libcfs/libcfs/linux/linux-cpu.c

   1 /*
   2  * GPL HEADER START
   3  *
   4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
   8  * as published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
  14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * version 2 along with this program; if not, write to the
  18  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  19  * Boston, MA 021110-1307, USA
  20  *
  21  * GPL HEADER END
  22  */
  23 /*
  24  * Copyright (c) 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
  25  *
  26  * Copyright (c) 2012, 2014, Intel Corporation.
  27  */
  28 /*
  29  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
  30  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
  31  *
  32  * Author: liang@whamcloud.com
  33  */
  34
  35 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_LNET
  36
  37 #include <linux/cpu.h>
  38 #include <linux/sched.h>
  39 #include <libcfs/libcfs.h>
  40
  41 #ifdef CONFIG_SMP
  42
  43 /**
  44  * modparam for setting number of partitions
  45  *
  46  *  0 : estimate best value based on cores or NUMA nodes
  47  *  1 : disable multiple partitions
  48  * >1 : specify number of partitions
  49  */
  50 static int      cpu_npartitions;
  51 CFS_MODULE_PARM(cpu_npartitions, "i", int, 0444, "# of CPU partitions");
  52
  53 /**
  54  * modparam for setting CPU partitions patterns:
  55  *
  56  * i.e: "0[0,1,2,3] 1[4,5,6,7]", number before bracket is CPU partition ID,
  57  *      number in bracket is processor ID (core or HT)
  58  *
  59  * i.e: "N 0[0,1] 1[2,3]" the first character 'N' means numbers in bracket
  60  *       are NUMA node ID, number before bracket is CPU partition ID.
  61  *
  62  * i.e: "N", shortcut expression to create CPT from NUMA & CPU topology
  63  *
  64  * NB: If user specified cpu_pattern, cpu_npartitions will be ignored
  65  */
  66 static char     *cpu_pattern = "";
  67 CFS_MODULE_PARM(cpu_pattern, "s", charp, 0444, "CPU partitions pattern");
  68
  69 struct cfs_cpt_data {
  70         /* serialize hotplug etc */
  71         spinlock_t              cpt_lock;
  72         /* reserved for hotplug */
  73         unsigned long           cpt_version;
  74         /* mutex to protect cpt_cpumask */
  75         struct mutex            cpt_mutex;
  76         /* scratch buffer for set/unset_node */
  77         cpumask_t               *cpt_cpumask;
  78 };
  79
  80 static struct cfs_cpt_data      cpt_data;
  81
  82 void
  83 cfs_cpu_core_siblings(int cpu, cpumask_t *mask)
  84 {
  85         /* return cpumask of cores in the same socket */
  86         cpumask_copy(mask, topology_core_cpumask(cpu));
  87 }
  88 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpu_core_siblings);
  89
  90 /* return number of cores in the same socket of \a cpu */
  91 int
  92 cfs_cpu_core_nsiblings(int cpu)
  93 {
  94         int     num;
  95
  96         mutex_lock(&cpt_data.cpt_mutex);
  97
  98         cfs_cpu_core_siblings(cpu, cpt_data.cpt_cpumask);
  99         num = cpus_weight(*cpt_data.cpt_cpumask);
 100
 101         mutex_unlock(&cpt_data.cpt_mutex);
 102
 103         return num;
 104 }
 105 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpu_core_nsiblings);
 106
 107 /* return cpumask of HTs in the same core */
 108 void
 109 cfs_cpu_ht_siblings(int cpu, cpumask_t *mask)
 110 {
 111         cpumask_copy(mask, topology_thread_cpumask(cpu));
 112 }
 113 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpu_ht_siblings);
