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_actual_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         rcu_read_lock();
 301
 302         for (freq = 0, i = 0;
 303              opp = dev_pm_opp_find_freq_ceil(dev, &freq), !IS_ERR(opp);
 304              freq++, i++) {
 305                 u32 freq_mhz, voltage_mv;
 306                 u64 power;
 307
 308                 if (i >= num_opps) {
 309                         rcu_read_unlock();
 310                         ret = -EAGAIN;
 311                         goto free_power_table;
 312                 }
 313
 314                 freq_mhz = freq / 1000000;
 315                 voltage_mv = dev_pm_opp_get_voltage(opp) / 1000;
 316
 317                 /*
 318                  * Do the multiplication with MHz and millivolt so as
 319                  * to not overflow.
 320                  */
 321                 power = (u64)capacitance * freq_mhz * voltage_mv * voltage_mv;
 322                 do_div(power, 1000000000);
 323
 324                 /* frequency is stored in power_table in KHz */
 325                 power_table[i].frequency = freq / 1000;
 326
 327                 /* power is stored in mW */
 328                 power_table[i].power = power;
 329         }
 330
 331         rcu_read_unlock();
 332
 333         if (i != num_opps) {
 334                 ret = PTR_ERR(opp);
 335                 goto free_power_table;
 336         }
 337
 338         cpufreq_device->cpu_dev = dev;
 339         cpufreq_device->dyn_power_table = power_table;
 340         cpufreq_device->dyn_power_table_entries = i;
 341
 342         return 0;
 343
 344 free_power_table:
 345         kfree(power_table);
 346
 347         return ret;
 348 }
 349
 350 static u32 cpu_freq_to_power(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device,
 351                              u32 freq)
 352 {
 353         int i;
 354         struct power_table *pt = cpufreq_device->dyn_power_table;
 355
 356         for (i = 1; i < cpufreq_device->dyn_power_table_entries; i++)
 357                 if (freq < pt[i].frequency)
 358                         break;
 359
 360         return pt[i - 1].power;
 361 }
 362
 363 static u32 cpu_power_to_freq(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device,
 364                              u32 power)
 365 {
 366         int i;
 367         struct power_table *pt = cpufreq_device->dyn_power_table;
 368
 369         for (i = 1; i < cpufreq_device->dyn_power_table_entries; i++)
 370                 if (power < pt[i].power)
 371                         break;
 372
 373         return pt[i - 1].frequency;
 374 }
 375
 376 /**
 377  * get_load() - get load for a cpu since last updated
 378  * @cpufreq_device:     &struct cpufreq_cooling_device for this cpu
 379  * @cpu:        cpu number
 380  *
 381  * Return: The average load of cpu @cpu in percentage since this
 382  * function was last called.
 383  */
 384 static u32 get_load(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device, int cpu)
 385 {
 386         u32 load;
 387         u64 now, now_idle, delta_time, delta_idle;
 388
 389         now_idle = get_cpu_idle_time(cpu, &now, 0);
 390         delta_idle = now_idle - cpufreq_device->time_in_idle[cpu];
 391         delta_time = now - cpufreq_device->time_in_idle_timestamp[cpu];
 392
 393         if (delta_time <= delta_idle)
 394                 load = 0;
 395         else
 396                 load = div64_u64(100 * (delta_time - delta_idle), delta_time);
 397
 398         cpufreq_device->time_in_idle[cpu] = now_idle;
 399         cpufreq_device->time_in_idle_timestamp[cpu] = now;
 400
 401         return load;
 402 }
 403
 404 /**
 405  * get_static_power() - calculate the static power consumed by the cpus
 406  * @cpufreq_device:     struct &cpufreq_cooling_device for this cpu cdev
 407  * @tz:         thermal zone device in which we're operating
 408  * @freq:       frequency in KHz
 409  * @power:      pointer in which to store the calculated static power
 410  *
 411  * Calculate the static power consumed by the cpus described by
 412  * @cpu_actor running at frequency @freq.  This function relies on a
 413  * platform specific function that should have been provided when the
 414  * actor was registered.  If it wasn't, the static power is assumed to
 415  * be negligible.  The calculated static power is stored in @power.
 416  *
 417  * Return: 0 on success, -E* on failure.
