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diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/riscv/pmu.rst b/Documentation/translations/zh_CN/riscv/pmu.rst new file mode 100644 index 000000000000..22dcf3a9ca6e --- /dev/null +++ b/Documentation/translations/zh_CN/riscv/pmu.rst @@ -0,0 +1,233 @@ +.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst + +:Original: :doc:`../../../riscv/pmu` +:Translator: Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> + +.. _cn_riscv_pmu: + + +======================== +RISC-V平台上对PMUs的支持 +======================== + +Alan Kao <alankao@andestech.com>, Mar 2018 + +简介 +------------ + +截止本文撰写时，在The RISC-V ISA Privileged Version 1.10中提到的 perf_event +相关特性如下: +（详情请查阅手册） + +* [m|s]counteren +* mcycle[h], cycle[h] +* minstret[h], instret[h] +* mhpeventx, mhpcounterx[h] + +仅有以上这些功能，移植perf需要做很多工作，究其原因是缺少以下通用架构的性能 +监测特性: + +* 启用/停用计数器 + 在我们这里，计数器一直在自由运行。 +* 计数器溢出引起的中断 + 规范中没有这种功能。 +* 中断指示器 + 不可能所有的计数器都有很多的中断端口，所以需要一个中断指示器让软件来判断 + 哪个计数器刚好溢出。 +* 写入计数器 + 由于内核不能修改计数器，所以会有一个SBI来支持这个功能[1]。 另外，一些厂商 + 考虑实现M-S-U型号机器的硬件扩展来直接写入计数器。 + +这篇文档旨在为开发者提供一个在内核中支持PMU的简要指南。下面的章节简要解释了 +perf' 机制和待办事项。 + +你可以在这里查看以前的讨论[1][2]。 另外，查看附录中的相关内核结构体可能会有 +帮助。 + + +1. 初始化 +--------- + +*riscv_pmu* 是一个类型为 *struct riscv_pmu* 的全局指针，它包含了根据perf内部 +约定的各种方法和PMU-specific参数。人们应该声明这样的实例来代表PMU。 默认情况 +下， *riscv_pmu* 指向一个常量结构体 *riscv_base_pmu* ，它对基准QEMU模型有非常 +基础的支持。 + + +然后他/她可以将实例的指针分配给 *riscv_pmu* ，这样就可以利用已经实现的最小逻 +辑，或者创建他/她自己的 *riscv_init_platform_pmu* 实现。 + +换句话说，现有的 *riscv_base_pmu* 源只是提供了一个参考实现。 开发者可以灵活地 +决定多少部分可用，在最极端的情况下，他们可以根据自己的需要定制每一个函数。 + + +2. Event Initialization +----------------------- + +当用户启动perf命令来监控一些事件时，首先会被用户空间的perf工具解释为多个 +*perf_event_open* 系统调用，然后进一步调用上一步分配的 *event_init* 成员函数 +的主体。 在 *riscv_base_pmu* 的情况下，就是 *riscv_event_init* 。 + +该功能的主要目的是将用户提供的事件翻译成映射图，从而可以直接对HW-related的控 +制寄存器或计数器进行操作。该翻译基于 *riscv_pmu* 中提供的映射和方法。 + +注意，有些功能也可以在这个阶段完成: + +(1) 中断设置，这个在下一节说； +(2) 特限级设置(仅用户空间、仅内核空间、两者都有)； +(3) 析构函数设置。 通常应用 *riscv_destroy_event* 即可； +(4) 对非采样事件的调整，这将被函数应用，如 *perf_adjust_period* ，通常如下:: + + if (!is_sampling_event(event)) { + hwc->sample_period = x86_pmu.max_period; + hwc->last_period = hwc->sample_period; + local64_set(&hwc->period_left, hwc->sample_period); + } + + +在 *riscv_base_pmu* 的情况下，目前只提供了（3）。 + + +3. 中断 +------- + +3.1. 中断初始化 + +这种情况经常出现在 *event_init* 方案的开头。通常情况下，这应该是一个代码段，如:: + + int x86_reserve_hardware(void) + { + int err = 0; + + if (!atomic_inc_not_zero(&pmc_refcount)) { + mutex_lock(&pmc_reserve_mutex); + if (atomic_read(&pmc_refcount) == 0) { + if (!reserve_pmc_hardware()) + err = -EBUSY; + else + reserve_ds_buffers(); + } + if (!err) + atomic_inc(&pmc_refcount); + mutex_unlock(&pmc_reserve_mutex); + } + + return err; + } + +而神奇的是 *reserve_pmc_hardware* ，它通常做原子操作，使实现的IRQ可以从某个全局函 +数指针访问。 而 *release_pmc_hardware* 的作用正好相反，它用在上一节提到的事件分配 +器中。 + + (注：从所有架构的实现来看，*reserve/release* 对总是IRQ设置，所以 *pmc_hardware* + 似乎有些误导。 它并不处理事件和物理计数器之间的绑定，这一点将在下一节介绍。) + +3.2. IRQ结构体 + +基本上，一个IRQ运行以下伪代码:: + + for each hardware counter that triggered this overflow + + get the event of this counter + + // following two steps are defined as *read()*, + // check the section Reading/Writing Counters for details. + count the delta value since previous interrupt + update the event->count (# event occurs) by adding delta, and + event->hw.period_left by subtracting delta + + if the event overflows + sample data + set the counter appropriately for the next overflow + + if the event overflows again + too frequently, throttle this event + fi + fi + + end for + + 然而截至目前，没有一个RISC-V的实现为perf设计了中断，所以具体的实现要在未来完成。 + +4. Reading/Writing 计数 +----------------------- + +它们看似差不多，但perf对待它们的态度却截然不同。 对于读，在 *struct pmu* 中有一个 +*read* 接口，但它的作用不仅仅是读。 根据上下文，*read* 函数不仅要读取计数器的内容 +（event->count），还要更新左周期到下一个中断（event->hw.period_left）。 + + 但 perf 的核心不需要直接写计数器。 写计数器隐藏在以下两点的抽象化之后， + 1） *pmu->start* ，从字面上看就是开始计数，所以必须把计数器设置成一个合适的值，以 + 便下一次中断； + 2）在IRQ里面，应该把计数器设置成同样的合理值。 + +在RISC-V中，读操作不是问题，但写操作就需要费些力气了，因为S模式不允许写计数器。 + + +5. add()/del()/start()/stop() +----------------------------- + +基本思想: add()/del() 向PMU添加/删除事件，start()/stop() 启动/停止PMU中某个事件 +的计数器。 所有这些函数都使用相同的参数: *struct perf_event *event* 和 *int flag* 。 + +把 perf 看作一个状态机，那么你会发现这些函数作为这些状态之间的状态转换过程。 +定义了三种状态（event->hw.state）: + +* PERF_HES_STOPPED: 计数停止 +* PERF_HES_UPTODATE: event->count是最新的 +* PERF_HES_ARCH: 依赖于体系结构的用法，。。。我们现在并不需要它。 + +这些状态转换的正常流程如下: + +* 用户启动一个 perf 事件，导致调用 *event_init* 。 +* 当被上下文切换进来的时候，*add* 会被 perf core 调用，并带有一个标志 PERF_EF_START， + 也就是说事件被添加后应该被启动。 在这个阶段，如果有的话，一般事件会被绑定到一个物 + 理计数器上。当状态变为PERF_HES_STOPPED和PERF_HES_UPTODATE，因为现在已经停止了, + （软件）事件计数不需要更新。 + + - 然后调用 *start* ，并启用计数器。 + 通过PERF_EF_RELOAD标志，它向计数器写入一个适当的值（详细情况请参考上一节）。 + 如果标志不包含PERF_EF_RELOAD，则不会写入任何内容。 + 现在状态被重置为none，因为它既没有停止也没有更新（计数已经开始）。 + +*当被上下文切换出来时被调用。 然后，它检查出PMU中的所有事件，并调用 *stop* 来更新它们 + 的计数。 + + - *stop* 被 *del* 和perf核心调用，标志为PERF_EF_UPDATE，它经常以相同的逻辑和 *read* + 共用同一个子程序。 + 状态又一次变为PERF_HES_STOPPED和PERF_HES_UPTODATE。 + + - 这两对程序的生命周期: *add* 和 *del* 在任务切换时被反复调用；*start* 和 *stop* 在 + perf核心需要快速停止和启动时也会被调用，比如在调整中断周期时。 + +目前的实现已经足够了，将来可以很容易地扩展到功能。 + +A. 相关结构体 +------------- + +* struct pmu: include/linux/perf_event.h +* struct riscv_pmu: arch/riscv/include/asm/perf_event.h + + 两个结构体都被设计为只读。 + + *struct pmu* 定义了一些函数指针接口，它们大多以 *struct perf_event* 作为主参数，根据 + perf的内部状态机处理perf事件（详情请查看kernel/events/core.c）。 + + *struct riscv_pmu* 定义了PMU的具体参数。 命名遵循所有其它架构的惯例。 + +* struct perf_event: include/linux/perf_event.h +* struct hw_perf_event + + 表示 perf 事件的通用结构体，以及硬件相关的细节。 + +* struct riscv_hw_events: arch/riscv/include/asm/perf_event.h + + 保存事件状态的结构有两个固定成员。 + 事件的数量和事件的数组。 + +参考文献 +-------- + +[1] https://github.com/riscv/riscv-linux/pull/124 + +[2] https://groups.google.com/a/groups.riscv.org/forum/#!topic/sw-dev/f19TmCNP6yA |