 114
 115 /* return number of HTs in the same core of \a cpu */
 116 int
 117 cfs_cpu_ht_nsiblings(int cpu)
 118 {
 119         int     num;
 120
 121         num = cpus_weight(*topology_thread_cpumask(cpu));
 122
 123         return num;
 124 }
 125 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpu_ht_nsiblings);
 126
 127 void
 128 cfs_node_to_cpumask(int node, cpumask_t *mask)
 129 {
 130         const cpumask_t *tmp = cpumask_of_node(node);
 131
 132         if (tmp != NULL)
 133                 cpumask_copy(mask, tmp);
 134         else
 135                 cpumask_clear(mask);
 136 }
 137 EXPORT_SYMBOL(cfs_node_to_cpumask);
 138
 139 void
 140 cfs_cpt_table_free(struct cfs_cpt_table *cptab)
 141 {
 142         int     i;
 143
 144         if (cptab->ctb_cpu2cpt != NULL) {
 145                 LIBCFS_FREE(cptab->ctb_cpu2cpt,
 146                             num_possible_cpus() *
 147                             sizeof(cptab->ctb_cpu2cpt[0]));
 148         }
 149
 150         for (i = 0; cptab->ctb_parts != NULL && i < cptab->ctb_nparts; i++) {
 151                 struct cfs_cpu_partition *part = &cptab->ctb_parts[i];
 152
 153                 if (part->cpt_nodemask != NULL) {
 154                         LIBCFS_FREE(part->cpt_nodemask,
 155                                     sizeof(*part->cpt_nodemask));
 156                 }
 157
 158                 if (part->cpt_cpumask != NULL)
 159                         LIBCFS_FREE(part->cpt_cpumask, cpumask_size());
 160         }
 161
 162         if (cptab->ctb_parts != NULL) {
 163                 LIBCFS_FREE(cptab->ctb_parts,
 164                             cptab->ctb_nparts * sizeof(cptab->ctb_parts[0]));
 165         }
 166
 167         if (cptab->ctb_nodemask != NULL)
 168                 LIBCFS_FREE(cptab->ctb_nodemask, sizeof(*cptab->ctb_nodemask));
 169         if (cptab->ctb_cpumask != NULL)
 170                 LIBCFS_FREE(cptab->ctb_cpumask, cpumask_size());
 171
 172         LIBCFS_FREE(cptab, sizeof(*cptab));
 173 }
 174 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_table_free);
 175
 176 struct cfs_cpt_table *
 177 cfs_cpt_table_alloc(unsigned int ncpt)
 178 {
 179         struct cfs_cpt_table *cptab;
 180         int     i;
 181
 182         LIBCFS_ALLOC(cptab, sizeof(*cptab));
 183         if (cptab == NULL)
 184                 return NULL;
 185
 186         cptab->ctb_nparts = ncpt;
 187
 188         LIBCFS_ALLOC(cptab->ctb_cpumask, cpumask_size());
 189         LIBCFS_ALLOC(cptab->ctb_nodemask, sizeof(*cptab->ctb_nodemask));
 190
 191         if (cptab->ctb_cpumask == NULL || cptab->ctb_nodemask == NULL)
 192                 goto failed;
 193
 194         LIBCFS_ALLOC(cptab->ctb_cpu2cpt,
 195                      num_possible_cpus() * sizeof(cptab->ctb_cpu2cpt[0]));
 196         if (cptab->ctb_cpu2cpt == NULL)
 197                 goto failed;
 198
 199         memset(cptab->ctb_cpu2cpt, -1,
 200                num_possible_cpus() * sizeof(cptab->ctb_cpu2cpt[0]));
 201
 202         LIBCFS_ALLOC(cptab->ctb_parts, ncpt * sizeof(cptab->ctb_parts[0]));
 203         if (cptab->ctb_parts == NULL)
 204                 goto failed;
 205
 206         for (i = 0; i < ncpt; i++) {
 207                 struct cfs_cpu_partition *part = &cptab->ctb_parts[i];
 208
 209                 LIBCFS_ALLOC(part->cpt_cpumask, cpumask_size());
 210                 LIBCFS_ALLOC(part->cpt_nodemask, sizeof(*part->cpt_nodemask));
 211                 if (part->cpt_cpumask == NULL || part->cpt_nodemask == NULL)