 418  */
 419 static int get_static_power(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device,
 420                             struct thermal_zone_device *tz, unsigned long freq,
 421                             u32 *power)
 422 {
 423         struct dev_pm_opp *opp;
 424         unsigned long voltage;
 425         struct cpumask *cpumask = &cpufreq_device->allowed_cpus;
 426         unsigned long freq_hz = freq * 1000;
 427
 428         if (!cpufreq_device->plat_get_static_power ||
 429             !cpufreq_device->cpu_dev) {
 430                 *power = 0;
 431                 return 0;
 432         }
 433
 434         rcu_read_lock();
 435
 436         opp = dev_pm_opp_find_freq_exact(cpufreq_device->cpu_dev, freq_hz,
 437                                          true);
 438         voltage = dev_pm_opp_get_voltage(opp);
 439
 440         rcu_read_unlock();
 441
 442         if (voltage == 0) {
 443                 dev_warn_ratelimited(cpufreq_device->cpu_dev,
 444                                      "Failed to get voltage for frequency %lu: %ld\n",
 445                                      freq_hz, IS_ERR(opp) ? PTR_ERR(opp) : 0);
 446                 return -EINVAL;
 447         }
 448
 449         return cpufreq_device->plat_get_static_power(cpumask, tz->passive_delay,
 450                                                      voltage, power);
 451 }
 452
 453 /**
 454  * get_dynamic_power() - calculate the dynamic power
 455  * @cpufreq_device:     &cpufreq_cooling_device for this cdev
 456  * @freq:       current frequency
 457  *
 458  * Return: the dynamic power consumed by the cpus described by
 459  * @cpufreq_device.
 460  */
 461 static u32 get_dynamic_power(struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device,
 462                              unsigned long freq)
 463 {
 464         u32 raw_cpu_power;
 465
 466         raw_cpu_power = cpu_freq_to_power(cpufreq_device, freq);
 467         return (raw_cpu_power * cpufreq_device->last_load) / 100;
 468 }
 469
 470 /* cpufreq cooling device callback functions are defined below */
 471
 472 /**
 473  * cpufreq_get_max_state - callback function to get the max cooling state.
 474  * @cdev: thermal cooling device pointer.
 475  * @state: fill this variable with the max cooling state.
 476  *
 477  * Callback for the thermal cooling device to return the cpufreq
 478  * max cooling state.
 479  *
 480  * Return: 0 on success, an error code otherwise.
 481  */
 482 static int cpufreq_get_max_state(struct thermal_cooling_device *cdev,
 483                                  unsigned long *state)
 484 {
 485         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 486
 487         *state = cpufreq_device->max_level;
 488         return 0;
 489 }
 490
 491 /**
 492  * cpufreq_get_cur_state - callback function to get the current cooling state.
 493  * @cdev: thermal cooling device pointer.
 494  * @state: fill this variable with the current cooling state.
 495  *
 496  * Callback for the thermal cooling device to return the cpufreq
 497  * current cooling state.
 498  *
 499  * Return: 0 on success, an error code otherwise.
 500  */
 501 static int cpufreq_get_cur_state(struct thermal_cooling_device *cdev,
 502                                  unsigned long *state)
 503 {
 504         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 505
 506         *state = cpufreq_device->cpufreq_state;
 507
 508         return 0;
 509 }
 510
 511 /**
 512  * cpufreq_set_cur_state - callback function to set the current cooling state.
 513  * @cdev: thermal cooling device pointer.
 514  * @state: set this variable to the current cooling state.
 515  *
 516  * Callback for the thermal cooling device to change the cpufreq
 517  * current cooling state.
 518  *
 519  * Return: 0 on success, an error code otherwise.
 520  */
 521 static int cpufreq_set_cur_state(struct thermal_cooling_device *cdev,
 522                                  unsigned long state)
 523 {
 524         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 525         unsigned int cpu = cpumask_any(&cpufreq_device->allowed_cpus);
 526         unsigned int clip_freq;
 527
 528         /* Request state should be less than max_level */
 529         if (WARN_ON(state > cpufreq_device->max_level))
 530                 return -EINVAL;
 531
 532         /* Check if the old cooling action is same as new cooling action */
 533         if (cpufreq_device->cpufreq_state == state)
 534                 return 0;
 535
 536         clip_freq = cpufreq_device->freq_table[state];
 537         cpufreq_device->cpufreq_state = state;
 538         cpufreq_device->clipped_freq = clip_freq;
 539
 540         cpufreq_update_policy(cpu);
 541
 542         return 0;
 543 }
 544
 545 /**
 546  * cpufreq_get_requested_power() - get the current power
 547  * @cdev:       &thermal_cooling_device pointer
 548  * @tz:         a valid thermal zone device pointer
 549  * @power:      pointer in which to store the resulting power
 550  *
 551  * Calculate the current power consumption of the cpus in milliwatts
 552  * and store it in @power.  This function should actually calculate
 553  * the requested power, but it's hard to get the frequency that
 554  * cpufreq would have assigned if there were no thermal limits.
