[PATCH] create and destroy cache sysfs entries based on cpu notifiers
[linux-2.6] / arch / i386 / kernel / cpu / intel_cacheinfo.c
1 /*
2  *      Routines to indentify caches on Intel CPU.
3  *
4  *      Changes:
5  *      Venkatesh Pallipadi     : Adding cache identification through cpuid(4)
6  *              Ashok Raj <ashok.raj@intel.com>: Work with CPU hotplug infrastructure.
7  */
8
9 #include <linux/init.h>
10 #include <linux/slab.h>
11 #include <linux/device.h>
12 #include <linux/compiler.h>
13 #include <linux/cpu.h>
14
15 #include <asm/processor.h>
16 #include <asm/smp.h>
17
18 #define LVL_1_INST      1
19 #define LVL_1_DATA      2
20 #define LVL_2           3
21 #define LVL_3           4
22 #define LVL_TRACE       5
23
24 struct _cache_table
25 {
26         unsigned char descriptor;
27         char cache_type;
28         short size;
29 };
30
31 /* all the cache descriptor types we care about (no TLB or trace cache entries) */
32 static struct _cache_table cache_table[] __cpuinitdata =
33 {
34         { 0x06, LVL_1_INST, 8 },        /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
35         { 0x08, LVL_1_INST, 16 },       /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
36         { 0x0a, LVL_1_DATA, 8 },        /* 2 way set assoc, 32 byte line size */
37         { 0x0c, LVL_1_DATA, 16 },       /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
38         { 0x22, LVL_3,      512 },      /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
39         { 0x23, LVL_3,      1024 },     /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
40         { 0x25, LVL_3,      2048 },     /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
41         { 0x29, LVL_3,      4096 },     /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
42         { 0x2c, LVL_1_DATA, 32 },       /* 8-way set assoc, 64 byte line size */
43         { 0x30, LVL_1_INST, 32 },       /* 8-way set assoc, 64 byte line size */
44         { 0x39, LVL_2,      128 },      /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
45         { 0x3b, LVL_2,      128 },      /* 2-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
46         { 0x3c, LVL_2,      256 },      /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
47         { 0x41, LVL_2,      128 },      /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
48         { 0x42, LVL_2,      256 },      /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
49         { 0x43, LVL_2,      512 },      /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
50         { 0x44, LVL_2,      1024 },     /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
51         { 0x45, LVL_2,      2048 },     /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
52         { 0x60, LVL_1_DATA, 16 },       /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
53         { 0x66, LVL_1_DATA, 8 },        /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
54         { 0x67, LVL_1_DATA, 16 },       /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
55         { 0x68, LVL_1_DATA, 32 },       /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
56         { 0x70, LVL_TRACE,  12 },       /* 8-way set assoc */
57         { 0x71, LVL_TRACE,  16 },       /* 8-way set assoc */
58         { 0x72, LVL_TRACE,  32 },       /* 8-way set assoc */
59         { 0x78, LVL_2,    1024 },       /* 4-way set assoc, 64 byte line size */
60         { 0x79, LVL_2,     128 },       /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
61         { 0x7a, LVL_2,     256 },       /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
62         { 0x7b, LVL_2,     512 },       /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
63         { 0x7c, LVL_2,    1024 },       /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
64         { 0x7d, LVL_2,    2048 },       /* 8-way set assoc, 64 byte line size */
65         { 0x7f, LVL_2,     512 },       /* 2-way set assoc, 64 byte line size */
66         { 0x82, LVL_2,     256 },       /* 8-way set assoc, 32 byte line size */
67         { 0x83, LVL_2,     512 },       /* 8-way set assoc, 32 byte line size */
68         { 0x84, LVL_2,    1024 },       /* 8-way set assoc, 32 byte line size */
