drivers/thermal/cpu_cooling.c

   1 /*
   2  *  linux/drivers/thermal/cpu_cooling.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2012  Samsung Electronics Co., Ltd(http://www.samsung.com)
   5  *  Copyright (C) 2012  Amit Daniel <amit.kachhap@linaro.org>
   6  *
   7  *  Copyright (C) 2014  Viresh Kumar <viresh.kumar@linaro.org>
   8  *
   9  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  10  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  11  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  12  *  the Free Software Foundation; version 2 of the License.
  13  *
  14  *  This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  15  *  WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  *  General Public License for more details.
  18  *
  19  *  You should have received a copy of the GNU General Public License along
  20  *  with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  21  *  59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  22  *
  23  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  24  */
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/thermal.h>
  27 #include <linux/cpufreq.h>
  28 #include <linux/err.h>
  29 #include <linux/pm_opp.h>
  30 #include <linux/slab.h>
  31 #include <linux/cpu.h>
  32 #include <linux/cpu_cooling.h>
  33
  34 #include <trace/events/thermal.h>
  35
  36 /*
  37  * Cooling state <-> CPUFreq frequency
  38  *
  39  * Cooling states are translated to frequencies throughout this driver and this
  40  * is the relation between them.
  41  *
  42  * Highest cooling state corresponds to lowest possible frequency.
  43  *
  44  * i.e.
  45  *      level 0 --> 1st Max Freq
  46  *      level 1 --> 2nd Max Freq
  47  *      ...
  48  */
  49
  50 /**
  51  * struct power_table - frequency to power conversion
  52  * @frequency:  frequency in KHz
  53  * @power:      power in mW
  54  *
  55  * This structure is built when the cooling device registers and helps
  56  * in translating frequency to power and viceversa.
  57  */
  58 struct power_table {
  59         u32 frequency;
  60         u32 power;
  61 };
  62
  63 /**
  64  * struct cpufreq_cooling_device - data for cooling device with cpufreq
  65  * @id: unique integer value corresponding to each cpufreq_cooling_device
  66  *      registered.
  67  * @cool_dev: thermal_cooling_device pointer to keep track of the
  68  *      registered cooling device.
  69  * @cpufreq_state: integer value representing the current state of cpufreq
  70  *      cooling devices.
  71  * @clipped_freq: integer value representing the absolute value of the clipped
  72  *      frequency.
  73  * @max_level: maximum cooling level. One less than total number of valid
  74  *      cpufreq frequencies.
  75  * @allowed_cpus: all the cpus involved for this cpufreq_cooling_device.
  76  * @node: list_head to link all cpufreq_cooling_device together.
  77  * @last_load: load measured by the latest call to cpufreq_get_requested_power()
  78  * @time_in_idle: previous reading of the absolute time that this cpu was idle
  79  * @time_in_idle_timestamp: wall time of the last invocation of
  80  *      get_cpu_idle_time_us()
  81  * @dyn_power_table: array of struct power_table for frequency to power
  82  *      conversion, sorted in ascending order.
  83  * @dyn_power_table_entries: number of entries in the @dyn_power_table array
  84  * @cpu_dev: the first cpu_device from @allowed_cpus that has OPPs registered
  85  * @plat_get_static_power: callback to calculate the static power
  86  *
  87  * This structure is required for keeping information of each registered
  88  * cpufreq_cooling_device.
  89  */
  90 struct cpufreq_cooling_device {
  91         int id;
  92         struct thermal_cooling_device *cool_dev;
  93         unsigned int cpufreq_state;
  94         unsigned int clipped_freq;
  95         unsigned int max_level;
  96         unsigned int *freq_table;       /* In descending order */
  97         struct cpumask allowed_cpus;
  98         struct list_head node;
  99         u32 last_load;
 100         u64 *time_in_idle;
 101         u64 *time_in_idle_timestamp;
 102         struct power_table *dyn_power_table;
 103         int dyn_power_table_entries;
 104         struct device *cpu_dev;
 105         get_static_t plat_get_static_power;
 106 };
 107 static DEFINE_IDR(cpufreq_idr);
 108 static DEFINE_MUTEX(cooling_cpufreq_lock);
 109
 110 static unsigned int cpufreq_dev_count;
 111
 112 static DEFINE_MUTEX(cooling_list_lock);
 113 static LIST_HEAD(cpufreq_dev_list);
 114
 115 /**
 116  * get_idr - function to get a unique id.
 117  * @idr: struct idr * handle used to create a id.
 118  * @id: int * value generated by this function.
 119  *
 120  * This function will populate @id with an unique
 121  * id, using the idr API.
 122  *
 123  * Return: 0 on success, an error code on failure.
 124  */
 125 static int get_idr(struct idr *idr, int *id)
 126 {
 127         int ret;
 128
 129         mutex_lock(&cooling_cpufreq_lock);
 130         ret = idr_alloc(idr, NULL, 0, 0, GFP_KERNEL);
 131         mutex_unlock(&cooling_cpufreq_lock);
 132         if (unlikely(ret < 0))
 133                 return ret;
 134         *id = ret;
 135
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 /**
 140  * release_idr - function to free the unique id.
 141  * @idr: struct idr * handle used for creating the id.
 142  * @id: int value representing the unique id.
