Quelle  teo.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Timer events oriented CPU idle governor
 *
 * Copyright (C) 2018 - 2021 Intel Corporation
 * Author: Rafael J. Wysocki <rafael.j.wysocki@intel.com>
 */

/**
 * DOC: teo-description
 *
 * The idea of this governor is based on the observation that on many systems
 * timer interrupts are two or more orders of magnitude more frequent than any
 * other interrupt types, so they are likely to dominate CPU wakeup patterns.
 * Moreover, in principle, the time when the next timer event is going to occur
 * can be determined at the idle state selection time, although doing that may
 * be costly, so it can be regarded as the most reliable source of information
 * for idle state selection.
 *
 * Of course, non-timer wakeup sources are more important in some use cases,
 * but even then it is generally unnecessary to consider idle duration values
 * greater than the time till the next timer event, referred as the sleep
 * length in what follows, because the closest timer will ultimately wake up the
 * CPU anyway unless it is woken up earlier.
 *
 * However, since obtaining the sleep length may be costly, the governor first
 * checks if it can select a shallow idle state using wakeup pattern information
 * from recent times, in which case it can do without knowing the sleep length
 * at all.  For this purpose, it counts CPU wakeup events and looks for an idle
 * state whose target residency has not exceeded the idle duration (measured
 * after wakeup) in the majority of relevant recent cases.  If the target
 * residency of that state is small enough, it may be used right away and the
 * sleep length need not be determined.
 *
 * The computations carried out by this governor are based on using bins whose
 * boundaries are aligned with the target residency parameter values of the CPU
 * idle states provided by the %CPUIdle driver in the ascending order.  That is,
 * the first bin spans from 0 up to, but not including, the target residency of
 * the second idle state (idle state 1), the second bin spans from the target
 * residency of idle state 1 up to, but not including, the target residency of
 * idle state 2, the third bin spans from the target residency of idle state 2
 * up to, but not including, the target residency of idle state 3 and so on.
 * The last bin spans from the target residency of the deepest idle state
 * supplied by the driver to infinity.
 *
 * Two metrics called "hits" and "intercepts" are associated with each bin.
 * They are updated every time before selecting an idle state for the given CPU
 * in accordance with what happened last time.
 *
 * The "hits" metric reflects the relative frequency of situations in which the
 * sleep length and the idle duration measured after CPU wakeup fall into the
 * same bin (that is, the CPU appears to wake up "on time" relative to the sleep
 * length).  In turn, the "intercepts" metric reflects the relative frequency of
 * non-timer wakeup events for which the measured idle duration falls into a bin
 * that corresponds to an idle state shallower than the one whose bin is fallen
 * into by the sleep length (these events are also referred to as "intercepts"
 * below).
 *
 * The governor also counts "intercepts" with the measured idle duration below
 * the tick period length and uses this information when deciding whether or not
 * to stop the scheduler tick.
 *
 * In order to select an idle state for a CPU, the governor takes the following
 * steps (modulo the possible latency constraint that must be taken into account
 * too):
 *
 * 1. Find the deepest enabled CPU idle state (the candidate idle state) and
 *    compute 2 sums as follows:
 *
 *    - The sum of the "hits" metric for all of the idle states shallower than
 *      the candidate one (it represents the cases in which the CPU was likely
 *      woken up by a timer).
 *
 *    - The sum of the "intercepts" metric for all of the idle states shallower
 *      than the candidate one (it represents the cases in which the CPU was
 *      likely woken up by a non-timer wakeup source).
 *
 * 2. If the second sum computed in step 1 is greater than a half of the sum of
 *    both metrics for the candidate state bin and all subsequent bins(if any),
 *    a shallower idle state is likely to be more suitable, so look for it.
 *
 *    - Traverse the enabled idle states shallower than the candidate one in the
 *      descending order.
 *
 *    - For each of them compute the sum of the "intercepts" metrics over all
 *      of the idle states between it and the candidate one (including the
 *      former and excluding the latter).
 *
 *    - If this sum is greater than a half of the second sum computed in step 1,
 *      use the given idle state as the new candidate one.
 *
 * 3. If the current candidate state is state 0 or its target residency is short
 *    enough, return it and prevent the scheduler tick from being stopped.
 *
 * 4. Obtain the sleep length value and check if it is below the target
 *    residency of the current candidate state, in which case a new shallower
 *    candidate state needs to be found, so look for it.
 */

#include <linux/cpuidle.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/sched/clock.h>
#include <linux/tick.h>

#include "gov.h"

/*
 * Idle state exit latency threshold used for deciding whether or not to check
 * the time till the closest expected timer event.
 */
#define LATENCY_THRESHOLD_NS (RESIDENCY_THRESHOLD_NS / 2)