 212                         goto failed;
 213         }
 214
 215         spin_lock(&cpt_data.cpt_lock);
 216         /* Reserved for hotplug */
 217         cptab->ctb_version = cpt_data.cpt_version;
 218         spin_unlock(&cpt_data.cpt_lock);
 219
 220         return cptab;
 221
 222  failed:
 223         cfs_cpt_table_free(cptab);
 224         return NULL;
 225 }
 226 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_table_alloc);
 227
 228 int
 229 cfs_cpt_table_print(struct cfs_cpt_table *cptab, char *buf, int len)
 230 {
 231         char    *tmp = buf;
 232         int     rc = 0;
 233         int     i;
 234         int     j;
 235
 236         for (i = 0; i < cptab->ctb_nparts; i++) {
 237                 if (len > 0) {
 238                         rc = snprintf(tmp, len, "%d\t: ", i);
 239                         len -= rc;
 240                 }
 241
 242                 if (len <= 0) {
 243                         rc = -EFBIG;
 244                         goto out;
 245                 }
 246
 247                 tmp += rc;
 248                 for_each_cpu_mask(j, *cptab->ctb_parts[i].cpt_cpumask) {
 249                         rc = snprintf(tmp, len, "%d ", j);
 250                         len -= rc;
 251                         if (len <= 0) {
 252                                 rc = -EFBIG;
 253                                 goto out;
 254                         }
 255                         tmp += rc;
 256                 }
 257
 258                 *tmp = '\n';
 259                 tmp++;
 260                 len--;
 261         }
 262
 263  out:
 264         if (rc < 0)
 265                 return rc;
 266
 267         return tmp - buf;
 268 }
 269 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_table_print);
 270
 271 int
 272 cfs_cpt_number(struct cfs_cpt_table *cptab)
 273 {
 274         return cptab->ctb_nparts;
 275 }
 276 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_number);
 277
 278 int
 279 cfs_cpt_weight(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt)
 280 {
 281         LASSERT(cpt == CFS_CPT_ANY || (cpt >= 0 && cpt < cptab->ctb_nparts));
 282
 283         return cpt == CFS_CPT_ANY ?
 284                cpus_weight(*cptab->ctb_cpumask) :
 285                cpus_weight(*cptab->ctb_parts[cpt].cpt_cpumask);
 286 }
 287 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_weight);
 288
 289 int
 290 cfs_cpt_online(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt)
 291 {
 292         LASSERT(cpt == CFS_CPT_ANY || (cpt >= 0 && cpt < cptab->ctb_nparts));
 293
 294         return cpt == CFS_CPT_ANY ?
 295                any_online_cpu(*cptab->ctb_cpumask) != NR_CPUS :
 296                any_online_cpu(*cptab->ctb_parts[cpt].cpt_cpumask) != NR_CPUS;
 297 }
 298 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_online);
 299
 300 cpumask_t *
 301 cfs_cpt_cpumask(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt)
 302 {
 303         LASSERT(cpt == CFS_CPT_ANY || (cpt >= 0 && cpt < cptab->ctb_nparts));
 304
 305         return cpt == CFS_CPT_ANY ?
 306                cptab->ctb_cpumask : cptab->ctb_parts[cpt].cpt_cpumask;
 307 }
 308 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_cpumask);
 309
 310 nodemask_t *
 311 cfs_cpt_nodemask(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt)
 312 {
 313         LASSERT(cpt == CFS_CPT_ANY || (cpt >= 0 && cpt < cptab->ctb_nparts));
 314
 315         return cpt == CFS_CPT_ANY ?