 143  */
 144 static void release_idr(struct idr *idr, int id)
 145 {
 146         mutex_lock(&cooling_cpufreq_lock);
 147         idr_remove(idr, id);
 148         mutex_unlock(&cooling_cpufreq_lock);
 149 }
 150
 151 /* Below code defines functions to be used for cpufreq as cooling device */
 152
 153 /**
 154  * get_level: Find the level for a particular frequency
 155  * @cpufreq_dev: cpufreq_dev for which the property is required
 156  * @freq: Frequency
 157  *
 158  * Return: level on success, THERMAL_CSTATE_INVALID on error.
 159  */
 160 static unsigned long get_level(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_dev,
 161                                unsigned int freq)
 162 {
 163         unsigned long level;
 164
 165         for (level = 0; level <= cpufreq_dev->max_level; level++) {
 166                 if (freq == cpufreq_dev->freq_table[level])
 167                         return level;
 168
 169                 if (freq > cpufreq_dev->freq_table[level])
 170                         break;
 171         }
 172
 173         return THERMAL_CSTATE_INVALID;
 174 }
 175
 176 /**
 177  * cpufreq_cooling_get_level - for a given cpu, return the cooling level.
 178  * @cpu: cpu for which the level is required
 179  * @freq: the frequency of interest
 180  *
 181  * This function will match the cooling level corresponding to the
 182  * requested @freq and return it.
 183  *
 184  * Return: The matched cooling level on success or THERMAL_CSTATE_INVALID
 185  * otherwise.
 186  */
 187 unsigned long cpufreq_cooling_get_level(unsigned int cpu, unsigned int freq)
 188 {
 189         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_dev;
 190
 191         mutex_lock(&cooling_list_lock);
 192         list_for_each_entry(cpufreq_dev, &cpufreq_dev_list, node) {
 193                 if (cpumask_test_cpu(cpu, &cpufreq_dev->allowed_cpus)) {
 194                         mutex_unlock(&cooling_list_lock);
 195                         return get_level(cpufreq_dev, freq);
 196                 }
 197         }
 198         mutex_unlock(&cooling_list_lock);
 199
 200         pr_err("%s: cpu:%d not part of any cooling device\n", __func__, cpu);
 201         return THERMAL_CSTATE_INVALID;
 202 }
 203 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpufreq_cooling_get_level);
 204
 205 /**
 206  * cpufreq_thermal_notifier - notifier callback for cpufreq policy change.
 207  * @nb: struct notifier_block * with callback info.
 208  * @event: value showing cpufreq event for which this function invoked.
 209  * @data: callback-specific data
 210  *
 211  * Callback to hijack the notification on cpufreq policy transition.
 212  * Every time there is a change in policy, we will intercept and
 213  * update the cpufreq policy with thermal constraints.
 214  *
 215  * Return: 0 (success)
 216  */
 217 static int cpufreq_thermal_notifier(struct notifier_block *nb,
 218                                     unsigned long event, void *data)
 219 {
 220         struct cpufreq_policy *policy = data;
 221         unsigned long clipped_freq;
 222         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_dev;
 223
 224         if (event != CPUFREQ_ADJUST)
 225                 return NOTIFY_DONE;
 226
 227         mutex_lock(&cooling_list_lock);
 228         list_for_each_entry(cpufreq_dev, &cpufreq_dev_list, node) {
 229                 if (!cpumask_test_cpu(policy->cpu, &cpufreq_dev->allowed_cpus))
 230                         continue;
 231
 232                 /*
 233                  * policy->max is the maximum allowed frequency defined by user
 234                  * and clipped_freq is the maximum that thermal constraints
 235                  * allow.
 236                  *
 237                  * If clipped_freq is lower than policy->max, then we need to
 238                  * readjust policy->max.
 239                  *
 240                  * But, if clipped_freq is greater than policy->max, we don't
 241                  * need to do anything.
 242                  */
 243                 clipped_freq = cpufreq_dev->clipped_freq;
 244
 245                 if (policy->max > clipped_freq)
 246                         cpufreq_verify_within_limits(policy, 0, clipped_freq);
 247                 break;
 248         }
 249         mutex_unlock(&cooling_list_lock);
 250
 251         return NOTIFY_OK;
 252 }
 253
 254 /**
 255  * build_dyn_power_table() - create a dynamic power to frequency table
 256  * @cpufreq_device:     the cpufreq cooling device in which to store the table
 257  * @capacitance: dynamic power coefficient for these cpus
 258  *
 259  * Build a dynamic power to frequency table for this cpu and store it
 260  * in @cpufreq_device.  This table will be used in cpu_power_to_freq() and
 261  * cpu_freq_to_power() to convert between power and frequency
 262  * efficiently.  Power is stored in mW, frequency in KHz.  The
 263  * resulting table is in ascending order.
 264  *
 265  * Return: 0 on success, -EINVAL if there are no OPPs for any CPUs,
 266  * -ENOMEM if we run out of memory or -EAGAIN if an OPP was
 267  * added/enabled while the function was executing.