69         { 0x85, LVL_2,    2048 },       /* 8-way set assoc, 32 byte line size */
70         { 0x86, LVL_2,     512 },       /* 4-way set assoc, 64 byte line size */
71         { 0x87, LVL_2,    1024 },       /* 8-way set assoc, 64 byte line size */
72         { 0x00, 0, 0}
73 };
74
75
76 enum _cache_type
77 {
78         CACHE_TYPE_NULL = 0,
79         CACHE_TYPE_DATA = 1,
80         CACHE_TYPE_INST = 2,
81         CACHE_TYPE_UNIFIED = 3
82 };
83
84 union _cpuid4_leaf_eax {
85         struct {
86                 enum _cache_type        type:5;
87                 unsigned int            level:3;
88                 unsigned int            is_self_initializing:1;
89                 unsigned int            is_fully_associative:1;
90                 unsigned int            reserved:4;
91                 unsigned int            num_threads_sharing:12;
92                 unsigned int            num_cores_on_die:6;
93         } split;
94         u32 full;
95 };
96
97 union _cpuid4_leaf_ebx {
98         struct {
99                 unsigned int            coherency_line_size:12;
100                 unsigned int            physical_line_partition:10;
101                 unsigned int            ways_of_associativity:10;
102         } split;
103         u32 full;
104 };
105
106 union _cpuid4_leaf_ecx {
107         struct {
108                 unsigned int            number_of_sets:32;
109         } split;
110         u32 full;
111 };
112
113 struct _cpuid4_info {
114         union _cpuid4_leaf_eax eax;
115         union _cpuid4_leaf_ebx ebx;
116         union _cpuid4_leaf_ecx ecx;
117         unsigned long size;
118         cpumask_t shared_cpu_map;
119 };
120
121 static unsigned short                   num_cache_leaves;
122
123 static int __cpuinit cpuid4_cache_lookup(int index, struct _cpuid4_info *this_leaf)
124 {
125         unsigned int            eax, ebx, ecx, edx;
126         union _cpuid4_leaf_eax  cache_eax;
127
128         cpuid_count(4, index, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
129         cache_eax.full = eax;
130         if (cache_eax.split.type == CACHE_TYPE_NULL)
131                 return -EIO; /* better error ? */
132
133         this_leaf->eax.full = eax;
134         this_leaf->ebx.full = ebx;
135         this_leaf->ecx.full = ecx;
136         this_leaf->size = (this_leaf->ecx.split.number_of_sets + 1) *
137                 (this_leaf->ebx.split.coherency_line_size + 1) *
138                 (this_leaf->ebx.split.physical_line_partition + 1) *
139                 (this_leaf->ebx.split.ways_of_associativity + 1);
140         return 0;
141 }
142
143 static int __init find_num_cache_leaves(void)
144 {
145         unsigned int            eax, ebx, ecx, edx;
146         union _cpuid4_leaf_eax  cache_eax;
147         int                     i = -1;
148
149         do {
150                 ++i;
151                 /* Do cpuid(4) loop to find out num_cache_leaves */
152                 cpuid_count(4, i, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
153                 cache_eax.full = eax;
154         } while (cache_eax.split.type != CACHE_TYPE_NULL);
155         return i;
156 }
157
158 unsigned int __cpuinit init_intel_cacheinfo(struct cpuinfo_x86 *c)
159 {
160         unsigned int trace = 0, l1i = 0, l1d = 0, l2 = 0, l3 = 0; /* Cache sizes */
161         unsigned int new_l1d = 0, new_l1i = 0; /* Cache sizes from cpuid(4) */
162         unsigned int new_l2 = 0, new_l3 = 0, i; /* Cache sizes from cpuid(4) */
163
164         if (c->cpuid_level > 4) {
165                 static int is_initialized;
166
167                 if (is_initialized == 0) {
168                         /* Init num_cache_leaves from boot CPU */
169                         num_cache_leaves = find_num_cache_leaves();
170                         is_initialized++;
171                 }
172
173                 /*
174                  * Whenever possible use cpuid(4), deterministic cache
175                  * parameters cpuid leaf to find the cache details
176                  */
177                 for (i = 0; i < num_cache_leaves; i++) {
178                         struct _cpuid4_info this_leaf;
179
180                         int retval;
181
