lib/librte_eal/linuxapp/eal/eal_timer.c

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
   5  *   Copyright(c) 2012-2013 6WIND S.A.
   6  *   All rights reserved.
   7  *
   8  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  *   modification, are permitted provided that the following conditions
  10  *   are met:
  11  *
  12  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  16  *       the documentation and/or other materials provided with the
  17  *       distribution.
  18  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  19  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
  20  *       from this software without specific prior written permission.
  21  *
  22  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  23  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  24  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  25  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  26  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  27  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  28  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  29  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  30  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  31  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  32  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  33  */
  34
  35 #include <string.h>
  36 #include <stdlib.h>
  37 #include <stdio.h>
  38 #include <stdint.h>
  39 #include <unistd.h>
  40 #include <fcntl.h>
  41 #include <inttypes.h>
  42 #include <sys/mman.h>
  43 #include <sys/queue.h>
  44 #include <pthread.h>
  45 #include <errno.h>
  46
  47 #include <rte_common.h>
  48 #include <rte_log.h>
  49 #include <rte_cycles.h>
  50 #include <rte_memory.h>
  51 #include <rte_memzone.h>
  52 #include <rte_eal.h>
  53 #include <rte_debug.h>
  54
  55 #include "eal_private.h"
  56 #include "eal_internal_cfg.h"
  57
  58 enum timer_source eal_timer_source = EAL_TIMER_HPET;
  59
  60 /* The frequency of the RDTSC timer resolution */
  61 static uint64_t eal_tsc_resolution_hz = 0;
  62
  63 #ifdef RTE_LIBEAL_USE_HPET
  64
  65 #define DEV_HPET "/dev/hpet"
  66
  67 /* Maximum number of counters. */
  68 #define HPET_TIMER_NUM 3
  69
  70 /* General capabilities register */
  71 #define CLK_PERIOD_SHIFT     32 /* Clock period shift. */
  72 #define CLK_PERIOD_MASK      0xffffffff00000000ULL /* Clock period mask. */
  73
  74 /**
  75  * HPET timer registers. From the Intel IA-PC HPET (High Precision Event
  76  * Timers) Specification.
  77  */
  78 struct eal_hpet_regs {
  79         /* Memory-mapped, software visible registers */
  80         uint64_t capabilities;      /**< RO General Capabilities Register. */
  81         uint64_t reserved0;         /**< Reserved for future use. */
  82         uint64_t config;            /**< RW General Configuration Register. */
  83         uint64_t reserved1;         /**< Reserved for future use. */
  84         uint64_t isr;               /**< RW Clear General Interrupt Status. */
  85         uint64_t reserved2[25];     /**< Reserved for future use. */
  86         union {
  87                 uint64_t counter;   /**< RW Main Counter Value Register. */
  88                 struct {
  89                         uint32_t counter_l; /**< RW Main Counter Low. */
  90                         uint32_t counter_h; /**< RW Main Counter High. */
  91                 };
  92         };
  93         uint64_t reserved3;         /**< Reserved for future use. */
  94         struct {
  95                 uint64_t config;    /**< RW Timer Config and Capability Reg. */
  96                 uint64_t comp;      /**< RW Timer Comparator Value Register. */
  97                 uint64_t fsb;       /**< RW FSB Interrupt Route Register. */
  98                 uint64_t reserved4; /**< Reserved for future use. */
  99         } timers[HPET_TIMER_NUM]; /**< Set of HPET timers. */
 100 };
 101
 102 /* Mmap'd hpet registers */
 103 static volatile struct eal_hpet_regs *eal_hpet = NULL;
 104
 105 /* Period at which the HPET counter increments in
 106  * femtoseconds (10^-15 seconds). */
 107 static uint32_t eal_hpet_resolution_fs = 0;
 108
 109 /* Frequency of the HPET counter in Hz */
 110 static uint64_t eal_hpet_resolution_hz = 0;
 111
 112 /* Incremented 4 times during one 32bits hpet full count */
 113 static uint32_t eal_hpet_msb;
 114
 115 static pthread_t msb_inc_thread_id;
 116
 117 /*
 118  * This function runs on a specific thread to update a global variable
 119  * containing used to process MSB of the HPET (unfortunatelly, we need
 120  * this because hpet is 32 bits by default under linux).