 268  */
 269 static int build_dyn_power_table(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device,
 270                                  u32 capacitance)
 271 {
 272         struct power_table *power_table;
 273         struct dev_pm_opp *opp;
 274         struct device *dev = NULL;
 275         int num_opps = 0, cpu, i, ret = 0;
 276         unsigned long freq;
 277
 278         for_each_cpu(cpu, &cpufreq_device->allowed_cpus) {
 279                 dev = get_cpu_device(cpu);
 280                 if (!dev) {
 281                         dev_warn(&cpufreq_device->cool_dev->device,
 282                                  "No cpu device for cpu %d\n", cpu);
 283                         continue;
 284                 }
 285
 286                 num_opps = dev_pm_opp_get_opp_count(dev);
 287                 if (num_opps > 0)
 288                         break;
 289                 else if (num_opps < 0)
 290                         return num_opps;
 291         }
 292
 293         if (num_opps == 0)
 294                 return -EINVAL;
 295
 296         power_table = kcalloc(num_opps, sizeof(*power_table), GFP_KERNEL);
 297         if (!power_table)
 298                 return -ENOMEM;
 299
 300         for (freq = 0, i = 0;
 301              opp = dev_pm_opp_find_freq_ceil(dev, &freq), !IS_ERR(opp);
 302              freq++, i++) {
 303                 u32 freq_mhz, voltage_mv;
 304                 u64 power;
 305
 306                 if (i >= num_opps) {
 307                         ret = -EAGAIN;
 308                         goto free_power_table;
 309                 }
 310
 311                 freq_mhz = freq / 1000000;
 312                 voltage_mv = dev_pm_opp_get_voltage(opp) / 1000;
 313                 dev_pm_opp_put(opp);
 314
 315                 /*
 316                  * Do the multiplication with MHz and millivolt so as
 317                  * to not overflow.
 318                  */
 319                 power = (u64)capacitance * freq_mhz * voltage_mv * voltage_mv;
 320                 do_div(power, 1000000000);
 321
 322                 /* frequency is stored in power_table in KHz */
 323                 power_table[i].frequency = freq / 1000;
 324
 325                 /* power is stored in mW */
 326                 power_table[i].power = power;
 327         }
 328
 329         if (i != num_opps) {
 330                 ret = PTR_ERR(opp);
 331                 goto free_power_table;
 332         }
 333
 334         cpufreq_device->cpu_dev = dev;
 335         cpufreq_device->dyn_power_table = power_table;
 336         cpufreq_device->dyn_power_table_entries = i;
 337
 338         return 0;
 339
 340 free_power_table:
 341         kfree(power_table);
 342
 343         return ret;
 344 }
 345
 346 static u32 cpu_freq_to_power(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device,
 347                              u32 freq)
 348 {
 349         int i;
 350         struct power_table *pt = cpufreq_device->dyn_power_table;
 351
 352         for (i = 1; i < cpufreq_device->dyn_power_table_entries; i++)
 353                 if (freq < pt[i].frequency)
 354                         break;
 355
 356         return pt[i - 1].power;
 357 }
 358
 359 static u32 cpu_power_to_freq(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device,
 360                              u32 power)
 361 {
 362         int i;
 363         struct power_table *pt = cpufreq_device->dyn_power_table;
 364
 365         for (i = 1; i < cpufreq_device->dyn_power_table_entries; i++)
 366                 if (power < pt[i].power)
 367                         break;
 368
 369         return pt[i - 1].frequency;
 370 }
 371
 372 /**
 373  * get_load() - get load for a cpu since last updated
 374  * @cpufreq_device:     &struct cpufreq_cooling_device for this cpu
 375  * @cpu:        cpu number
 376  * @cpu_idx:    index of the cpu in cpufreq_device->allowed_cpus
 377  *
 378  * Return: The average load of cpu @cpu in percentage since this
 379  * function was last called.
 380  */
 381 static u32 get_load(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device, int cpu,
 382                     int cpu_idx)
 383 {
 384         u32 load;
 385         u64 now, now_idle, delta_time, delta_idle;
 386
 387         now_idle = get_cpu_idle_time(cpu, &now, 0);
 388         delta_idle = now_idle - cpufreq_device->time_in_idle[cpu_idx];
 389         delta_time = now - cpufreq_device->time_in_idle_timestamp[cpu_idx];
 390
 391         if (delta_time <= delta_idle)
 392                 load = 0;
 393         else
 394                 load = div64_u64(100 * (delta_time - delta_idle), delta_time);
 395
 396         cpufreq_device->time_in_idle[cpu_idx] = now_idle;
 397         cpufreq_device->time_in_idle_timestamp[cpu_idx] = now;
 398
 399         return load;
 400 }
 401
 402 /**
 403  * get_static_power() - calculate the static power consumed by the cpus
 404  * @cpufreq_device:     struct &cpufreq_cooling_device for this cpu cdev
 405  * @tz:         thermal zone device in which we're operating
 406  * @freq:       frequency in KHz
 407  * @power:      pointer in which to store the calculated static power
 408  *
 409  * Calculate the static power consumed by the cpus described by
 410  * @cpu_actor running at frequency @freq.  This function relies on a
 411  * platform specific function that should have been provided when the
 412  * actor was registered.  If it wasn't, the static power is assumed to
 413  * be negligible.  The calculated static power is stored in @power.
 414  *
 415  * Return: 0 on success, -E* on failure.