182                         retval = cpuid4_cache_lookup(i, &this_leaf);
183                         if (retval >= 0) {
184                                 switch(this_leaf.eax.split.level) {
185                                     case 1:
186                                         if (this_leaf.eax.split.type ==
187                                                         CACHE_TYPE_DATA)
188                                                 new_l1d = this_leaf.size/1024;
189                                         else if (this_leaf.eax.split.type ==
190                                                         CACHE_TYPE_INST)
191                                                 new_l1i = this_leaf.size/1024;
192                                         break;
193                                     case 2:
194                                         new_l2 = this_leaf.size/1024;
195                                         break;
196                                     case 3:
197                                         new_l3 = this_leaf.size/1024;
198                                         break;
199                                     default:
200                                         break;
201                                 }
202                         }
203                 }
204         }
205         if (c->cpuid_level > 1) {
206                 /* supports eax=2  call */
207                 int i, j, n;
208                 int regs[4];
209                 unsigned char *dp = (unsigned char *)regs;
210
211                 /* Number of times to iterate */
212                 n = cpuid_eax(2) & 0xFF;
213
214                 for ( i = 0 ; i < n ; i++ ) {
215                         cpuid(2, &regs[0], &regs[1], &regs[2], &regs[3]);
216
217                         /* If bit 31 is set, this is an unknown format */
218                         for ( j = 0 ; j < 3 ; j++ ) {
219                                 if ( regs[j] < 0 ) regs[j] = 0;
220                         }
221
222                         /* Byte 0 is level count, not a descriptor */
223                         for ( j = 1 ; j < 16 ; j++ ) {
224                                 unsigned char des = dp[j];
225                                 unsigned char k = 0;
226
227                                 /* look up this descriptor in the table */
228                                 while (cache_table[k].descriptor != 0)
229                                 {
230                                         if (cache_table[k].descriptor == des) {
231                                                 switch (cache_table[k].cache_type) {
232                                                 case LVL_1_INST:
233                                                         l1i += cache_table[k].size;
234                                                         break;
235                                                 case LVL_1_DATA:
236                                                         l1d += cache_table[k].size;
237                                                         break;
238                                                 case LVL_2:
239                                                         l2 += cache_table[k].size;
240                                                         break;
241                                                 case LVL_3:
242                                                         l3 += cache_table[k].size;
243                                                         break;
244                                                 case LVL_TRACE:
245                                                         trace += cache_table[k].size;
246                                                         break;
247                                                 }
248
249                                                 break;
250                                         }
251
252                                         k++;
253                                 }
254                         }
255                 }
256
257                 if (new_l1d)
258                         l1d = new_l1d;
259
260                 if (new_l1i)
261                         l1i = new_l1i;
262
263                 if (new_l2)
264                         l2 = new_l2;
