : : #define DEF_SAMPLING_DOWN_FACTOR (1) 23 : : #define MAX_SAMPLING_DOWN_FACTOR (100000) 24 : : #define MICRO_FREQUENCY_UP_THRESHOLD (95) 25 : : #define MICRO_FREQUENCY_MIN_SAMPLE_RATE (10000) 26 : : #define MIN_FREQUENCY_UP_THRESHOLD (1) 27 : : #define MAX_FREQUENCY_UP_THRESHOLD (100) 28 : : 29 : : static struct od_ops od_ops; 30 : : 31 : : static unsigned int default_powersave_bias; 32 : : 33 : : /* 34 : : * Not all CPUs want IO time to be accounted as busy; this depends on how 35 : : * efficient idling at a higher frequency/voltage is. 36 : : * Pavel Machek says this is not so for various generations of AMD and old 37 : : * Intel systems. 38 : : * Mike Chan (android.com) claims this is also not true for ARM. 39 : : * Because of this, whitelist specific known (series) of CPUs by default, and 40 : : * leave all others up to the user. 41 : : */ 42 : : static int should_io_be_busy(void) 43 : : { 44 : : #if defined(CONFIG_X86) 45 : : /* 46 : : * For Intel, Core 2 (model 15) and later have an efficient idle. 47 : : */ 48 : : if (boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_INTEL && 49 : : boot_cpu_data.x86 == 6 && 50 : : boot_cpu_data.x86_model >= 15) 51 : : return 1; 52 : : #endif 53 : : return 0; 54 : : } 55 : : 56 : : /* 57 : : * Find right freq to be set now with powersave_bias on. 58 : : * Returns the freq_hi to be used right now and will set freq_hi_delay_us, 59 : : * freq_lo, and freq_lo_delay_us in percpu area for averaging freqs. 60 : : */ 61 : 0 : static unsigned int generic_powersave_bias_target(struct cpufreq_policy *policy, 62 : : unsigned int freq_next, unsigned int relation) 63 : : { 64 : : unsigned int freq_req, freq_reduc, freq_avg; 65 : : unsigned int freq_hi, freq_lo; 66 : : unsigned int index; 67 : : unsigned int delay_hi_us; 68 : 0 : struct policy_dbs_info *policy_dbs = policy->governor_data; 69 : : struct od_policy_dbs_info *dbs_info = to_dbs_info(policy_dbs); 70 : 0 : struct dbs_data *dbs_data = policy_dbs->dbs_data; 71 : 0 : struct od_dbs_tuners *od_tuners = dbs_data->tuners; 72 : 0 : struct cpufreq_frequency_table *freq_table = policy->freq_table; 73 : : 74 : 0 : if (!freq_table) { 75 : 0 : dbs_info->freq_lo = 0; 76 : 0 : dbs_info->freq_lo_delay_us = 0; 77 : 0 : return freq_next; 78 : : } 79 : : 80 : 0 : index = cpufreq_frequency_table_target(policy, freq_next, relation); 81 : 0 : freq_req = freq_table[index].frequency; 82 : 0 : freq_reduc = freq_req * od_tuners->powersave_bias / 1000; 83 : 0 : freq_avg = freq_req - freq_reduc; 84 : : 85 : : /* Find freq bounds for freq_avg in freq_table */ 86 : 0 : index = cpufreq_table_find_index_h(policy, freq_avg); 87 : 0 : freq_lo = freq_table[index].frequency; 88 : 0 : index = cpufreq_table_find_index_l(policy, freq_avg); 89 : 0 : freq_hi = freq_table[index].frequency; 90 : : 91 : : /* Find out how long we have to be in hi and lo freqs */ 92 : 0 : if (freq_hi == freq_lo) { 93 : 0 : dbs_info->freq_lo = 0; 94 : 0 : dbs_info->freq_lo_delay_us = 0; 95 : 0 : return freq_lo; 96 : : } 97 : 0 : delay_hi_us = (freq_avg - freq_lo) * dbs_data->sampling_rate; 98 : 0 : delay_hi_us += (freq_hi - freq_lo) / 2; 99 : 0 : delay_hi_us /= freq_hi - freq_lo; 100 : 0 : dbs_info->freq_hi_delay_us = delay_hi_us; 101 : 0 : dbs_info->freq_lo = freq_lo; 102 : 0 : dbs_info->freq_lo_delay_us = dbs_data->sampling_rate - delay_hi_us; 103 : 0 : return freq_hi; 104 : : } 105 : : 106 : : static void ondemand_powersave_bias_init(struct cpufreq_policy *policy) 107 : : { 108 : 2 : struct od_policy_dbs_info *dbs_info = to_dbs_info(policy->governor_data); 109 : : 110 : 2 : dbs_info->freq_lo = 0; 111 : : } 112 : : 113 : 2 : static void dbs_freq_increase(struct cpufreq_policy *policy, unsigned int freq) 114 : : { 115 : 2 : struct policy_dbs_info *policy_dbs = policy->governor_data; 116 : 2 : struct dbs_data *dbs_data = policy_dbs->dbs_data; 117 : 2 : struct od_dbs_tuners *od_tuners = dbs_data->tuners; 118 : : 119 : 2 : if (od_tuners->powersave_bias) 120 : 0 : freq = od_ops.powersave_bias_target(policy, freq, 121 : : CPUFREQ_RELATION_H); 122 : 2 : else if (policy->cur == policy->max) 123 : 2 : return; 124 : : 125 : 2 : __cpufreq_driver_target(policy, freq, od_tuners->powersave_bias ? 126 : : CPUFREQ_RELATION_L : CPUFREQ_RELATION_H); 127 : : } 128 : : 129 : : /* 130 : : * Every sampling_rate, we check, if current idle time is less than 20% 131 : : * (default), then we try to increase frequency. Else, we adjust the frequency 132 : : * proportional to load. 133 : : */ 134 : 2 : static void od_update(struct cpufreq_policy *policy) 135 : : { 136 : 2 : struct policy_dbs_info *policy_dbs = policy->governor_data; 137 : : struct od_policy_dbs_info *dbs_info = to_dbs_info(policy_dbs); 138 : 2 : struct dbs_data *dbs_data = policy_dbs->dbs_data; 139 : 2 : struct od_dbs_tuners *od_tuners = dbs_data->tuners; 140 : 2 : unsigned int load = dbs_update(policy); 141 : : 142 : 2 : dbs_info->freq_lo = 0; 143 : : 144 : : /* Check for frequency increase */ 145 : 2 : if (load > dbs_data->up_threshold) { 146 : : /* If switching to max speed, apply sampling_down_factor */ 147 : 2 : if (policy->cur < policy->max) 148 : 2 : policy_dbs->rate_mult = dbs_data->sampling_down_factor; 149 : 2 : dbs_freq_increase(policy, policy->max); 150 : : } else { 151 : : /* Calculate the next frequency proportional to load */ 152 : : unsigned int freq_next, min_f, max_f; 153 : : 154 : 2 : min_f = policy->cpuinfo.min_freq; 155 : 2 : max_f = policy->cpuinfo.max_freq; 156 : 2 : freq_next = min_f + load * (max_f - min_f) / 100; 157 : : 158 : : /* No longer fully busy, reset rate_mult */ 159 : 2 : policy_dbs->rate_mult = 1; 160 : : 161 : 2 : if (od_tuners->powersave_bias) 162 : 0 : freq_next = od_ops.powersave_bias_target(policy, 163 : : freq_next, 164 : : CPUFREQ_RELATION_L); 165 : : 166 : 2 : __cpufreq_driver_target(policy, freq_next, CPUFREQ_RELATION_C); 167 : : } 168 : 2 : } 169 : : 170 : 2 : static unsigned int od_dbs_update(struct cpufreq_policy *policy) 171 : : { 172 : 2 : struct policy_dbs_info *policy_dbs = policy->governor_data; 173 : 2 : struct dbs_data *dbs_data = policy_dbs->dbs_data; 174 : : struct od_policy_dbs_info *dbs_info = to_dbs_info(policy_dbs); 175 : 2 : int sample_type = dbs_info->sample_type; 176 : : 177 : : /* Common NORMAL_SAMPLE setup */ 178 : 2 : dbs_info->sample_type = OD_NORMAL_SAMPLE; 179 : : /* 180 : : * OD_SUB_SAMPLE doesn't make sense if sample_delay_ns is 0, so ignore 181 : : * it then. 182 : : */ 183 : 2 : if (sample_type == OD_SUB_SAMPLE && policy_dbs->sample_delay_ns > 0) { 184 : 0 : __cpufreq_driver_target(policy, dbs_info->freq_lo, 