 416  */
 417 static int get_static_power(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device,
 418                             struct thermal_zone_device *tz, unsigned long freq,
 419                             u32 *power)
 420 {
 421         struct dev_pm_opp *opp;
 422         unsigned long voltage;
 423         struct cpumask *cpumask = &cpufreq_device->allowed_cpus;
 424         unsigned long freq_hz = freq * 1000;
 425
 426         if (!cpufreq_device->plat_get_static_power ||
 427             !cpufreq_device->cpu_dev) {
 428                 *power = 0;
 429                 return 0;
 430         }
 431
 432         opp = dev_pm_opp_find_freq_exact(cpufreq_device->cpu_dev, freq_hz,
 433                                          true);
 434         voltage = dev_pm_opp_get_voltage(opp);
 435         dev_pm_opp_put(opp);
 436
 437         if (voltage == 0) {
 438                 dev_warn_ratelimited(cpufreq_device->cpu_dev,
 439                                      "Failed to get voltage for frequency %lu: %ld\n",
 440                                      freq_hz, IS_ERR(opp) ? PTR_ERR(opp) : 0);
 441                 return -EINVAL;
 442         }
 443
 444         return cpufreq_device->plat_get_static_power(cpumask, tz->passive_delay,
 445                                                      voltage, power);
 446 }
 447
 448 /**
 449  * get_dynamic_power() - calculate the dynamic power
 450  * @cpufreq_device:     &cpufreq_cooling_device for this cdev
 451  * @freq:       current frequency
 452  *
 453  * Return: the dynamic power consumed by the cpus described by
 454  * @cpufreq_device.
 455  */
 456 static u32 get_dynamic_power(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device,
 457                              unsigned long freq)
 458 {
 459         u32 raw_cpu_power;
 460
 461         raw_cpu_power = cpu_freq_to_power(cpufreq_device, freq);
 462         return (raw_cpu_power * cpufreq_device->last_load) / 100;
 463 }
 464
 465 /* cpufreq cooling device callback functions are defined below */
 466
 467 /**
 468  * cpufreq_get_max_state - callback function to get the max cooling state.
 469  * @cdev: thermal cooling device pointer.
 470  * @state: fill this variable with the max cooling state.
 471  *
 472  * Callback for the thermal cooling device to return the cpufreq
 473  * max cooling state.
 474  *
 475  * Return: 0 on success, an error code otherwise.
 476  */
 477 static int cpufreq_get_max_state(struct thermal_cooling_device *cdev,
 478                                  unsigned long *state)
 479 {
 480         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 481
 482         *state = cpufreq_device->max_level;
 483         return 0;
 484 }
 485
 486 /**
 487  * cpufreq_get_cur_state - callback function to get the current cooling state.
 488  * @cdev: thermal cooling device pointer.
 489  * @state: fill this variable with the current cooling state.
 490  *
 491  * Callback for the thermal cooling device to return the cpufreq
 492  * current cooling state.
 493  *
 494  * Return: 0 on success, an error code otherwise.
 495  */
 496 static int cpufreq_get_cur_state(struct thermal_cooling_device *cdev,
 497                                  unsigned long *state)
 498 {
 499         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 500
 501         *state = cpufreq_device->cpufreq_state;
 502
 503         return 0;
 504 }
 505
 506 /**
 507  * cpufreq_set_cur_state - callback function to set the current cooling state.
 508  * @cdev: thermal cooling device pointer.
 509  * @state: set this variable to the current cooling state.
 510  *
 511  * Callback for the thermal cooling device to change the cpufreq
 512  * current cooling state.
 513  *
 514  * Return: 0 on success, an error code otherwise.
 515  */
 516 static int cpufreq_set_cur_state(struct thermal_cooling_device *cdev,
 517                                  unsigned long state)
 518 {
 519         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 520         unsigned int cpu = cpumask_any(&cpufreq_device->allowed_cpus);
 521         unsigned int clip_freq;
 522
 523         /* Request state should be less than max_level */
 524         if (WARN_ON(state > cpufreq_device->max_level))
 525                 return -EINVAL;
 526
 527         /* Check if the old cooling action is same as new cooling action */
 528         if (cpufreq_device->cpufreq_state == state)
 529                 return 0;
 530
 531         clip_freq = cpufreq_device->freq_table[state];
 532         cpufreq_device->cpufreq_state = state;
 533         cpufreq_device->clipped_freq = clip_freq;
 534
 535         cpufreq_update_policy(cpu);
 536
 537         return 0;
 538 }
 539
 540 /**
 541  * cpufreq_get_requested_power() - get the current power
 542  * @cdev:       &thermal_cooling_device pointer
 543  * @tz:         a valid thermal zone device pointer
 544  * @power:      pointer in which to store the resulting power
 545  *
 546  * Calculate the current power consumption of the cpus in milliwatts
 547  * and store it in @power.  This function should actually calculate
 548  * the requested power, but it's hard to get the frequency that
 549  * cpufreq would have assigned if there were no thermal limits.
 550  * Instead, we calculate the current power on the assumption that the
 551  * immediate future will look like the immediate past.
 552  *
 553  * We use the current frequency and the average load since this
 554  * function was last called.  In reality, there could have been
 555  * multiple opps since this function was last called and that affects
 556  * the load calculation.  While it's not perfectly accurate, this
 557  * simplification is good enough and works.  REVISIT this, as more
 558  * complex code may be needed if experiments show that it's not
 559  * accurate enough.
 560  *
 561  * Return: 0 on success, -E* if getting the static power failed.