265
266                 if (new_l3)
267                         l3 = new_l3;
268
269                 if ( trace )
270                         printk (KERN_INFO "CPU: Trace cache: %dK uops", trace);
271                 else if ( l1i )
272                         printk (KERN_INFO "CPU: L1 I cache: %dK", l1i);
273                 if ( l1d )
274                         printk(", L1 D cache: %dK\n", l1d);
275                 else
276                         printk("\n");
277                 if ( l2 )
278                         printk(KERN_INFO "CPU: L2 cache: %dK\n", l2);
279                 if ( l3 )
280                         printk(KERN_INFO "CPU: L3 cache: %dK\n", l3);
281
282                 c->x86_cache_size = l3 ? l3 : (l2 ? l2 : (l1i+l1d));
283         }
284
285         return l2;
286 }
287
288 /* pointer to _cpuid4_info array (for each cache leaf) */
289 static struct _cpuid4_info *cpuid4_info[NR_CPUS];
290 #define CPUID4_INFO_IDX(x,y)    (&((cpuid4_info[x])[y]))
291
292 #ifdef CONFIG_SMP
293 static void __cpuinit cache_shared_cpu_map_setup(unsigned int cpu, int index)
294 {
295         struct _cpuid4_info     *this_leaf;
296         unsigned long num_threads_sharing;
297 #ifdef CONFIG_X86_HT
298         struct cpuinfo_x86 *c = cpu_data + cpu;
299 #endif
300
301         this_leaf = CPUID4_INFO_IDX(cpu, index);
302         num_threads_sharing = 1 + this_leaf->eax.split.num_threads_sharing;
303
304         if (num_threads_sharing == 1)
305                 cpu_set(cpu, this_leaf->shared_cpu_map);
306 #ifdef CONFIG_X86_HT
307         else if (num_threads_sharing == smp_num_siblings)
308                 this_leaf->shared_cpu_map = cpu_sibling_map[cpu];
309         else if (num_threads_sharing == (c->x86_num_cores * smp_num_siblings))
310                 this_leaf->shared_cpu_map = cpu_core_map[cpu];
311         else
312                 printk(KERN_DEBUG "Number of CPUs sharing cache didn't match "
313                                 "any known set of CPUs\n");
314 #endif
315 }
316 #else
317 static void __init cache_shared_cpu_map_setup(unsigned int cpu, int index) {}
318 #endif
319
320 static void free_cache_attributes(unsigned int cpu)
321 {
322         kfree(cpuid4_info[cpu]);
323         cpuid4_info[cpu] = NULL;
324 }
325
326 static int __cpuinit detect_cache_attributes(unsigned int cpu)
327 {
328         struct _cpuid4_info     *this_leaf;
329         unsigned long           j;
330         int                     retval;
331         cpumask_t               oldmask;
332
333         if (num_cache_leaves == 0)
334                 return -ENOENT;
335
336         cpuid4_info[cpu] = kmalloc(
337             sizeof(struct _cpuid4_info) * num_cache_leaves, GFP_KERNEL);
338         if (unlikely(cpuid4_info[cpu] == NULL))
339                 return -ENOMEM;
340         memset(cpuid4_info[cpu], 0,
341             sizeof(struct _cpuid4_info) * num_cache_leaves);
342
343         oldmask = current->cpus_allowed;
344         retval = set_cpus_allowed(current, cpumask_of_cpu(cpu));
345         if (retval)
346                 goto out;
347
348         /* Do cpuid and store the results */
349         retval = 0;
350         for (j = 0; j < num_cache_leaves; j++) {
351                 this_leaf = CPUID4_INFO_IDX(cpu, j);
352                 retval = cpuid4_cache_lookup(j, this_leaf);
353                 if (unlikely(retval < 0))
354                         break;
355                 cache_shared_cpu_map_setup(cpu, j);
356         }
357         set_cpus_allowed(current, oldmask);
358
359 out:
360         if (retval)
361                 free_cache_attributes(cpu);
362         return retval;
363 }
364
365 #ifdef CONFIG_SYSFS
366
367 #include <linux/kobject.h>
368 #include <linux/sysfs.h>
369
370 extern struct sysdev_class cpu_sysdev_class; /* from drivers/base/cpu.c */
371
372 /* pointer to kobject for cpuX/cache */
373 static struct kobject * cache_kobject[NR_CPUS];
374
375 struct _index_kobject {
376         struct kobject kobj;
377         unsigned int cpu;
378         unsigned short index;
379 };
380
381 /* pointer to array of kobjects for cpuX/cache/indexY */
382 static struct _index_kobject *index_kobject[NR_CPUS];
383 #define INDEX_KOBJECT_PTR(x,y)    (&((index_kobject[x])[y]))