 555  * Instead, we calculate the current power on the assumption that the
 556  * immediate future will look like the immediate past.
 557  *
 558  * We use the current frequency and the average load since this
 559  * function was last called.  In reality, there could have been
 560  * multiple opps since this function was last called and that affects
 561  * the load calculation.  While it's not perfectly accurate, this
 562  * simplification is good enough and works.  REVISIT this, as more
 563  * complex code may be needed if experiments show that it's not
 564  * accurate enough.
 565  *
 566  * Return: 0 on success, -E* if getting the static power failed.
 567  */
 568 static int cpufreq_get_requested_power(struct thermal_cooling_device *cdev,
 569                                        struct thermal_zone_device *tz,
 570                                        u32 *power)
 571 {
 572         unsigned long freq;
 573         int i = 0, cpu, ret;
 574         u32 static_power, dynamic_power, total_load = 0;
 575         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 576         u32 *load_cpu = NULL;
 577
 578         cpu = cpumask_any_and(&cpufreq_device->allowed_cpus, cpu_online_mask);
 579
 580         /*
 581          * All the CPUs are offline, thus the requested power by
 582          * the cdev is 0
 583          */
 584         if (cpu >= nr_cpu_ids) {
 585                 *power = 0;
 586                 return 0;
 587         }
 588
 589         freq = cpufreq_quick_get(cpu);
 590
 591         if (trace_thermal_power_cpu_get_power_enabled()) {
 592                 u32 ncpus = cpumask_weight(&cpufreq_device->allowed_cpus);
 593
 594                 load_cpu = devm_kcalloc(&cdev->device, ncpus, sizeof(*load_cpu),
 595                                         GFP_KERNEL);
 596         }
 597
 598         for_each_cpu(cpu, &cpufreq_device->allowed_cpus) {
 599                 u32 load;
 600
 601                 if (cpu_online(cpu))
 602                         load = get_load(cpufreq_device, cpu);
 603                 else
 604                         load = 0;
 605
 606                 total_load += load;
 607                 if (trace_thermal_power_cpu_limit_enabled() && load_cpu)
 608                         load_cpu[i] = load;
 609
 610                 i++;
 611         }
 612
 613         cpufreq_device->last_load = total_load;
 614
 615         dynamic_power = get_dynamic_power(cpufreq_device, freq);
 616         ret = get_static_power(cpufreq_device, tz, freq, &static_power);
 617         if (ret) {
 618                 if (load_cpu)
 619                         devm_kfree(&cdev->device, load_cpu);
 620                 return ret;
 621         }
 622
 623         if (load_cpu) {
 624                 trace_thermal_power_cpu_get_power(
 625                         &cpufreq_device->allowed_cpus,
 626                         freq, load_cpu, i, dynamic_power, static_power);
 627
 628                 devm_kfree(&cdev->device, load_cpu);
 629         }
 630
 631         *power = static_power + dynamic_power;
 632         return 0;
 633 }
 634
 635 /**
 636  * cpufreq_state2power() - convert a cpu cdev state to power consumed
 637  * @cdev:       &thermal_cooling_device pointer
 638  * @tz:         a valid thermal zone device pointer
 639  * @state:      cooling device state to be converted
 640  * @power:      pointer in which to store the resulting power
 641  *
 642  * Convert cooling device state @state into power consumption in
 643  * milliwatts assuming 100% load.  Store the calculated power in
 644  * @power.
 645  *
 646  * Return: 0 on success, -EINVAL if the cooling device state could not
 647  * be converted into a frequency or other -E* if there was an error
 648  * when calculating the static power.