 316                cptab->ctb_nodemask : cptab->ctb_parts[cpt].cpt_nodemask;
 317 }
 318 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_nodemask);
 319
 320 int
 321 cfs_cpt_set_cpu(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt, int cpu)
 322 {
 323         int     node;
 324
 325         LASSERT(cpt >= 0 && cpt < cptab->ctb_nparts);
 326
 327         if (cpu < 0 || cpu >= NR_CPUS || !cpu_online(cpu)) {
 328                 CDEBUG(D_INFO, "CPU %d is invalid or it's offline\n", cpu);
 329                 return 0;
 330         }
 331
 332         if (cptab->ctb_cpu2cpt[cpu] != -1) {
 333                 CDEBUG(D_INFO, "CPU %d is already in partition %d\n",
 334                        cpu, cptab->ctb_cpu2cpt[cpu]);
 335                 return 0;
 336         }
 337
 338         cptab->ctb_cpu2cpt[cpu] = cpt;
 339
 340         LASSERT(!cpu_isset(cpu, *cptab->ctb_cpumask));
 341         LASSERT(!cpu_isset(cpu, *cptab->ctb_parts[cpt].cpt_cpumask));
 342
 343         cpu_set(cpu, *cptab->ctb_cpumask);
 344         cpu_set(cpu, *cptab->ctb_parts[cpt].cpt_cpumask);
 345
 346         node = cpu_to_node(cpu);
 347
 348         /* first CPU of @node in this CPT table */
 349         if (!node_isset(node, *cptab->ctb_nodemask))
 350                 node_set(node, *cptab->ctb_nodemask);
 351
 352         /* first CPU of @node in this partition */
 353         if (!node_isset(node, *cptab->ctb_parts[cpt].cpt_nodemask))
 354                 node_set(node, *cptab->ctb_parts[cpt].cpt_nodemask);
 355
 356         return 1;
 357 }
 358 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_set_cpu);
 359
 360 void
 361 cfs_cpt_unset_cpu(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt, int cpu)
 362 {
 363         int     node;
 364         int     i;
 365
 366         LASSERT(cpt == CFS_CPT_ANY || (cpt >= 0 && cpt < cptab->ctb_nparts));
 367
 368         if (cpu < 0 || cpu >= NR_CPUS) {
 369                 CDEBUG(D_INFO, "Invalid CPU id %d\n", cpu);
 370                 return;
 371         }
 372
 373         if (cpt == CFS_CPT_ANY) {
 374                 /* caller doesn't know the partition ID */
 375                 cpt = cptab->ctb_cpu2cpt[cpu];
 376                 if (cpt < 0) { /* not set in this CPT-table */
 377                         CDEBUG(D_INFO, "Try to unset cpu %d which is "
 378                                        "not in CPT-table %p\n", cpt, cptab);
 379                         return;
 380                 }
 381
 382         } else if (cpt != cptab->ctb_cpu2cpt[cpu]) {
 383                 CDEBUG(D_INFO,
 384                        "CPU %d is not in cpu-partition %d\n", cpu, cpt);
 385                 return;
 386         }
 387
 388         LASSERT(cpu_isset(cpu, *cptab->ctb_parts[cpt].cpt_cpumask));
 389         LASSERT(cpu_isset(cpu, *cptab->ctb_cpumask));
 390
 391         cpu_clear(cpu, *cptab->ctb_parts[cpt].cpt_cpumask);
 392         cpu_clear(cpu, *cptab->ctb_cpumask);
 393         cptab->ctb_cpu2cpt[cpu] = -1;
 394
 395         node = cpu_to_node(cpu);
 396
 397         LASSERT(node_isset(node, *cptab->ctb_parts[cpt].cpt_nodemask));
 398         LASSERT(node_isset(node, *cptab->ctb_nodemask));
 399
 400         for_each_cpu_mask(i, *cptab->ctb_parts[cpt].cpt_cpumask) {
 401                 /* this CPT has other CPU belonging to this node? */
 402                 if (cpu_to_node(i) == node)
 403                         break;
 404         }
 405
 406         if (i == NR_CPUS)
 407                 node_clear(node, *cptab->ctb_parts[cpt].cpt_nodemask);
 408
 409         for_each_cpu_mask(i, *cptab->ctb_cpumask) {
 410                 /* this CPT-table has other CPU belonging to this node? */
 411                 if (cpu_to_node(i) == node)
 412                         break;
 413         }
 414
 415         if (i == NR_CPUS)
 416                 node_clear(node, *cptab->ctb_nodemask);
 417
 418         return;
 419 }
 420 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_unset_cpu);
 421
 422 int
 423 cfs_cpt_set_cpumask(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt, cpumask_t *mask)
 424 {
 425         int     i;
 426
 427         if (cpus_weight(*mask) == 0 || any_online_cpu(*mask) == NR_CPUS) {
 428                 CDEBUG(D_INFO, "No online CPU is found in the CPU mask "
 429                                "for CPU partition %d\n", cpt);
 430                 return 0;
 431         }
 432
 433         for_each_cpu_mask(i, *mask) {