185 : : CPUFREQ_RELATION_H); 186 : 0 : return dbs_info->freq_lo_delay_us; 187 : : } 188 : : 189 : 2 : od_update(policy); 190 : : 191 : 2 : if (dbs_info->freq_lo) { 192 : : /* Setup SUB_SAMPLE */ 193 : 0 : dbs_info->sample_type = OD_SUB_SAMPLE; 194 : 0 : return dbs_info->freq_hi_delay_us; 195 : : } 196 : : 197 : 2 : return dbs_data->sampling_rate * policy_dbs->rate_mult; 198 : : } 199 : : 200 : : /************************** sysfs interface ************************/ 201 : : static struct dbs_governor od_dbs_gov; 202 : : 203 : 0 : static ssize_t store_io_is_busy(struct gov_attr_set *attr_set, const char *buf, 204 : : size_t count) 205 : : { 206 : : struct dbs_data *dbs_data = to_dbs_data(attr_set); 207 : : unsigned int input; 208 : : int ret; 209 : : 210 : 0 : ret = sscanf(buf, "%u", &input); 211 : 0 : if (ret != 1) 212 : : return -EINVAL; 213 : 0 : dbs_data->io_is_busy = !!input; 214 : : 215 : : /* we need to re-evaluate prev_cpu_idle */ 216 : 0 : gov_update_cpu_data(dbs_data); 217 : : 218 : 0 : return count; 219 : : } 220 : : 221 : 2 : static ssize_t store_up_threshold(struct gov_attr_set *attr_set, 222 : : const char *buf, size_t count) 223 : : { 224 : : struct dbs_data *dbs_data = to_dbs_data(attr_set); 225 : : unsigned int input; 226 : : int ret; 227 : 2 : ret = sscanf(buf, "%u", &input); 228 : : 229 : 2 : if (ret != 1 || input > MAX_FREQUENCY_UP_THRESHOLD || 230 : : input < MIN_FREQUENCY_UP_THRESHOLD) { 231 : : return -EINVAL; 232 : : } 233 : : 234 : 2 : dbs_data->up_threshold = input; 235 : 2 : return count; 236 : : } 237 : : 238 : 2 : static ssize_t store_sampling_down_factor(struct gov_attr_set *attr_set, 239 : : const char *buf, size_t count) 240 : : { 241 : : struct dbs_data *dbs_data = to_dbs_data(attr_set); 242 : : struct policy_dbs_info *policy_dbs; 243 : : unsigned int input; 244 : : int ret; 245 : 2 : ret = sscanf(buf, "%u", &input); 246 : : 247 : 2 : if (ret != 1 || input > MAX_SAMPLING_DOWN_FACTOR || input < 1) 248 : : return -EINVAL; 249 : : 250 : 2 : dbs_data->sampling_down_factor = input; 251 : : 252 : : /* Reset down sampling multiplier in case it was active */ 253 : 2 : list_for_each_entry(policy_dbs, &attr_set->policy_list, list) { 254 : : /* 255 : : * Doing this without locking might lead to using different 256 : : * rate_mult values in od_update() and od_dbs_update(). 257 : : */ 258 : 2 : mutex_lock(&policy_dbs->update_mutex); 259 : 2 : policy_dbs->rate_mult = 1; 260 : 2 : mutex_unlock(&policy_dbs->update_mutex); 261 : : } 262 : : 263 : 2 : return count; 264 : : } 265 : : 266 : 0 : static ssize_t store_ignore_nice_load(struct gov_attr_set *attr_set, 267 : : const char *buf, size_t count) 268 : : { 269 : : struct dbs_data *dbs_data = to_dbs_data(attr_set); 270 : : unsigned int input; 271 : : int ret; 272 : : 273 : 0 : ret = sscanf(buf, "%u", &input); 274 : 0 : if (ret != 1) 275 : : return -EINVAL; 276 : : 277 : 0 : if (input > 1) 278 : 0 : input = 1; 279 : : 280 : 0 : if (input == dbs_data->ignore_nice_load) { /* nothing to do */ 281 : 0 : return count; 282 : : } 283 : 0 : dbs_data->ignore_nice_load = input; 284 : : 285 : : /* we need to re-evaluate prev_cpu_idle */ 286 : 0 : gov_update_cpu_data(dbs_data); 287 : : 288 : 0 : return count; 289 : : } 290 : : 291 : 0 : static ssize_t