 649  */
 650 static int cpufreq_state2power(struct thermal_cooling_device *cdev,
 651                                struct thermal_zone_device *tz,
 652                                unsigned long state, u32 *power)
 653 {
 654         unsigned int freq, num_cpus;
 655         cpumask_t cpumask;
 656         u32 static_power, dynamic_power;
 657         int ret;
 658         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 659
 660         cpumask_and(&cpumask, &cpufreq_device->allowed_cpus, cpu_online_mask);
 661         num_cpus = cpumask_weight(&cpumask);
 662
 663         /* None of our cpus are online, so no power */
 664         if (num_cpus == 0) {
 665                 *power = 0;
 666                 return 0;
 667         }
 668
 669         freq = cpufreq_device->freq_table[state];
 670         if (!freq)
 671                 return -EINVAL;
 672
 673         dynamic_power = cpu_freq_to_power(cpufreq_device, freq) * num_cpus;
 674         ret = get_static_power(cpufreq_device, tz, freq, &static_power);
 675         if (ret)
 676                 return ret;
 677
 678         *power = static_power + dynamic_power;
 679         return 0;
 680 }
 681
 682 /**
 683  * cpufreq_power2state() - convert power to a cooling device state
 684  * @cdev:       &thermal_cooling_device pointer
 685  * @tz:         a valid thermal zone device pointer
 686  * @power:      power in milliwatts to be converted
 687  * @state:      pointer in which to store the resulting state
 688  *
 689  * Calculate a cooling device state for the cpus described by @cdev
 690  * that would allow them to consume at most @power mW and store it in
 691  * @state.  Note that this calculation depends on external factors
 692  * such as the cpu load or the current static power.  Calling this
 693  * function with the same power as input can yield different cooling
 694  * device states depending on those external factors.
 695  *
 696  * Return: 0 on success, -ENODEV if no cpus are online or -EINVAL if
 697  * the calculated frequency could not be converted to a valid state.
 698  * The latter should not happen unless the frequencies available to
 699  * cpufreq have changed since the initialization of the cpu cooling
 700  * device.
 701  */
 702 static int cpufreq_power2state(struct thermal_cooling_device *cdev,
 703                                struct thermal_zone_device *tz, u32 power,
 704                                unsigned long *state)
 705 {
 706         unsigned int cpu, cur_freq, target_freq;
 707         int ret;
 708         s32 dyn_power;
 709         u32 last_load, normalised_power, static_power;
 710         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_device = cdev->devdata;
 711
 712         cpu = cpumask_any_and(&cpufreq_device->allowed_cpus, cpu_online_mask);
 713
 714         /* None of our cpus are online */
 715         if (cpu >= nr_cpu_ids)
 716                 return -ENODEV;
 717
 718         cur_freq = cpufreq_quick_get(cpu);
 719         ret = get_static_power(cpufreq_device, tz, cur_freq, &static_power);
 720         if (ret)
 721                 return ret;
 722
 723         dyn_power = power - static_power;
 724         dyn_power = dyn_power > 0 ? dyn_power : 0;
 725         last_load = cpufreq_device->last_load ?: 1;
 726         normalised_power = (dyn_power * 100) / last_load;
 727         target_freq = cpu_power_to_freq(cpufreq_device, normalised_power);
 728
 729         *state = cpufreq_cooling_get_level(cpu, target_freq);
 730         if (*state == THERMAL_CSTATE_INVALID) {
 731                 dev_warn_ratelimited(&cdev->device,
 732                                      "Failed to convert %dKHz for cpu %d into a cdev state\n",
 733                                      target_freq, cpu);
 734                 return -EINVAL;
 735         }
 736
 737         trace_thermal_power_cpu_limit(&cpufreq_device->allowed_cpus,
 738                                       target_freq, *state, power);
 739         return 0;
 740 }
 741
 742 /* Bind cpufreq callbacks to thermal cooling device ops */
 743 static struct thermal_cooling_device_ops cpufreq_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 };
 748
 749 /* Notifier for cpufreq policy change */
 750 static struct notifier_block thermal_cpufreq_notifier_block = {
 751         .notifier_call = cpufreq_thermal_notifier,
 752 };
 753
 754 static unsigned int find_next_max(struct cpufreq_frequency_table *table,
 755                                   unsigned int prev_max)
 756 {
 757         struct cpufreq_frequency_table *pos;
 758         unsigned int max = 0;
 759
 760         cpufreq_for_each_valid_entry(pos, table) {
 761                 if (pos->frequency > max && pos->frequency < prev_max)
 762                         max = pos->frequency;
 763         }
 764
 765         return max;
 766 }
 767
 768 /**
 769  * __cpufreq_cooling_register - helper function to create cpufreq cooling device
 770  * @np: a valid struct device_node to the cooling device device tree node
 771  * @clip_cpus: cpumask of cpus where the frequency constraints will happen.