 434                 if (!cfs_cpt_set_cpu(cptab, cpt, i))
 435                         return 0;
 436         }
 437
 438         return 1;
 439 }
 440 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_set_cpumask);
 441
 442 void
 443 cfs_cpt_unset_cpumask(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt, cpumask_t *mask)
 444 {
 445         int     i;
 446
 447         for_each_cpu_mask(i, *mask)
 448                 cfs_cpt_unset_cpu(cptab, cpt, i);
 449 }
 450 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_unset_cpumask);
 451
 452 int
 453 cfs_cpt_set_node(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt, int node)
 454 {
 455         cpumask_t       *mask;
 456         int             rc;
 457
 458         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES) {
 459                 CDEBUG(D_INFO,
 460                        "Invalid NUMA id %d for CPU partition %d\n", node, cpt);
 461                 return 0;
 462         }
 463
 464         mutex_lock(&cpt_data.cpt_mutex);
 465
 466         mask = cpt_data.cpt_cpumask;
 467         cfs_node_to_cpumask(node, mask);
 468
 469         rc = cfs_cpt_set_cpumask(cptab, cpt, mask);
 470
 471         mutex_unlock(&cpt_data.cpt_mutex);
 472
 473         return rc;
 474 }
 475 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_set_node);
 476
 477 void
 478 cfs_cpt_unset_node(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt, int node)
 479 {
 480         cpumask_t *mask;
 481
 482         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES) {
 483                 CDEBUG(D_INFO,
 484                        "Invalid NUMA id %d for CPU partition %d\n", node, cpt);
 485                 return;
 486         }
 487
 488         mutex_lock(&cpt_data.cpt_mutex);
 489
 490         mask = cpt_data.cpt_cpumask;
 491         cfs_node_to_cpumask(node, mask);
 492
 493         cfs_cpt_unset_cpumask(cptab, cpt, mask);
 494
 495         mutex_unlock(&cpt_data.cpt_mutex);
 496 }
 497 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_unset_node);
 498
 499 int
 500 cfs_cpt_set_nodemask(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt, nodemask_t *mask)
 501 {
 502         int     i;
 503
 504         for_each_node_mask(i, *mask) {
 505                 if (!cfs_cpt_set_node(cptab, cpt, i))
 506                         return 0;
 507         }
 508
 509         return 1;
 510 }
 511 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_set_nodemask);
 512
 513 void
 514 cfs_cpt_unset_nodemask(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt, nodemask_t *mask)
 515 {
 516         int     i;
 517
 518         for_each_node_mask(i, *mask)
 519                 cfs_cpt_unset_node(cptab, cpt, i);
 520 }
 521 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_unset_nodemask);
 522
 523 void
 524 cfs_cpt_clear(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt)
 525 {
 526         int     last;
 527         int     i;
 528
 529         if (cpt == CFS_CPT_ANY) {
 530                 last = cptab->ctb_nparts - 1;
 531                 cpt = 0;
 532         } else {
 533                 last = cpt;
 534         }
 535
 536         for (; cpt <= last; cpt++) {
 537                 for_each_cpu_mask(i, *cptab->ctb_parts[cpt].cpt_cpumask)
 538                         cfs_cpt_unset_cpu(cptab, cpt, i);
 539         }
 540 }
 541 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_clear);
 542
 543 int
 544 cfs_cpt_spread_node(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt)
 545 {
 546         nodemask_t      *mask;
 547         int             weight;
 548         int             rotor;
 549         int             node;
 550
 551         /* convert CPU partition ID to HW node id */
 552
 553         if (cpt < 0 || cpt >= cptab->ctb_nparts) {
 554                 mask = cptab->ctb_nodemask;
 555                 rotor = cptab->ctb_spread_rotor++;
 556         } else {
 557                 mask = cptab->ctb_parts[cpt].cpt_nodemask;
 558                 rotor = cptab->ctb_parts[cpt].cpt_spread_rotor++;
 559         }
 560
 561         weight = nodes_weight(*mask);
 562         LASSERT(weight > 0);
 563
 564         rotor %= weight;
 565
 566         for_each_node_mask(node, *mask) {
 567                 if (rotor-- == 0)
 568                         return node;
 569         }
 570
 571         LBUG();
 572         return 0;
 573 }
 574 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_spread_node);