 562  */
 563 static int cpufreq_get_requested_power(struct thermal_cooling_device *cdev,
 564                                        struct thermal_zone_device *tz,
 565                                        u32 *power)
 566 {
 567         unsigned long freq;
 568         int i = 0, cpu, ret;
 569         u32 static_power, dynamic_power, total_load = 0;
 570         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 571         u32 *load_cpu = NULL;
 572
 573         cpu = cpumask_any_and(&cpufreq_device->allowed_cpus, cpu_online_mask);
 574
 575         /*
 576          * All the CPUs are offline, thus the requested power by
 577          * the cdev is 0
 578          */
 579         if (cpu >= nr_cpu_ids) {
 580                 *power = 0;
 581                 return 0;
 582         }
 583
 584         freq = cpufreq_quick_get(cpu);
 585
 586         if (trace_thermal_power_cpu_get_power_enabled()) {
 587                 u32 ncpus = cpumask_weight(&cpufreq_device->allowed_cpus);
 588
 589                 load_cpu = kcalloc(ncpus, sizeof(*load_cpu), GFP_KERNEL);
 590         }
 591
 592         for_each_cpu(cpu, &cpufreq_device->allowed_cpus) {
 593                 u32 load;
 594
 595                 if (cpu_online(cpu))
 596                         load = get_load(cpufreq_device, cpu, i);
 597                 else
 598                         load = 0;
 599
 600                 total_load += load;
 601                 if (trace_thermal_power_cpu_limit_enabled() && load_cpu)
 602                         load_cpu[i] = load;
 603
 604                 i++;
 605         }
 606
 607         cpufreq_device->last_load = total_load;
 608
 609         dynamic_power = get_dynamic_power(cpufreq_device, freq);
 610         ret = get_static_power(cpufreq_device, tz, freq, &static_power);
 611         if (ret) {
 612                 kfree(load_cpu);
 613                 return ret;
 614         }
 615
 616         if (load_cpu) {
 617                 trace_thermal_power_cpu_get_power(
 618                         &cpufreq_device->allowed_cpus,
 619                         freq, load_cpu, i, dynamic_power, static_power);
 620
 621                 kfree(load_cpu);
 622         }
 623
 624         *power = static_power + dynamic_power;
 625         return 0;
 626 }
 627
 628 /**
 629  * cpufreq_state2power() - convert a cpu cdev state to power consumed
 630  * @cdev:       &thermal_cooling_device pointer
 631  * @tz:         a valid thermal zone device pointer
 632  * @state:      cooling device state to be converted
 633  * @power:      pointer in which to store the resulting power
 634  *
 635  * Convert cooling device state @state into power consumption in
 636  * milliwatts assuming 100% load.  Store the calculated power in
 637  * @power.
 638  *
 639  * Return: 0 on success, -EINVAL if the cooling device state could not
 640  * be converted into a frequency or other -E* if there was an error
 641  * when calculating the static power.
 642  */
 643 static int cpufreq_state2power(struct thermal_cooling_device *cdev,
 644                                struct thermal_zone_device *tz,
 645                                unsigned long state, u32 *power)
 646 {
 647         unsigned int freq, num_cpus;
 648         cpumask_t cpumask;
 649         u32 static_power, dynamic_power;
 650         int ret;
 651         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 652
 653         cpumask_and(&cpumask, &cpufreq_device->allowed_cpus, cpu_online_mask);
 654         num_cpus = cpumask_weight(&cpumask);
 655
 656         /* None of our cpus are online, so no power */
 657         if (num_cpus == 0) {
 658                 *power = 0;
 659                 return 0;
 660         }
 661
 662         freq = cpufreq_device->freq_table[state];
 663         if (!freq)
 664                 return -EINVAL;
 665
 666         dynamic_power = cpu_freq_to_power(cpufreq_device, freq) * num_cpus;
 667         ret = get_static_power(cpufreq_device, tz, freq, &static_power);
 668         if (ret)
 669                 return ret;
 670
 671         *power = static_power + dynamic_power;
 672         return 0;
 673 }
 674
 675 /**
 676  * cpufreq_power2state() - convert power to a cooling device state
 677  * @cdev:       &thermal_cooling_device pointer
 678  * @tz:         a valid thermal zone device pointer
 679  * @power:      power in milliwatts to be converted
 680  * @state:      pointer in which to store the resulting state
 681  *
 682  * Calculate a cooling device state for the cpus described by @cdev
 683  * that would allow them to consume at most @power mW and store it in
 684  * @state.  Note that this calculation depends on external factors
 685  * such as the cpu load or the current static power.  Calling this
 686  * function with the same power as input can yield different cooling
 687  * device states depending on those external factors.
 688  *
 689  * Return: 0 on success, -ENODEV if no cpus are online or -EINVAL if
 690  * the calculated frequency could not be converted to a valid state.
 691  * The latter should not happen unless the frequencies available to
 692  * cpufreq have changed since the initialization of the cpu cooling
 693  * device.