store_powersave_bias(struct gov_attr_set *attr_set, 292 : : const char *buf, size_t count) 293 : : { 294 : : struct dbs_data *dbs_data = to_dbs_data(attr_set); 295 : 0 : struct od_dbs_tuners *od_tuners = dbs_data->tuners; 296 : : struct policy_dbs_info *policy_dbs; 297 : : unsigned int input; 298 : : int ret; 299 : 0 : ret = sscanf(buf, "%u", &input); 300 : : 301 : 0 : if (ret != 1) 302 : : return -EINVAL; 303 : : 304 : 0 : if (input > 1000) 305 : 0 : input = 1000; 306 : : 307 : 0 : od_tuners->powersave_bias = input; 308 : : 309 : 0 : list_for_each_entry(policy_dbs, &attr_set->policy_list, list) 310 : 0 : ondemand_powersave_bias_init(policy_dbs->policy); 311 : : 312 : 0 : return count; 313 : : } 314 : : 315 : 0 : gov_show_one_common(sampling_rate); 316 : 0 : gov_show_one_common(up_threshold); 317 : 0 : gov_show_one_common(sampling_down_factor); 318 : 0 : gov_show_one_common(ignore_nice_load); 319 : 0 : gov_show_one_common(io_is_busy); 320 : 0 : gov_show_one(od, powersave_bias); 321 : : 322 : : gov_attr_rw(sampling_rate); 323 : : gov_attr_rw(io_is_busy); 324 : : gov_attr_rw(up_threshold); 325 : : gov_attr_rw(sampling_down_factor); 326 : : gov_attr_rw(ignore_nice_load); 327 : : gov_attr_rw(powersave_bias); 328 : : 329 : : static struct attribute *od_attributes[] = { 330 : : &sampling_rate.attr, 331 : : &up_threshold.attr, 332 : : &sampling_down_factor.attr, 333 : : &ignore_nice_load.attr, 334 : : &powersave_bias.attr, 335 : : &io_is_busy.attr, 336 : : NULL 337 : : }; 338 : : 339 : : /************************** sysfs end ************************/ 340 : : 341 : 2 : static struct policy_dbs_info *od_alloc(void) 342 : : { 343 : : struct od_policy_dbs_info *dbs_info; 344 : : 345 : 2 : dbs_info = kzalloc(sizeof(*dbs_info), GFP_KERNEL); 346 : 2 : return dbs_info ? &dbs_info->policy_dbs : NULL; 347 : : } 348 : : 349 : 0 : static void od_free(struct policy_dbs_info *policy_dbs) 350 : : { 351 : 0 : kfree(to_dbs_info(policy_dbs)); 352 : 0 : } 353 : : 354 : 2 : static int od_init(struct dbs_data *dbs_data) 355 : : { 356 : : struct od_dbs_tuners *tuners; 357 : : u64 idle_time; 358 : : int cpu; 359 : : 360 : 2 : tuners = kzalloc(sizeof(*tuners), GFP_KERNEL); 361 : 2 : if (!tuners) 362 : : return -ENOMEM; 363 : : 364 : 2 : cpu = get_cpu(); 365 : 2 : idle_time = get_cpu_idle_time_us(cpu, NULL); 366 : 2 : put_cpu(); 367 : 2 : if (idle_time != -1ULL) { 368 : : /* Idle micro accounting is supported. Use finer thresholds */ 369 : 2 : dbs_data->up_threshold = MICRO_FREQUENCY_UP_THRESHOLD; 370 : : } else { 371 : 0 : dbs_data->up_threshold = DEF_FREQUENCY_UP_THRESHOLD; 372 : : } 373 : : 374 : 2 : dbs_data->sampling_down_factor = DEF_SAMPLING_DOWN_FACTOR; 375 : 2 : dbs_data->ignore_nice_load = 0; 376 : 2 : tuners->powersave_bias = default_powersave_bias; 377 : 2 : dbs_data->io_is_busy = should_io_be_busy(); 378 : : 379 : 2 : dbs_data->tuners = tuners; 380 : 2 : return 0; 381 : : } 382 : : 383 : 0 : static void od_exit(struct dbs_data *dbs_data) 384 : : { 385 : 0 : kfree(dbs_data->tuners); 386 : 0 : } 387 : : 388 : 2 : static void od_start(struct cpufreq_policy *policy) 389 : : { 390 : 2 : struct od_policy_dbs_info *dbs_info = to_dbs_info(policy->governor_data); 391 : : 392 : 2 : dbs_info->sample_type = OD_NORMAL_SAMPLE; 393 : : ondemand_powersave_bias_init(policy); 394 : 2 : } 395 : : 396 : : static struct od_ops od_ops = { 397 : : .powersave_bias_target = generic_powersave_bias_target, 398 : : }; 399 : : 400 : : static struct dbs_governor od_dbs_gov = { 401 : : .gov = CPUFREQ_DBS_GOVERNOR_INITIALIZER("ondemand"), 402 : : .kobj_type = { .default_attrs = od_attributes }, 403 : : .gov_dbs_update = od_dbs_update, 404 : : .alloc = od_alloc, 405 : : .free = od_free, 406 : : .init = od_init, 407 : : .exit = od_exit, 408 : : .start = od_start, 409 : : }; 410 : : 411 : : #define CPU_FREQ_GOV_ONDEMAND (&od_dbs_gov.gov) 412 : : 413 : 0 : static void od_set_powersave_bias(unsigned int powersave_bias) 414 : : { 415 : : unsigned int cpu; 416 : : cpumask_t done; 417 : : 418 : 0 : default_powersave_bias = powersave_bias; 419 : : cpumask_clear(&done); 420 : : 421 : : get_online_cpus(); 422 : 0 : for_each_online_cpu(cpu) { 423 : : struct cpufreq_policy *policy; 424 : : struct policy_dbs_info *policy_dbs; 425 : : struct dbs_data *dbs_data; 426 : : struct od_dbs_tuners *od_tuners; 427 : : 428 : 0 : if (cpumask_test_cpu(cpu, &done)) 429 : 0 : continue; 430 : : 431 : 0 : policy = cpufreq_cpu_get_raw(cpu); 432 : 0 : if (!policy || policy->governor != CPU_FREQ_GOV_ONDEMAND) 433 : 0 : continue; 434 : : 435 : 0 : policy_dbs = policy->governor_data; 436 : 0 : if (!policy_dbs) 437 : 0 : continue; 438 : : 439 : : cpumask_or(&done, &done, policy->cpus); 440 : : 441 : 0 : dbs_data = policy_dbs->dbs_data; 442 : 0 : od_tuners = dbs_data->tuners; 443 : 0 : od_tuners->powersave_bias = default_powersave_bias; 444 : : } 445 : : put_online_cpus(); 446 : 0 : } 447 : : 448 : 0 : void od_register_powersave_bias_handler(unsigned int (*f) 449 : : (struct cpufreq_policy *, unsigned int, unsigned int), 450 : : unsigned int powersave_bias) 451 : : { 452 : 0 : od_ops.powersave_bias_target = f; 453 : 0 : od_set_powersave_bias(powersave_bias); 454 : 0 : } 455 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(od_register_powersave_bias_handler); 456 : : 457 : 0 : void od_unregister_powersave_bias_handler(void) 458 : : { 459 : 0 : od_ops.powersave_bias_target = generic_powersave_bias_target; 460 : 0 : od_set_powersave_bias(0); 461 : 0 : } 462 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(od_unregister_powersave_bias_handler); 463 : : 464 : 3 : static int __init cpufreq_gov_dbs_init(void) 465 : : { 466 : 3 : return cpufreq_register_governor(CPU_FREQ_GOV_ONDEMAND); 467 : : } 468 : : 469 : 0 : static void __exit cpufreq_gov_dbs_exit(void) 470 : : { 471 : 0 : cpufreq_unregister_governor(CPU_FREQ_GOV_ONDEMAND); 472 : 0 : } 473 : : 474 : : MODULE_AUTHOR("Venkatesh Pallipadi <venkatesh.pallipadi@intel.com>"); 475 : : MODULE_AUTHOR("Alexey Starikovskiy <alexey.y.starikovskiy@intel.com>"); 476 : : MODULE_DESCRIPTION("'cpufreq_ondemand' - A dynamic cpufreq governor for " 477 : : "Low Latency Frequency Transition capable processors"); 478 : : MODULE_LICENSE("GPL"); 479 : : 480 : : #ifdef CONFIG_CPU_FREQ_DEFAULT_GOV_ONDEMAND 481 : : struct cpufreq_governor *cpufreq_default_governor(void) 482 : : { 483 : : return CPU_FREQ_GOV_ONDEMAND; 484 : : } 485 : : 486 : : fs_initcall(cpufreq_gov_dbs_init); 487 : : #else 488 : : module_init(cpufreq_gov_dbs_init); 489 : : #endif 490 : : module_exit(cpufreq_gov_dbs_exit);