 772  * Normally this should be same as cpufreq policy->related_cpus.
 773  * @capacitance: dynamic power coefficient for these cpus
 774  * @plat_static_func: function to calculate the static power consumed by these
 775  *                    cpus (optional)
 776  *
 777  * This interface function registers the cpufreq cooling device with the name
 778  * "thermal-cpufreq-%x". This api can support multiple instances of cpufreq
 779  * cooling devices. It also gives the opportunity to link the cooling device
 780  * with a device tree node, in order to bind it via the thermal DT code.
 781  *
 782  * Return: a valid struct thermal_cooling_device pointer on success,
 783  * on failure, it returns a corresponding ERR_PTR().
 784  */
 785 static struct thermal_cooling_device *
 786 __cpufreq_cooling_register(struct device_node *np,
 787                         const struct cpumask *clip_cpus, u32 capacitance,
 788                         get_static_t plat_static_func)
 789 {
 790         struct thermal_cooling_device *cool_dev;
 791         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_dev;
 792         char dev_name[THERMAL_NAME_LENGTH];
 793         struct cpufreq_frequency_table *pos, *table;
 794         unsigned int freq, i, num_cpus;
 795         int ret;
 796
 797         table = cpufreq_frequency_get_table(cpumask_first(clip_cpus));
 798         if (!table) {
 799                 pr_debug("%s: CPUFreq table not found\n", __func__);
 800                 return ERR_PTR(-EPROBE_DEFER);
 801         }
 802
 803         cpufreq_dev = kzalloc(sizeof(*cpufreq_dev), GFP_KERNEL);
 804         if (!cpufreq_dev)
 805                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 806
 807         num_cpus = cpumask_weight(clip_cpus);
 808         cpufreq_dev->time_in_idle = kcalloc(num_cpus,
 809                                             sizeof(*cpufreq_dev->time_in_idle),
 810                                             GFP_KERNEL);
 811         if (!cpufreq_dev->time_in_idle) {
 812                 cool_dev = ERR_PTR(-ENOMEM);
 813                 goto free_cdev;
 814         }
 815
 816         cpufreq_dev->time_in_idle_timestamp =
 817                 kcalloc(num_cpus, sizeof(*cpufreq_dev->time_in_idle_timestamp),
 818                         GFP_KERNEL);
 819         if (!cpufreq_dev->time_in_idle_timestamp) {
 820                 cool_dev = ERR_PTR(-ENOMEM);
 821                 goto free_time_in_idle;
 822         }
 823
 824         /* Find max levels */
 825         cpufreq_for_each_valid_entry(pos, table)
 826                 cpufreq_dev->max_level++;
 827
 828         cpufreq_dev->freq_table = kmalloc(sizeof(*cpufreq_dev->freq_table) *
 829                                           cpufreq_dev->max_level, GFP_KERNEL);
 830         if (!cpufreq_dev->freq_table) {
 831                 cool_dev = ERR_PTR(-ENOMEM);
 832                 goto free_time_in_idle_timestamp;
 833         }
 834
 835         /* max_level is an index, not a counter */
 836         cpufreq_dev->max_level--;
 837
 838         cpumask_copy(&cpufreq_dev->allowed_cpus, clip_cpus);
 839
 840         if (capacitance) {
 841                 cpufreq_cooling_ops.get_requested_power =
 842                         cpufreq_get_requested_power;
 843                 cpufreq_cooling_ops.state2power = cpufreq_state2power;
 844                 cpufreq_cooling_ops.power2state = cpufreq_power2state;
 845                 cpufreq_dev->plat_get_static_power = plat_static_func;
 846
 847                 ret = build_dyn_power_table(cpufreq_dev, capacitance);
 848                 if (ret) {
 849                         cool_dev = ERR_PTR(ret);
 850                         goto free_table;
 851                 }
 852         }
 853
 854         ret = get_idr(&cpufreq_idr, &cpufreq_dev->id);
 855         if (ret) {
 856                 cool_dev = ERR_PTR(ret);
 857                 goto free_power_table;
 858         }
 859
 860         snprintf(dev_name, sizeof(dev_name), "thermal-cpufreq-%d",
 861                  cpufreq_dev->id);
 862
 863         cool_dev = thermal_of_cooling_device_register(np, dev_name, cpufreq_dev,
 864                                                       &cpufreq_cooling_ops);
 865         if (IS_ERR(cool_dev))
 866                 goto remove_idr;
 867