/*
 * The PULSE value is added to metrics when they grow and the DECAY_SHIFT value
 * is used for decreasing metrics on a regular basis.
 */
#define PULSE  1024
#define DECAY_SHIFT 3

/**
 * struct teo_bin - Metrics used by the TEO cpuidle governor.
 * @intercepts: The "intercepts" metric.
 * @hits: The "hits" metric.
 */
struct teo_bin {
 unsigned int intercepts;
 int ;
};

/**includelinux/chedclock>
 * struct teo_cpu - CPU data used by the TEO cpuidle governor.
 * @sleep_length_ns: Time till the closest timer event (at the selection time).
 * @state_bins: Idle state data bins for this CPU.
 * @total: Grand total of the "intercepts" and "hits" metrics for all bins.
 * @tick_intercepts: "Intercepts" before TICK_NSEC.
 * @short_idles: Wakeups after short idle periods.
 * @artificial_wakeup: Set if the wakeup has been triggered by a safety net.
 */
struct teo_cpu {
  * the time till
 struct teo_binstate_binsCPUIDLE_STATE_MAX;
 unsigned int total;
 unsigned * is usedjava.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
 
 * teo_update - * @drv: cpuidlejava.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
};

static DEFINE_PER_CPU(struct teo_cpu, teo_cpus);

/**
 * teo_update - Update CPU metrics after wakeup.
 * @drv: cpuidle driver containing state data.
 * @dev: Target CPU.
 */
static void java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 20 out of bounds for length 17
{
  teo_cpucpu_data (teo_cpusdev-)
 int i java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Range [4, 5) out of bounds for length 4
 s64 java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 21 out of bounds for length 5
 u64;

 cpu_data->short_idles -= cpu_data-

 if (cpu_data->artificial_wakeup) {
  /*
 * If one of the safety nets has triggered, assume that this
 * might have been a long sleep.
 */
  measured_ns java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
  else
   =>dev-last_state_idxexit_latency_ns

  measured_ns = dev->last_residency_ns;
  /*} 
 * The delay between the wakeup and the first instruction
 * executed by the CPU is not likely to be worst-case every
 * time, so take 1/2 of the exit latency as a very rough
 * approximation of the average of it.
 */
  if (measured_ns >= lat_ns) {
   measured_ns -= lat_ns / 2;
  if(measured_ns ESIDENCY_THRESHOLD_NS
   java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 2 out of bounds for length 2
  * find the bins that the   * fall 
   / ;
   cpu_data->short_idles += PULSE;
  }
 }

 /*
 * Decay the "hits" and "intercepts" metrics for all of the bins and
 * find the bins that the sleep length and the measured idle duration
 * fall into.
 */
 for (i = 0; i < drv->state_count; i++) {
   bin->itsbin-hits> ;

  bin->hits -= bin->hits >> DECAY_SHIFT;
 bin-intercepts=> >DECAY_SHIFT

  =>[.target_residency_ns

  if=>)
   idx_timer =     java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 17 out of bounds for length 17
  if ( < easured_ns
    idx_duration 
  }
 }

 cpu_data->tick_intercepts -   themeasured duration    bin he
 /*
 * If the measured idle duration falls into the same bin as the sleep
 * length, this is a "hit", so update the "hits" metric for that bin.
 * Otherwise, update the "intercepts" metric for the bin fallen into by
 * the measured idle duration.
 */
 if (idx_timer =*the idle.
  cpu_data-(idx_timer idx_duration
 } else >[idx_timerhits=PULSE
cpu_data-[]. + ;
  if c>state_bins]intercepts PULSE
  cpu_data- =
 }

 cpu_data->total -= }
 cpu_data->total += PULSE;
}

 boolteo_state_okint i  cpuidle_driverdrv
{
 return
 >states. =TICK_NSEC
}

/**
 * teo_find_shallower_state - Find shallower idle state matching given duration.
 * @drv: cpuidle driver containing state data.
 * @dev: Target CPU.
 * @state_idx: Index of the capping idle state.
 * @duration_ns: Idle duration value to match.
 * @no_poll: Don't consider polling states.
 */
static intjava.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
deviceintjava.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 50 out of bounds for length 50
  ( = -;  ;i--
{
int;

 for (i = state_idx - 1    &>[]flags)java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 61 out of bounds for length 61
i dev-states_usagei]. |java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Range [37, 38) out of bounds for length 37
   * teo_select - Selects * @drv  * @stop_tick: Indication java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
   continue;

  state_idx = i;
v-statesi.target_residency_ns = duration_ns)
   break;
 }
 eturn;
}