384
385 #define show_one_plus(file_name, object, val)                           \
386 static ssize_t show_##file_name                                         \
387                         (struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf)     \
388 {                                                                       \
389         return sprintf (buf, "%lu\n", (unsigned long)this_leaf->object + val); \
390 }
391
392 show_one_plus(level, eax.split.level, 0);
393 show_one_plus(coherency_line_size, ebx.split.coherency_line_size, 1);
394 show_one_plus(physical_line_partition, ebx.split.physical_line_partition, 1);
395 show_one_plus(ways_of_associativity, ebx.split.ways_of_associativity, 1);
396 show_one_plus(number_of_sets, ecx.split.number_of_sets, 1);
397
398 static ssize_t show_size(struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf)
399 {
400         return sprintf (buf, "%luK\n", this_leaf->size / 1024);
401 }
402
403 static ssize_t show_shared_cpu_map(struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf)
404 {
405         char mask_str[NR_CPUS];
406         cpumask_scnprintf(mask_str, NR_CPUS, this_leaf->shared_cpu_map);
407         return sprintf(buf, "%s\n", mask_str);
408 }
409
410 static ssize_t show_type(struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf) {
411         switch(this_leaf->eax.split.type) {
412             case CACHE_TYPE_DATA:
413                 return sprintf(buf, "Data\n");
414                 break;
415             case CACHE_TYPE_INST:
416                 return sprintf(buf, "Instruction\n");
417                 break;
418             case CACHE_TYPE_UNIFIED:
419                 return sprintf(buf, "Unified\n");
420                 break;
421             default:
422                 return sprintf(buf, "Unknown\n");
423                 break;
424         }
425 }
426
427 struct _cache_attr {
428         struct attribute attr;
429         ssize_t (*show)(struct _cpuid4_info *, char *);
430         ssize_t (*store)(struct _cpuid4_info *, const char *, size_t count);
431 };
432
433 #define define_one_ro(_name) \
434 static struct _cache_attr _name = \
435         __ATTR(_name, 0444, show_##_name, NULL)
436
437 define_one_ro(level);
438 define_one_ro(type);
439 define_one_ro(coherency_line_size);
440 define_one_ro(physical_line_partition);
441 define_one_ro(ways_of_associativity);
442 define_one_ro(number_of_sets);
443 define_one_ro(size);
444 define_one_ro(shared_cpu_map);
445
446 static struct attribute * default_attrs[] = {
447         &type.attr,
448         &level.attr,
449         &coherency_line_size.attr,
450         &physical_line_partition.attr,
451         &ways_of_associativity.attr,
452         &number_of_sets.attr,
453         &size.attr,
454         &shared_cpu_map.attr,
455         NULL
456 };
457
458 #define to_object(k) container_of(k, struct _index_kobject, kobj)
459 #define to_attr(a) container_of(a, struct _cache_attr, attr)
460
461 static ssize_t show(struct kobject * kobj, struct attribute * attr, char * buf)
462 {
463         struct _cache_attr *fattr = to_attr(attr);
464         struct _index_kobject *this_leaf = to_object(kobj);
465         ssize_t ret;
466
467         ret = fattr->show ?
468                 fattr->show(CPUID4_INFO_IDX(this_leaf->cpu, this_leaf->index),
469                         buf) :
470                 0;
471         return ret;
472 }
473
474 static ssize_t store(struct kobject * kobj, struct attribute * attr,
475                      const char * buf, size_t count)
476 {
477         return 0;
478 }
479
480 static struct sysfs_ops sysfs_ops = {
481         .show   = show,
482         .store  = store,
483 };
484
485 static struct kobj_type ktype_cache = {
486         .sysfs_ops      = &sysfs_ops,
487         .default_attrs  = default_attrs,
488 };
489
490 static struct kobj_type ktype_percpu_entry = {
491         .sysfs_ops      = &sysfs_ops,
492 };
493
494 static void cpuid4_cache_sysfs_exit(unsigned int cpu)
495 {
496         kfree(cache_kobject[cpu]);
497         kfree(index_kobject[cpu]);
498         cache_kobject[cpu] = NULL;
499         index_kobject[cpu] = NULL;
500         free_cache_attributes(cpu);
501 }
502