 868         /* Fill freq-table in descending order of frequencies */
 869         for (i = 0, freq = -1; i <= cpufreq_dev->max_level; i++) {
 870                 freq = find_next_max(table, freq);
 871                 cpufreq_dev->freq_table[i] = freq;
 872
 873                 /* Warn for duplicate entries */
 874                 if (!freq)
 875                         pr_warn("%s: table has duplicate entries\n", __func__);
 876                 else
 877                         pr_debug("%s: freq:%u KHz\n", __func__, freq);
 878         }
 879
 880         cpufreq_dev->clipped_freq = cpufreq_dev->freq_table[0];
 881         cpufreq_dev->cool_dev = cool_dev;
 882
 883         mutex_lock(&cooling_cpufreq_lock);
 884
 885         mutex_lock(&cooling_list_lock);
 886         list_add(&cpufreq_dev->node, &cpufreq_dev_list);
 887         mutex_unlock(&cooling_list_lock);
 888
 889         /* Register the notifier for first cpufreq cooling device */
 890         if (!cpufreq_dev_count++)
 891                 cpufreq_register_notifier(&thermal_cpufreq_notifier_block,
 892                                           CPUFREQ_POLICY_NOTIFIER);
 893         mutex_unlock(&cooling_cpufreq_lock);
 894
 895         return cool_dev;
 896
 897 remove_idr:
 898         release_idr(&cpufreq_idr, cpufreq_dev->id);
 899 free_power_table:
 900         kfree(cpufreq_dev->dyn_power_table);
 901 free_table:
 902         kfree(cpufreq_dev->freq_table);
 903 free_time_in_idle_timestamp:
 904         kfree(cpufreq_dev->time_in_idle_timestamp);
 905 free_time_in_idle:
 906         kfree(cpufreq_dev->time_in_idle);
 907 free_cdev:
 908         kfree(cpufreq_dev);
 909
 910         return cool_dev;
 911 }
 912
 913 /**
 914  * cpufreq_cooling_register - function to create cpufreq cooling device.
 915  * @clip_cpus: cpumask of cpus where the frequency constraints will happen.
 916  *
 917  * This interface function registers the cpufreq cooling device with the name
 918  * "thermal-cpufreq-%x". This api can support multiple instances of cpufreq
 919  * cooling devices.
 920  *
 921  * Return: a valid struct thermal_cooling_device pointer on success,
 922  * on failure, it returns a corresponding ERR_PTR().
 923  */
 924 struct thermal_cooling_device *
 925 cpufreq_cooling_register(const struct cpumask *clip_cpus)
 926 {
 927         return __cpufreq_cooling_register(NULL, clip_cpus, 0, NULL);
 928 }
 929 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpufreq_cooling_register);
 930
 931 /**
 932  * of_cpufreq_cooling_register - function to create cpufreq cooling device.
 933  * @np: a valid struct device_node to the cooling device device tree node
 934  * @clip_cpus: cpumask of cpus where the frequency constraints will happen.
 935  *
 936  * This interface function registers the cpufreq cooling device with the name
 937  * "thermal-cpufreq-%x". This api can support multiple instances of cpufreq
 938  * cooling devices. Using this API, the cpufreq cooling device will be
 939  * linked to the device tree node provided.
 940  *
 941  * Return: a valid struct thermal_cooling_device pointer on success,
 942  * on failure, it returns a corresponding ERR_PTR().
 943  */
 944 struct thermal_cooling_device *
 945 of_cpufreq_cooling_register(struct device_node *np,
 946                             const struct cpumask *clip_cpus)
 947 {
 948         if (!np)
 949                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 950
 951         return __cpufreq_cooling_register(np, clip_cpus, 0, NULL);
 952 }
 953 EXPORT_SYMBOL_GPL(of_cpufreq_cooling_register);
 954
 955 /**
 956  * cpufreq_power_cooling_register() - create cpufreq cooling device with power extensions
 957  * @clip_cpus:  cpumask of cpus where the frequency constraints will happen
 958  * @capacitance:        dynamic power coefficient for these cpus
 959  * @plat_static_func:   function to calculate the static power consumed by these
 960  *                      cpus (optional)
 961  *
 962  * This interface function registers the cpufreq cooling device with
 963  * the name "thermal-cpufreq-%x".  This api can support multiple
 964  * instances of cpufreq cooling devices.  Using this function, the
 965  * cooling device will implement the power extensions by using a
 966  * simple cpu power model.  The cpus must have registered their OPPs
 967  * using the OPP library.