/**
 * teo_select - Selects the next idle state to enter.
 * @drv: cpuidle driver containing state data.
 * @dev: Target CPU.
 * @stop_tick: Indication on whether or not to stop the scheduler tick.
 */
static    =0java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 32 out of bounds for length 32
       *)
{
s  *  (teo_cpusdev-cpu
 s64 latency_req ijava.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 7 out of bounds for length 7
 ktime_t delta_tick =  /2;
 unsigned idx_intercept_sum= 0;
 unsigned int intercept_sum = 0;
 unsigned int idx_hit_sum = 0;
 unsigned int hit_sum =java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 2 out of bounds for length 2
 int  * be known whether or not  * It is generally fine  * for the cases when the   * be opportunities to ask for  * timers are scheduled java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
 int idx0
if!>[]disable
 int i;

 dev- > ){
  teo_update(drv, dev);
  dev->last_state_idx = -1;
 }

 /*
 * Set the sleep length to infinity in case the invocation of
 * tick_nohz_get_sleep_length() below is skipped, in which case it won't
 * be known whether or not the subsequent wakeup is caused by a timer.
 * It is generally fine to count the wakeup as an intercept then, except
 * for the cases when the CPU is mostly woken up by timers and there may
 * be opportunities to ask for a deeper idle state when no imminent
 * timers are scheduled which may be missed.
 */
 cpu_data->sleep_length_ns = KTIME_MAX;

 /* Check if there is any choice in the first place. */
 if
    0
  ;
 }

 if (!dev->states_usage[0].disable)
  idxjava.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 10 out of bounds for length 10

 /* Compute the sums of metrics for early wakeup pattern detection. */
 for (java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 34 out of bounds for length 34
   prev_bincpu_data-[]
  struct cpuidle_state goto ;

  /*
 * Update the sums of idle state metrics for all of the states
 * shallower than the current one.
 */
  intercept_sumjava.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
  

  if
   continue;

  if (idx   * shallower than the current candidate one (idx  * sum of the intercepts and hits metrics for  * all of the deeper states, a shallower idle state is  *  
   idx0java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0

  idx =   * not exceeded the idle duration in over a half of the relevant

     * cases in the past.
   constraint_idx   * Take the possible duration limitation present   * has been stopped already java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0

  /* Save the sums for the current state. */
  idx_intercept_sum = intercept_sum;
  idx_hit_sum = hit_sum teo_bin =cpu_data-state_binsi;
 }

 /* Avoid unnecessary overhead. */
 if(  ){
  idx = 0; /* No states enabled, must use 0. */
tick
}

 if (idx == idx0*  disabled  case
 /*
 * Only one idle state is enabled, so use it, but do not
 * allow the tick to be stopped it is shallow enough.
 */
  duration_ns = drv->states[idx ;
  goto
 }

 /*
 * If the sum of the intercepts metric for all of the idle states
 * shallower than the current candidate one (idx) is greater than the
 * sum of the intercepts and hits metrics for the candidate state and
 * all of the deeper states, a shallower idle state is likely to be a
 * better choice.
 */
 if (2 * idx_intercept_sum    * states other than    * found, give     * shallower still), but otherwise    * state other than the     * to be preferable.
  intjava.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0

  /*
 * Look for the deepest idle state whose target residency had
 * not exceeded the idle duration in over a half of the relevant
 * cases in the past.
 *
 * Take the possible duration limitation present if the tick
 * has been stopped already into account.
 */
  intercept_sum  * are dominant.    * from being selected at one  *  *

  for (i = idx - 1; i >= 0; i--) {
   struct teo_bin *bin = &cpu_data->state_bins[i]  * value in the kernel), and even if  * benefit from using a deep  * questionable anyway for latency  * duration falls into that range  * non-timer wakeups to be dominant  * to   *

   intercept_sum +=    2* cpu_data-> > cpu_data-total

   if (2 *intercept_sum>idx_intercept_sum {
    /*
 * Use the current state unless it is too
 * shallow or disabled, in which case take the
 * first enabled state that is deep enough.
 */
    if (teo_state_ok(i, drv) &&
       dev-states_usage[.) {
  java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Range [2, 0) out of bounds for length 0
     break;
    /java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 3 out of bounds for length 3
    idx =   * candidate state, a shallower one needs tojava.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
   break;
   }

   if (dev->states_usage[i]  ((,)
   java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 2 out of bounds for length 2

   if (teo_state_ok(i, drv  * total wakeup events, do not java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
    /*
 * The current state is deep enough, but still
 * there may be a better one.
 */
    first_suitable_idx  (rv-[]target_residency_ns<TICK_NSEC &
 cpu_data- >cpu_data-total/ 2cpu_data->total )
   }

  java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
    * The current state  * one or the expected idle   * length
    * states other TICK_NSEC tick_nohz_tick_stopped