 694  */
 695 static int cpufreq_power2state(struct thermal_cooling_device *cdev,
 696                                struct thermal_zone_device *tz, u32 power,
 697                                unsigned long *state)
 698 {
 699         unsigned int cpu, cur_freq, target_freq;
 700         int ret;
 701         s32 dyn_power;
 702         u32 last_load, normalised_power, static_power;
 703         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 704
 705         cpu = cpumask_any_and(&cpufreq_device->allowed_cpus, cpu_online_mask);
 706
 707         /* None of our cpus are online */
 708         if (cpu >= nr_cpu_ids)
 709                 return -ENODEV;
 710
 711         cur_freq = cpufreq_quick_get(cpu);
 712         ret = get_static_power(cpufreq_device, tz, cur_freq, &static_power);
 713         if (ret)
 714                 return ret;
 715
 716         dyn_power = power - static_power;
 717         dyn_power = dyn_power > 0 ? dyn_power : 0;
 718         last_load = cpufreq_device->last_load ?: 1;
 719         normalised_power = (dyn_power * 100) / last_load;
 720         target_freq = cpu_power_to_freq(cpufreq_device, normalised_power);
 721
 722         *state = cpufreq_cooling_get_level(cpu, target_freq);
 723         if (*state == THERMAL_CSTATE_INVALID) {
 724                 dev_warn_ratelimited(&cdev->device,
 725                                      "Failed to convert %dKHz for cpu %d into a cdev state\n",
 726                                      target_freq, cpu);
 727                 return -EINVAL;
 728         }
 729
 730         trace_thermal_power_cpu_limit(&cpufreq_device->allowed_cpus,
 731                                       target_freq, *state, power);
 732         return 0;
 733 }
 734
 735 /* Bind cpufreq callbacks to thermal cooling device ops */
 736
 737 static struct thermal_cooling_device_ops cpufreq_cooling_ops = {
 738         .get_max_state = cpufreq_get_max_state,
 739         .get_cur_state = cpufreq_get_cur_state,
 740         .set_cur_state = cpufreq_set_cur_state,
 741 };
 742
 743 static struct thermal_cooling_device_ops cpufreq_power_cooling_ops = {
 744         .get_max_state          = cpufreq_get_max_state,
 745         .get_cur_state          = cpufreq_get_cur_state,
 746         .set_cur_state          = cpufreq_set_cur_state,
 747         .get_requested_power    = cpufreq_get_requested_power,
 748         .state2power            = cpufreq_state2power,
 749         .power2state            = cpufreq_power2state,
 750 };
 751
 752 /* Notifier for cpufreq policy change */
 753 static struct notifier_block thermal_cpufreq_notifier_block = {
 754         .notifier_call = cpufreq_thermal_notifier,
 755 };
 756
 757 static unsigned int find_next_max(struct cpufreq_frequency_table *table,
 758                                   unsigned int prev_max)
 759 {
 760         struct cpufreq_frequency_table *pos;
 761         unsigned int max = 0;
 762
 763         cpufreq_for_each_valid_entry(pos, table) {
 764                 if (pos->frequency > max && pos->frequency < prev_max)
 765                         max = pos->frequency;
 766         }
 767
 768         return max;
 769 }
 770
 771 /**
 772  * __cpufreq_cooling_register - helper function to create cpufreq cooling device
 773  * @np: a valid struct device_node to the cooling device device tree node
 774  * @clip_cpus: cpumask of cpus where the frequency constraints will happen.
 775  * Normally this should be same as cpufreq policy->related_cpus.
 776  * @capacitance: dynamic power coefficient for these cpus
 777  * @plat_static_func: function to calculate the static power consumed by these
 778  *                    cpus (optional)
 779  *
 780  * This interface function registers the cpufreq cooling device with the name
 781  * "thermal-cpufreq-%x". This api can support multiple instances of cpufreq
 782  * cooling devices. It also gives the opportunity to link the cooling device
 783  * with a device tree node, in order to bind it via the thermal DT code.
 784  *
 785  * Return: a valid struct thermal_cooling_device pointer on success,
 786  * on failure, it returns a corresponding ERR_PTR().
 787  */
 788 static struct thermal_cooling_device *
 789 __cpufreq_cooling_register(struct device_node *np,
 790                         const struct cpumask *clip_cpus, u32 capacitance,
 791                         get_static_t plat_static_func)
 792 {
 793         struct cpufreq_policy *policy;
 794         struct thermal_cooling_device *cool_dev;
 795         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_dev;
 796         char dev_name[THERMAL_NAME_LENGTH];
 797         struct cpufreq_frequency_table *pos, *table;
 798         struct cpumask temp_mask;
 799         unsigned int freq, i, num_cpus;
 800         int ret;
 801         struct thermal_cooling_device_ops *cooling_ops;
 802
 803         cpumask_and(&temp_mask, clip_cpus, cpu_online_mask);
 804         policy = cpufreq_cpu_get(cpumask_first(&temp_mask));
 805         if (!policy) {
 806                 pr_debug("%s: CPUFreq policy not found\n", __func__);
 807                 return ERR_PTR(-EPROBE_DEFER);
 808         }
 809
 810         table = policy->freq_table;
 811         if (!table) {
 812                 pr_debug("%s: CPUFreq table not found\n", __func__);
 813                 cool_dev = ERR_PTR(-ENODEV);
 814                 goto put_policy;
 815         }
 816
 817         cpufreq_dev = kzalloc(sizeof(*cpufreq_dev), GFP_KERNEL);
 818         if (!cpufreq_dev) {
 819                 cool_dev = ERR_PTR(-ENOMEM);
 820                 goto put_policy;