 968  *
 969  * An optional @plat_static_func may be provided to calculate the
 970  * static power consumed by these cpus.  If the platform's static
 971  * power consumption is unknown or negligible, make it NULL.
 972  *
 973  * Return: a valid struct thermal_cooling_device pointer on success,
 974  * on failure, it returns a corresponding ERR_PTR().
 975  */
 976 struct thermal_cooling_device *
 977 cpufreq_power_cooling_register(const struct cpumask *clip_cpus, u32 capacitance,
 978                                get_static_t plat_static_func)
 979 {
 980         return __cpufreq_cooling_register(NULL, clip_cpus, capacitance,
 981                                 plat_static_func);
 982 }
 983 EXPORT_SYMBOL(cpufreq_power_cooling_register);
 984
 985 /**
 986  * of_cpufreq_power_cooling_register() - create cpufreq cooling device with power extensions
 987  * @np: a valid struct device_node to the cooling device device tree node
 988  * @clip_cpus:  cpumask of cpus where the frequency constraints will happen
 989  * @capacitance:        dynamic power coefficient for these cpus
 990  * @plat_static_func:   function to calculate the static power consumed by these
 991  *                      cpus (optional)
 992  *
 993  * This interface function registers the cpufreq cooling device with
 994  * the name "thermal-cpufreq-%x".  This api can support multiple
 995  * instances of cpufreq cooling devices.  Using this API, the cpufreq
 996  * cooling device will be linked to the device tree node provided.
 997  * Using this function, the cooling device will implement the power
 998  * extensions by using a simple cpu power model.  The cpus must have
 999  * registered their OPPs using the OPP library.
1000  *
1001  * An optional @plat_static_func may be provided to calculate the
1002  * static power consumed by these cpus.  If the platform's static
1003  * power consumption is unknown or negligible, make it NULL.
1004  *
1005  * Return: a valid struct thermal_cooling_device pointer on success,
1006  * on failure, it returns a corresponding ERR_PTR().
1007  */
1008 struct thermal_cooling_device *
1009 of_cpufreq_power_cooling_register(struct device_node *np,
1010                                   const struct cpumask *clip_cpus,
1011                                   u32 capacitance,
1012                                   get_static_t plat_static_func)
1013 {
1014         if (!np)
1015                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1016
1017         return __cpufreq_cooling_register(np, clip_cpus, capacitance,
1018                                 plat_static_func);
1019 }
1020 EXPORT_SYMBOL(of_cpufreq_power_cooling_register);
1021
1022 /**
1023  * cpufreq_cooling_unregister - function to remove cpufreq cooling device.
1024  * @cdev: thermal cooling device pointer.
1025  *
1026  * This interface function unregisters the "thermal-cpufreq-%x" cooling device.
1027  */
1028 void cpufreq_cooling_unregister(struct thermal_cooling_device *cdev)
1029 {
1030         struct cpufreq_cooling_device *cpufreq_dev;
1031
1032         if (!cdev)
1033                 return;
1034
1035         cpufreq_dev = cdev->devdata;
1036
1037         /* Unregister the notifier for the last cpufreq cooling device */
1038         mutex_lock(&cooling_cpufreq_lock);
1039         if (!--cpufreq_dev_count)
1040                 cpufreq_unregister_notifier(&thermal_cpufreq_notifier_block,
1041                                             CPUFREQ_POLICY_NOTIFIER);
1042
1043         mutex_lock(&cooling_list_lock);
1044         list_del(&cpufreq_dev->node);
1045         mutex_unlock(&cooling_list_lock);
1046
1047         mutex_unlock(&cooling_cpufreq_lock);
1048
1049         thermal_cooling_device_unregister(cpufreq_dev->cool_dev);
1050         release_idr(&cpufreq_idr, cpufreq_dev->id);
1051         kfree(cpufreq_dev->dyn_power_table);
1052         kfree(cpufreq_dev->time_in_idle_timestamp);
1053         kfree(cpufreq_dev->time_in_idle);
1054         kfree(cpufreq_dev->freq_table);
1055         kfree(cpufreq_dev);
1056 }
1057 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpufreq_cooling_unregister);