 575
 576 int
 577 cfs_cpt_current(struct cfs_cpt_table *cptab, int remap)
 578 {
 579         int     cpu = smp_processor_id();
 580         int     cpt = cptab->ctb_cpu2cpt[cpu];
 581
 582         if (cpt < 0) {
 583                 if (!remap)
 584                         return cpt;
 585
 586                 /* don't return negative value for safety of upper layer,
 587                  * instead we shadow the unknown cpu to a valid partition ID */
 588                 cpt = cpu % cptab->ctb_nparts;
 589         }
 590
 591         return cpt;
 592 }
 593 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_current);
 594
 595 int
 596 cfs_cpt_of_cpu(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpu)
 597 {
 598         LASSERT(cpu >= 0 && cpu < NR_CPUS);
 599
 600         return cptab->ctb_cpu2cpt[cpu];
 601 }
 602 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_of_cpu);
 603
 604 int
 605 cfs_cpt_bind(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt)
 606 {
 607         cpumask_t       *cpumask;
 608         nodemask_t      *nodemask;
 609         int             rc;
 610         int             i;
 611
 612         LASSERT(cpt == CFS_CPT_ANY || (cpt >= 0 && cpt < cptab->ctb_nparts));
 613
 614         if (cpt == CFS_CPT_ANY) {
 615                 cpumask = cptab->ctb_cpumask;
 616                 nodemask = cptab->ctb_nodemask;
 617         } else {
 618                 cpumask = cptab->ctb_parts[cpt].cpt_cpumask;
 619                 nodemask = cptab->ctb_parts[cpt].cpt_nodemask;
 620         }
 621
 622         if (any_online_cpu(*cpumask) == NR_CPUS) {
 623                 CERROR("No online CPU found in CPU partition %d, did someone "
 624                        "do CPU hotplug on system? You might need to reload "
 625                        "Lustre modules to keep system working well.\n", cpt);
 626                 return -EINVAL;
 627         }
 628
 629         for_each_online_cpu(i) {
 630                 if (cpu_isset(i, *cpumask))
 631                         continue;
 632
 633                 rc = set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
 634                 set_mems_allowed(*nodemask);
 635                 if (rc == 0)
 636                         schedule(); /* switch to allowed CPU */
 637
 638                 return rc;
 639         }
 640
 641         /* don't need to set affinity because all online CPUs are covered */
 642         return 0;
 643 }
 644 EXPORT_SYMBOL(cfs_cpt_bind);
 645
 646 /**
 647  * Choose max to \a number CPUs from \a node and set them in \a cpt.
 648  * We always prefer to choose CPU in the same core/socket.
 649  */
 650 static int
 651 cfs_cpt_choose_ncpus(struct cfs_cpt_table *cptab, int cpt,
 652                      cpumask_t *node, int number)
 653 {
 654         cpumask_t       *socket = NULL;
 655         cpumask_t       *core = NULL;
 656         int             rc = 0;
 657         int             cpu;
 658
 659         LASSERT(number > 0);
 660
 661         if (number >= cpus_weight(*node)) {
 662                 while (!cpus_empty(*node)) {
 663                         cpu = first_cpu(*node);
 664
 665                         rc = cfs_cpt_set_cpu(cptab, cpt, cpu);
 666                         if (!rc)
 667                                 return -EINVAL;
 668                         cpu_clear(cpu, *node);
 669                 }
 670                 return 0;
 671         }
 672
 673         /* allocate scratch buffer */
 674         LIBCFS_ALLOC(socket, cpumask_size());
 675         LIBCFS_ALLOC(core, cpumask_size());
 676         if (socket == NULL || core == NULL) {
 677                 rc = -ENOMEM;
 678                 goto out;
 679         }
 680
 681         while (!cpus_empty(*node)) {
 682                 cpu = first_cpu(*node);
 683
 684                 /* get cpumask for cores in the same socket */
 685                 cfs_cpu_core_siblings(cpu, socket);
 686                 cpus_and(*socket, *socket, *node);
 687
 688                 LASSERT(!cpus_empty(*socket));
 689
 690                 while (!cpus_empty(*socket)) {
 691                         int     i;
 692
 693                         /* get cpumask for hts in the same core */
 694                         cfs_cpu_ht_siblings(cpu, core);
 695                         cpus_and(*core, *core, *node);
 696
 697                         LASSERT(!cpus_empty(*core));
 698