 821         }
 822
 823         num_cpus = cpumask_weight(clip_cpus);
 824         cpufreq_dev->time_in_idle = kcalloc(num_cpus,
 825                                             sizeof(*cpufreq_dev->time_in_idle),
 826                                             GFP_KERNEL);
 827         if (!cpufreq_dev->time_in_idle) {
 828                 cool_dev = ERR_PTR(-ENOMEM);
 829                 goto free_cdev;
 830         }
 831
 832         cpufreq_dev->time_in_idle_timestamp =
 833                 kcalloc(num_cpus, sizeof(*cpufreq_dev->time_in_idle_timestamp),
 834                         GFP_KERNEL);
 835         if (!cpufreq_dev->time_in_idle_timestamp) {
 836                 cool_dev = ERR_PTR(-ENOMEM);
 837                 goto free_time_in_idle;
 838         }
 839
 840         /* Find max levels */
 841         cpufreq_for_each_valid_entry(pos, table)
 842                 cpufreq_dev->max_level++;
 843
 844         cpufreq_dev->freq_table = kmalloc(sizeof(*cpufreq_dev->freq_table) *
 845                                           cpufreq_dev->max_level, GFP_KERNEL);
 846         if (!cpufreq_dev->freq_table) {
 847                 cool_dev = ERR_PTR(-ENOMEM);
 848                 goto free_time_in_idle_timestamp;
 849         }
 850
 851         /* max_level is an index, not a counter */
 852         cpufreq_dev->max_level--;
 853
 854         cpumask_copy(&cpufreq_dev->allowed_cpus, clip_cpus);
 855
 856         if (capacitance) {
 857                 cpufreq_dev->plat_get_static_power = plat_static_func;
 858
 859                 ret = build_dyn_power_table(cpufreq_dev, capacitance);
 860                 if (ret) {
 861                         cool_dev = ERR_PTR(ret);
 862                         goto free_table;
 863                 }
 864
 865                 cooling_ops = &cpufreq_power_cooling_ops;
 866         } else {
 867                 cooling_ops = &cpufreq_cooling_ops;
 868         }
 869
 870         ret = get_idr(&cpufreq_idr, &cpufreq_dev->id);
 871         if (ret) {
 872                 cool_dev = ERR_PTR(ret);
 873                 goto free_power_table;
 874         }
 875
 876         /* Fill freq-table in descending order of frequencies */
 877         for (i = 0, freq = -1; i <= cpufreq_dev->max_level; i++) {
 878                 freq = find_next_max(table, freq);
 879                 cpufreq_dev->freq_table[i] = freq;
 880
 881                 /* Warn for duplicate entries */
 882                 if (!freq)
 883                         pr_warn("%s: table has duplicate entries\n", __func__);
 884                 else
 885                         pr_debug("%s: freq:%u KHz\n", __func__, freq);
 886         }
 887
 888         snprintf(dev_name, sizeof(dev_name), "thermal-cpufreq-%d",
 889                  cpufreq_dev->id);
 890
 891         cool_dev = thermal_of_cooling_device_register(np, dev_name, cpufreq_dev,
 892                                                       cooling_ops);
 893         if (IS_ERR(cool_dev))
 894                 goto remove_idr;
 895
 896         cpufreq_dev->clipped_freq = cpufreq_dev->freq_table[0];
 897         cpufreq_dev->cool_dev = cool_dev;
 898
 899         mutex_lock(&cooling_cpufreq_lock);
 900
 901         mutex_lock(&cooling_list_lock);
 902         list_add(&cpufreq_dev->node, &cpufreq_dev_list);
 903         mutex_unlock(&cooling_list_lock);
 904
 905         /* Register the notifier for first cpufreq cooling device */
 906         if (!cpufreq_dev_count++)
 907                 cpufreq_register_notifier(&thermal_cpufreq_notifier_block,
 908                                           CPUFREQ_POLICY_NOTIFIER);
 909         mutex_unlock(&cooling_cpufreq_lock);
 910
 911         goto put_policy;
 912
 913 remove_idr:
 914         release_idr(&cpufreq_idr, cpufreq_dev->id);
 915 free_power_table:
 916         kfree(cpufreq_dev->dyn_power_table);
 917 free_table:
 918         kfree(cpufreq_dev->freq_table);
 919 free_time_in_idle_timestamp:
 920         kfree(cpufreq_dev->time_in_idle_timestamp);
 921 free_time_in_idle:
 922         kfree(cpufreq_dev->time_in_idle);
 923 free_cdev:
 924         kfree(cpufreq_dev);
 925 put_policy:
 926         cpufreq_cpu_put(policy);
 927
 928         return cool_dev;
 929 }
 930
 931 /**
 932  * cpufreq_cooling_register - function to create cpufreq cooling device.
 933  * @clip_cpus: cpumask of cpus where the frequency constraints will happen.
 934  *
 935  * This interface function registers the cpufreq cooling device with the name
 936  * "thermal-cpufreq-%x". This api can support multiple instances of cpufreq
 937  * cooling devices.
 938  *
 939  * Return: a valid struct thermal_cooling_device pointer on success,
 940  * on failure, it returns a corresponding ERR_PTR().
 941  */
 942 struct thermal_cooling_device *
 943 cpufreq_cooling_register(const struct cpumask *clip_cpus)
 944 {
 945         return __cpufreq_cooling_register(NULL, clip_cpus, 0, NULL);
 946 }
 947 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpufreq_cooling_register);
 948
 949 /**
 950  * of_cpufreq_cooling_register - function to create cpufreq cooling device.
 951  * @np: a valid struct device_node to the cooling device device tree node
 952  * @clip_cpus: cpumask of cpus where the frequency constraints will happen.
 953  *
 954  * This interface function registers the cpufreq cooling device with the name
 955  * "thermal-cpufreq-%x". This api can support multiple instances of cpufreq
 956  * cooling devices. Using this API, the cpufreq cooling device will be
 957  * linked to the device tree node provided.