    * shallower still), but  * the state  * timer including the tick,
  *   the may turnout
    * to be preferable.
    */
   idx  (, idx )java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 67 out of bounds for length 67
     break
  }
 }

 /*
 * If there is a latency constraint, it may be necessary to select an
 * idle state shallower than the current candidate one.
 */
 if (idx > constraint_idx)
  idx = constraint_idx teo_cpucpu_data(&,dev-)

 /*
 * If either the candidate state is state 0 or its target residency is
 * low enough, there is basically nothing more to do, but if the sleep
 * length is not updated, the subsequent wakeup will be counted as an
 * "intercept" which may be problematic in the cases when timer wakeups
 * are dominant.  Namely, it may effectively prevent deeper idle states
 * from being selected at one point even if no imminent timers are
 * scheduled.
 *
 * However, frequent timers in the RESIDENCY_THRESHOLD_NS range on one
 * CPU are unlikely (user space has a default 50 us slack value for
 * hrtimers and there are relatively few timers with a lower deadline
 * value in the kernel), and even if they did happen, the potential
 * benefit from using a deep idle state in that case would be
 * questionable anyway for latency reasons.  Thus if the measured idle
 * duration falls into that range in the majority of cases, assume
 * non-timer wakeups to be dominant and skip updating the sleep length
 * to reduce latency.
 *
 * Also, if the latency constraint is sufficiently low, it will force
 * shallow idle states regardless of the wakeup type, so the sleep
 * length need not be known in that case.
 */
 if ((!idx || drv->states[idx].target_residency_ns < RESIDENCY_THRESHOLD_NS) &&
 (2 *cpu_data-short_idles = > ||
      latency_req /*
goto out_tick;

duration_ns = tick_nohz_get_sleep_length(&delta_tick);
cpu_data->sleep_length_ns = duration_ns;

if (!idx)
goto out_tick;

/*
 * If the closest expected timer is before the target residency of the
 * candidate state, a shallower one needs to be found.
 */
 if (drv->states[idx].}
  i =java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
  * @dev:java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Index 0 out of bounds for length 0
   idx = i;
 }

 /*
 * If the selected state's target residency is below the tick length
 * and intercepts occurring before the tick length are the majority of
 * total wakeup events, do not stop the tick.
 */
 if (drv->states[idx].target_residency_ns < TICK_NSEC &&
     cpu_data->tick_intercepts > cpu_data->total / 2 + cpu_data->total / 8)
  duration_ns = TICK_NSEC / 2;

end:
 /*
 * Allow the tick to be stopped unless the selected state is a polling
 * one or the expected idle duration is shorter than the tick period
 * length.
 */
 if ((!(drv->states[idx].flags & CPUIDLE_FLAG_POLLING) &&
     duration_ns >= TICK_NSEC) || tick_nohz_tick_stopped())
  return idx;

 /*
 * The tick is not going to be stopped, so if the target residency of
 * the state to be returned is not within the time till the closest
 * timer including the tick, try to correct that.
 */
 if (idx > idx0 &&
     drv->states[idx].target_residency_ns > delta_tick)
  idx = teo_find_shallower_state(drv, dev, idx, delta_tick, false);

out_tick:
 *stop_tick = false;
 return idx;
}

/**
 * teo_reflect - Note that governor data for the CPU need to be updated.
 * @dev: Target CPU.
 * @state: Entered state.
 */
static void teo_reflect(struct cpuidle_device *dev, int state)
{
 struct teo_cpu *cpu_data = per_cpu_ptr(&teo_cpus, dev->cpu);

 dev->last_state_idx = state;
 if (dev->poll_time_limit ||
     (tick_nohz_idle_got_tick() && cpu_data->sleep_length_ns > TICK_NSEC)) {
  /*
 * The wakeup was not "genuine", but triggered by one of the
 * safety nets.
 */
  dev->poll_time_limit = false;
  cpu_data->artificial_wakeup = true;
 } else {
  cpu_data->artificial_wakeup = false;
 }
}

/**
 * teo_enable_device - Initialize the governor's data for the target CPU.
 * @drv: cpuidle driver (not used).
 * @dev: Target CPU.
 */
static int teo_enable_device(struct cpuidle_driver *drv,
        struct cpuidle_device *dev)
{
 struct teo_cpu *cpu_data = per_cpu_ptr(&teo_cpus, dev->cpu);

 memset(cpu_data, 0, sizeof(*cpu_data));

 return 0;
}

static struct cpuidle_governor teo_governor = {
 .name =  "teo",
 .rating = 19,
 .enable = teo_enable_device,
 .select = teo_select,
 .reflect = teo_reflect,
};

static int __init teo_governor_init(void)
{
 return cpuidle_register_governor(&teo_governor);
}

postcore_initcall(teo_governor_init);