 699                         for_each_cpu_mask(i, *core) {
 700                                 cpu_clear(i, *socket);
 701                                 cpu_clear(i, *node);
 702
 703                                 rc = cfs_cpt_set_cpu(cptab, cpt, i);
 704                                 if (!rc) {
 705                                         rc = -EINVAL;
 706                                         goto out;
 707                                 }
 708
 709                                 if (--number == 0)
 710                                         goto out;
 711                         }
 712                         cpu = first_cpu(*socket);
 713                 }
 714         }
 715
 716  out:
 717         if (socket != NULL)
 718                 LIBCFS_FREE(socket, cpumask_size());
 719         if (core != NULL)
 720                 LIBCFS_FREE(core, cpumask_size());
 721         return rc;
 722 }
 723
 724 #define CPT_WEIGHT_MIN  4u
 725
 726 static unsigned int
 727 cfs_cpt_num_estimate(void)
 728 {
 729         unsigned nnode = num_online_nodes();
 730         unsigned ncpu  = num_online_cpus();
 731         unsigned ncpt;
 732
 733         if (ncpu <= CPT_WEIGHT_MIN) {
 734                 ncpt = 1;
 735                 goto out;
 736         }
 737
 738         /* generate reasonable number of CPU partitions based on total number
 739          * of CPUs, Preferred N should be power2 and match this condition:
 740          * 2 * (N - 1)^2 < NCPUS <= 2 * N^2 */
 741         for (ncpt = 2; ncpu > 2 * ncpt * ncpt; ncpt <<= 1) {}
 742
 743         if (ncpt <= nnode) { /* fat numa system */
 744                 while (nnode > ncpt)
 745                         nnode >>= 1;
 746
 747         } else { /* ncpt > nnode */
 748                 while ((nnode << 1) <= ncpt)
 749                         nnode <<= 1;
 750         }
 751
 752         ncpt = nnode;
 753
 754  out:
 755 #if (BITS_PER_LONG == 32)
 756         /* config many CPU partitions on 32-bit system could consume
 757          * too much memory */
 758         ncpt = min(2U, ncpt);
 759 #endif
 760         while (ncpu % ncpt != 0)
 761                 ncpt--; /* worst case is 1 */
 762
 763         return ncpt;
 764 }
 765
 766 static struct cfs_cpt_table *
 767 cfs_cpt_table_create(int ncpt)
 768 {
 769         struct cfs_cpt_table *cptab = NULL;
 770         cpumask_t       *mask = NULL;
 771         int             cpt = 0;
 772         int             num;
 773         int             rc;
 774         int             i;
 775
 776         rc = cfs_cpt_num_estimate();
 777         if (ncpt <= 0)
 778                 ncpt = rc;
 779
 780         if (ncpt > num_online_cpus() || ncpt > 4 * rc) {
 781                 CWARN("CPU partition number %d is larger than suggested "
 782                       "value (%d), your system may have performance"
 783                       "issue or run out of memory while under pressure\n",
 784                       ncpt, rc);
 785         }
 786
 787         if (num_online_cpus() % ncpt != 0) {
 788                 CERROR("CPU number %d is not multiple of cpu_npartition %d, "
 789                        "please try different cpu_npartitions value or"
 790                        "set pattern string by cpu_pattern=STRING\n",
 791                        (int)num_online_cpus(), ncpt);
 792                 goto failed;
 793         }
 794
 795         cptab = cfs_cpt_table_alloc(ncpt);
 796         if (cptab == NULL) {
 797                 CERROR("Failed to allocate CPU map(%d)\n", ncpt);
 798                 goto failed;
 799         }
 800
 801         num = num_online_cpus() / ncpt;
 802         if (num == 0) {
 803                 CERROR("CPU changed while setting CPU partition\n");
 804                 goto failed;
 805         }
 806
 807         LIBCFS_ALLOC(mask, cpumask_size());
 808         if (mask == NULL) {
 809                 CERROR("Failed to allocate scratch cpumask\n");
 810                 goto failed;
 811         }
 812
 813         for_each_online_node(i) {
 814                 cfs_node_to_cpumask(i, mask);
 815
 816                 while (!cpus_empty(*mask)) {
 817                         struct cfs_cpu_partition *part;
 818                         int    n;
 819
 820                         /* Each emulated NUMA node has all allowed CPUs in
 821                          * the mask.
 822                          * End loop when all partitions have assigned CPUs.