 121  */
 122 static void
 123 hpet_msb_inc(__attribute__((unused)) void *arg)
 124 {
 125         uint32_t t;
 126
 127         while (1) {
 128                 t = (eal_hpet->counter_l >> 30);
 129                 if (t != (eal_hpet_msb & 3))
 130                         eal_hpet_msb ++;
 131                 sleep(10);
 132         }
 133 }
 134
 135 uint64_t
 136 rte_get_hpet_hz(void)
 137 {
 138         if(internal_config.no_hpet)
 139                 rte_panic("Error, HPET called, but no HPET present\n");
 140
 141         return eal_hpet_resolution_hz;
 142 }
 143
 144 uint64_t
 145 rte_get_hpet_cycles(void)
 146 {
 147         uint32_t t, msb;
 148         uint64_t ret;
 149
 150         if(internal_config.no_hpet)
 151                 rte_panic("Error, HPET called, but no HPET present\n");
 152
 153         t = eal_hpet->counter_l;
 154         msb = eal_hpet_msb;
 155         ret = (msb + 2 - (t >> 30)) / 4;
 156         ret <<= 32;
 157         ret += t;
 158         return ret;
 159 }
 160
 161 #endif
 162
 163
 164 void
 165 rte_delay_us(unsigned us)
 166 {
 167         const uint64_t start = rte_get_timer_cycles();
 168         const uint64_t ticks = (uint64_t)us * rte_get_timer_hz() / 1E6;
 169         while ((rte_get_timer_cycles() - start) < ticks)
 170                 rte_pause();
 171 }
 172
 173 uint64_t
 174 rte_get_tsc_hz(void)
 175 {
 176         return eal_tsc_resolution_hz;
 177 }
 178
 179
 180 #ifdef RTE_LIBEAL_USE_HPET
 181 /*
 182  * Open and mmap /dev/hpet (high precision event timer) that will
 183  * provide our time reference.
 184  */
 185 int
 186 rte_eal_hpet_init(int make_default)
 187 {
 188         int fd, ret;
 189
 190         if (internal_config.no_hpet) {
 191                 RTE_LOG(INFO, EAL, "HPET is disabled\n");
 192                 return -1;
 193         }
 194
 195         fd = open(DEV_HPET, O_RDONLY);
 196         if (fd < 0) {
 197                 RTE_LOG(ERR, EAL, "ERROR: Cannot open "DEV_HPET": %s!\n",
 198                         strerror(errno));
 199                 internal_config.no_hpet = 1;
 200                 return -1;
 201         }
 202         eal_hpet = mmap(NULL, 1024, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
 203         if (eal_hpet == MAP_FAILED) {
 204                 RTE_LOG(ERR, EAL, "ERROR: Cannot mmap "DEV_HPET"!\n"
 205                                 "Please enable CONFIG_HPET_MMAP in your kernel configuration "
 206                                 "to allow HPET support.\n"
 207                                 "To run without using HPET, set CONFIG_RTE_LIBEAL_USE_HPET=n "
 208                                 "in your build configuration or use '--no-hpet' EAL flag.\n");
 209                 close(fd);
 210                 internal_config.no_hpet = 1;
 211                 return -1;
 212         }
 213         close(fd);
 214
 215         eal_hpet_resolution_fs = (uint32_t)((eal_hpet->capabilities &
 216                                         CLK_PERIOD_MASK) >>
 217                                         CLK_PERIOD_SHIFT);
 218
 219         eal_hpet_resolution_hz = (1000ULL*1000ULL*1000ULL*1000ULL*1000ULL) /
 220                 (uint64_t)eal_hpet_resolution_fs;
 221
 222         RTE_LOG(INFO, EAL, "HPET frequency is ~%"PRIu64" kHz\n",
 223                         eal_hpet_resolution_hz/1000);
 224
 225         eal_hpet_msb = (eal_hpet->counter_l >> 30);
 226
 227         /* create a thread that will increment a global variable for
 228          * msb (hpet is 32 bits by default under linux) */
 229         ret = pthread_create(&msb_inc_thread_id, NULL,
 230                         (void *(*)(void *))hpet_msb_inc, NULL);
 231         if (ret < 0) {
 232                 RTE_LOG(ERR, EAL, "ERROR: Cannot create HPET timer thread!\n");