503 static int __cpuinit cpuid4_cache_sysfs_init(unsigned int cpu)
504 {
505
506         if (num_cache_leaves == 0)
507                 return -ENOENT;
508
509         detect_cache_attributes(cpu);
510         if (cpuid4_info[cpu] == NULL)
511                 return -ENOENT;
512
513         /* Allocate all required memory */
514         cache_kobject[cpu] = kmalloc(sizeof(struct kobject), GFP_KERNEL);
515         if (unlikely(cache_kobject[cpu] == NULL))
516                 goto err_out;
517         memset(cache_kobject[cpu], 0, sizeof(struct kobject));
518
519         index_kobject[cpu] = kmalloc(
520             sizeof(struct _index_kobject ) * num_cache_leaves, GFP_KERNEL);
521         if (unlikely(index_kobject[cpu] == NULL))
522                 goto err_out;
523         memset(index_kobject[cpu], 0,
524             sizeof(struct _index_kobject) * num_cache_leaves);
525
526         return 0;
527
528 err_out:
529         cpuid4_cache_sysfs_exit(cpu);
530         return -ENOMEM;
531 }
532
533 /* Add/Remove cache interface for CPU device */
534 static int __cpuinit cache_add_dev(struct sys_device * sys_dev)
535 {
536         unsigned int cpu = sys_dev->id;
537         unsigned long i, j;
538         struct _index_kobject *this_object;
539         int retval = 0;
540
541         retval = cpuid4_cache_sysfs_init(cpu);
542         if (unlikely(retval < 0))
543                 return retval;
544
545         cache_kobject[cpu]->parent = &sys_dev->kobj;
546         kobject_set_name(cache_kobject[cpu], "%s", "cache");
547         cache_kobject[cpu]->ktype = &ktype_percpu_entry;
548         retval = kobject_register(cache_kobject[cpu]);
549
550         for (i = 0; i < num_cache_leaves; i++) {
551                 this_object = INDEX_KOBJECT_PTR(cpu,i);
552                 this_object->cpu = cpu;
553                 this_object->index = i;
554                 this_object->kobj.parent = cache_kobject[cpu];
555                 kobject_set_name(&(this_object->kobj), "index%1lu", i);
556                 this_object->kobj.ktype = &ktype_cache;
557                 retval = kobject_register(&(this_object->kobj));
558                 if (unlikely(retval)) {
559                         for (j = 0; j < i; j++) {
560                                 kobject_unregister(
561                                         &(INDEX_KOBJECT_PTR(cpu,j)->kobj));
562                         }
563                         kobject_unregister(cache_kobject[cpu]);
564                         cpuid4_cache_sysfs_exit(cpu);
565                         break;
566                 }
567         }
568         return retval;
569 }
570
571 static void __cpuexit cache_remove_dev(struct sys_device * sys_dev)
572 {
573         unsigned int cpu = sys_dev->id;
574         unsigned long i;
575
576         for (i = 0; i < num_cache_leaves; i++)
577                 kobject_unregister(&(INDEX_KOBJECT_PTR(cpu,i)->kobj));
578         kobject_unregister(cache_kobject[cpu]);
579         cpuid4_cache_sysfs_exit(cpu);
580         return;
581 }
582
583 static int __cpuinit cacheinfo_cpu_callback(struct notifier_block *nfb,
584                                         unsigned long action, void *hcpu)
585 {
586         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
587         struct sys_device *sys_dev;
588
589         sys_dev = get_cpu_sysdev(cpu);
590         switch (action) {
591         case CPU_ONLINE:
592                 cache_add_dev(sys_dev);
593                 break;
594         case CPU_DEAD:
595                 cache_remove_dev(sys_dev);
596                 break;
597         }
598         return NOTIFY_OK;
599 }
600
601 static struct notifier_block cacheinfo_cpu_notifier =
602 {
603     .notifier_call = cacheinfo_cpu_callback,
604 };
605
606 static int __cpuinit cache_sysfs_init(void)
607 {
608         int i;
609
610         if (num_cache_leaves == 0)
611                 return 0;
612
613         register_cpu_notifier(&cacheinfo_cpu_notifier);
614
615         for_each_online_cpu(i) {
616                 cacheinfo_cpu_callback(&cacheinfo_cpu_notifier, CPU_ONLINE,
617                         (void *)(long)i);
618         }
619
620         return 0;
621 }
622
623 device_initcall(cache_sysfs_init);
624
625 #endif