 958  *
 959  * Return: a valid struct thermal_cooling_device pointer on success,
 960  * on failure, it returns a corresponding ERR_PTR().
 961  */
 962 struct thermal_cooling_device *
 963 of_cpufreq_cooling_register(struct device_node *np,
 964                             const struct cpumask *clip_cpus)
 965 {
 966         if (!np)
 967                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 968
 969         return __cpufreq_cooling_register(np, clip_cpus, 0, NULL);
 970 }
 971 EXPORT_SYMBOL_GPL(of_cpufreq_cooling_register);
 972
 973 /**
 974  * cpufreq_power_cooling_register() - create cpufreq cooling device with power extensions
 975  * @clip_cpus:  cpumask of cpus where the frequency constraints will happen
 976  * @capacitance:        dynamic power coefficient for these cpus
 977  * @plat_static_func:   function to calculate the static power consumed by these
 978  *                      cpus (optional)
 979  *
 980  * This interface function registers the cpufreq cooling device with
 981  * the name "thermal-cpufreq-%x".  This api can support multiple
 982  * instances of cpufreq cooling devices.  Using this function, the
 983  * cooling device will implement the power extensions by using a
 984  * simple cpu power model.  The cpus must have registered their OPPs
 985  * using the OPP library.
 986  *
 987  * An optional @plat_static_func may be provided to calculate the
 988  * static power consumed by these cpus.  If the platform's static
 989  * power consumption is unknown or negligible, make it NULL.
 990  *
 991  * Return: a valid struct thermal_cooling_device pointer on success,
 992  * on failure, it returns a corresponding ERR_PTR().
 993  */
 994 struct thermal_cooling_device *
 995 cpufreq_power_cooling_register(const struct cpumask *clip_cpus, u32 capacitance,
 996                                get_static_t plat_static_func)
 997 {
 998         return __cpufreq_cooling_register(NULL, clip_cpus, capacitance,
 999                                 plat_static_func);
1000 }
1001 EXPORT_SYMBOL(cpufreq_power_cooling_register);
1002
1003 /**
1004  * of_cpufreq_power_cooling_register() - create cpufreq cooling device with power extensions
1005  * @np: a valid struct device_node to the cooling device device tree node
1006  * @clip_cpus:  cpumask of cpus where the frequency constraints will happen
1007  * @capacitance:        dynamic power coefficient for these cpus
1008  * @plat_static_func:   function to calculate the static power consumed by these
1009  *                      cpus (optional)
1010  *
1011  * This interface function registers the cpufreq cooling device with
1012  * the name "thermal-cpufreq-%x".  This api can support multiple
1013  * instances of cpufreq cooling devices.  Using this API, the cpufreq
1014  * cooling device will be linked to the device tree node provided.
1015  * Using this function, the cooling device will implement the power
1016  * extensions by using a simple cpu power model.  The cpus must have
1017  * registered their OPPs using the OPP library.
1018  *
1019  * An optional @plat_static_func may be provided to calculate the
1020  * static power consumed by these cpus.  If the platform's static
1021  * power consumption is unknown or negligible, make it NULL.
1022  *
1023  * Return: a valid struct thermal_cooling_device pointer on success,
1024  * on failure, it returns a corresponding ERR_PTR().
1025  */
1026 struct thermal_cooling_device *
1027 of_cpufreq_power_cooling_register(struct device_node *np,
1028                                   const struct cpumask *clip_cpus,
1029                                   u32 capacitance,
1030                                   get_static_t plat_static_func)
1031 {
1032         if (!np)
1033                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1034
1035         return __cpufreq_cooling_register(np, clip_cpus, capacitance,
1036                                 plat_static_func);
1037 }
1038 EXPORT_SYMBOL(of_cpufreq_power_cooling_register);
1039
1040 /**
1041  * cpufreq_cooling_unregister - function to remove cpufreq cooling device.
1042  * @cdev: thermal cooling device pointer.
1043  *
1044  * This interface function unregisters the "thermal-cpufreq-%x" cooling device.
1045  */
1046 void cpufreq_cooling_unregister(struct thermal_cooling_device *cdev)
1047 {
1048         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_dev;
1049
1050         if (!cdev)
1051                 return;
1052
1053         cpufreq_dev = cdev->devdata;
1054
1055         /* Unregister the notifier for the last cpufreq cooling device */
1056         mutex_lock(&cooling_cpufreq_lock);
1057         if (!--cpufreq_dev_count)
1058                 cpufreq_unregister_notifier(&thermal_cpufreq_notifier_block,
1059                                             CPUFREQ_POLICY_NOTIFIER);
1060
1061         mutex_lock(&cooling_list_lock);
1062         list_del(&cpufreq_dev->node);
1063         mutex_unlock(&cooling_list_lock);
1064
1065         mutex_unlock(&cooling_cpufreq_lock);
1066
1067         thermal_cooling_device_unregister(cpufreq_dev->cool_dev);
1068         release_idr(&cpufreq_idr, cpufreq_dev->id);
1069         kfree(cpufreq_dev->dyn_power_table);
1070         kfree(cpufreq_dev->time_in_idle_timestamp);
1071         kfree(cpufreq_dev->time_in_idle);
1072         kfree(cpufreq_dev->freq_table);
1073         kfree(cpufreq_dev);
1074 }
1075 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpufreq_cooling_unregister);