 233                 internal_config.no_hpet = 1;
 234                 return -1;
 235         }
 236
 237         if (make_default)
 238                 eal_timer_source = EAL_TIMER_HPET;
 239         return 0;
 240 }
 241 #endif
 242
 243 static void
 244 check_tsc_flags(void)
 245 {
 246         char line[512];
 247         FILE *stream;
 248
 249         stream = fopen("/proc/cpuinfo", "r");
 250         if (!stream) {
 251                 RTE_LOG(WARNING, EAL, "WARNING: Unable to open /proc/cpuinfo\n");
 252                 return;
 253         }
 254
 255         while (fgets(line, sizeof line, stream)) {
 256                 char *constant_tsc;
 257                 char *nonstop_tsc;
 258
 259                 if (strncmp(line, "flags", 5) != 0)
 260                         continue;
 261
 262                 constant_tsc = strstr(line, "constant_tsc");
 263                 nonstop_tsc = strstr(line, "nonstop_tsc");
 264                 if (!constant_tsc || !nonstop_tsc)
 265                         RTE_LOG(WARNING, EAL,
 266                                 "WARNING: cpu flags "
 267                                 "constant_tsc=%s "
 268                                 "nonstop_tsc=%s "
 269                                 "-> using unreliable clock cycles !\n",
 270                                 constant_tsc ? "yes":"no",
 271                                 nonstop_tsc ? "yes":"no");
 272                 break;
 273         }
 274
 275         fclose(stream);
 276 }
 277
 278 static int
 279 set_tsc_freq_from_clock(void)
 280 {
 281 #ifdef CLOCK_MONOTONIC_RAW
 282 #define NS_PER_SEC 1E9
 283
 284         struct timespec sleeptime = {.tv_nsec = 5E8 }; /* 1/2 second */
 285
 286         struct timespec t_start, t_end;
 287
 288         if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &t_start) == 0) {
 289                 uint64_t ns, end, start = rte_rdtsc();
 290                 nanosleep(&sleeptime,NULL);
 291                 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &t_end);
 292                 end = rte_rdtsc();
 293                 ns = ((t_end.tv_sec - t_start.tv_sec) * NS_PER_SEC);
 294                 ns += (t_end.tv_nsec - t_start.tv_nsec);
 295
 296                 double secs = (double)ns/NS_PER_SEC;
 297                 eal_tsc_resolution_hz = (uint64_t)((end - start)/secs);
 298                 return 0;
 299         }
 300 #endif
 301         return -1;
 302 }
 303
 304 static void
 305 set_tsc_freq_fallback(void)
 306 {
 307         RTE_LOG(WARNING, EAL, "WARNING: clock_gettime cannot use "
 308                         "CLOCK_MONOTONIC_RAW and HPET is not available"
 309                         " - clock timings may be less accurate.\n");
 310         /* assume that the sleep(1) will sleep for 1 second */
 311         uint64_t start = rte_rdtsc();
 312         sleep(1);
 313         eal_tsc_resolution_hz = rte_rdtsc() - start;
 314 }
 315 /*
 316  * This function measures the TSC frequency. It uses a variety of approaches.
 317  *
 318  * 1. If kernel provides CLOCK_MONOTONIC_RAW we use that to tune the TSC value
 319  * 2. If kernel does not provide that, and we have HPET support, tune using HPET
 320  * 3. Lastly, if neither of the above can be used, just sleep for 1 second and
 321  * tune off that, printing a warning about inaccuracy of timing
 322  */
 323 static void
 324 set_tsc_freq(void)
 325 {
 326         if (set_tsc_freq_from_clock() < 0)
 327                 set_tsc_freq_fallback();
 328
 329         RTE_LOG(INFO, EAL, "TSC frequency is ~%"PRIu64" KHz\n",
 330                         eal_tsc_resolution_hz/1000);
 331 }
 332
 333 int
 334 rte_eal_timer_init(void)
 335 {
 336
 337         eal_timer_source = EAL_TIMER_TSC;
 338
 339         set_tsc_freq();
 340         check_tsc_flags();
 341         return 0;
 342 }