 823                          */
 824                         if (cpt == ncpt)
 825                                 break;
 826
 827                         part = &cptab->ctb_parts[cpt];
 828
 829                         n = num - cpus_weight(*part->cpt_cpumask);
 830                         LASSERT(n > 0);
 831
 832                         rc = cfs_cpt_choose_ncpus(cptab, cpt, mask, n);
 833                         if (rc < 0)
 834                                 goto failed;
 835
 836                         LASSERT(num >= cpus_weight(*part->cpt_cpumask));
 837                         if (num == cpus_weight(*part->cpt_cpumask))
 838                                 cpt++;
 839                 }
 840         }
 841
 842         if (cpt != ncpt ||
 843             num != cpus_weight(*cptab->ctb_parts[ncpt - 1].cpt_cpumask)) {
 844                 CERROR("Expect %d(%d) CPU partitions but got %d(%d), "
 845                        "CPU hotplug/unplug while setting?\n",
 846                        cptab->ctb_nparts, num, cpt,
 847                        cpus_weight(*cptab->ctb_parts[ncpt - 1].cpt_cpumask));
 848                 goto failed;
 849         }
 850
 851         LIBCFS_FREE(mask, cpumask_size());
 852
 853         return cptab;
 854
 855  failed:
 856         CERROR("Failed to setup CPU-partition-table with %d "
 857                "CPU-partitions, online HW nodes: %d, HW cpus: %d.\n",
 858                ncpt, num_online_nodes(), num_online_cpus());
 859
 860         if (mask != NULL)
 861                 LIBCFS_FREE(mask, cpumask_size());
 862
 863         if (cptab != NULL)
 864                 cfs_cpt_table_free(cptab);
 865
 866         return NULL;
 867 }
 868
 869 static struct cfs_cpt_table *
 870 cfs_cpt_table_create_pattern(char *pattern)
 871 {
 872         struct cfs_cpt_table    *cptab;
 873         char                    *str;
 874         int                     node    = 0;
 875         int                     ncpt    = 0;
 876         int                     high;
 877         int                     cpt;
 878         int                     rc;
 879         int                     c;
 880         int                     i;
 881
 882         str = cfs_trimwhite(pattern);
 883         if (*str == 'n' || *str == 'N') {
 884                 pattern = str + 1;
 885                 if (*pattern != '\0') {
 886                         node = 1; /* numa pattern */
 887
 888                 } else { /* shortcut to create CPT from NUMA & CPU topology */
 889                         node = -1;
 890                         ncpt = num_online_nodes();
 891                 }
 892         }
 893
 894         if (ncpt == 0) { /* scanning bracket which is mark of partition */
 895                 for (str = pattern;; str++, ncpt++) {
 896                         str = strchr(str, '[');
 897                         if (str == NULL)
 898                                 break;
 899                 }
 900         }
 901
 902         if (ncpt == 0 ||
 903             (node && ncpt > num_online_nodes()) ||
 904             (!node && ncpt > num_online_cpus())) {
 905                 CERROR("Invalid pattern %s, or too many partitions %d\n",
 906                        pattern, ncpt);
 907                 return NULL;
 908         }
 909
 910         cptab = cfs_cpt_table_alloc(ncpt);
 911         if (cptab == NULL) {
 912                 CERROR("Failed to allocate cpu partition table\n");
 913                 return NULL;
 914         }
 915
 916         if (node < 0) { /* shortcut to create CPT from NUMA & CPU topology */
 917                 cpt = 0;
 918                 for_each_online_node(i) {
 919                         if (cpt >= ncpt) {
 920                                 CERROR("CPU changed while setting CPU "
 921                                        "partition table, %d/%d\n", cpt, ncpt);
 922                                 goto failed;
 923                         }
 924
 925                         rc = cfs_cpt_set_node(cptab, cpt++, i);
 926                         if (!rc)
 927                                 goto failed;
 928                 }
 929                 return cptab;
 930         }
 931
 932         high = node ? MAX_NUMNODES - 1 : nr_cpu_ids - 1;
 933
 934         for (str = cfs_trimwhite(pattern), c = 0;; c++) {
 935                 struct cfs_range_expr   *range;
 936                 struct cfs_expr_list    *el;
 937                 char                    *bracket = strchr(str, '[');
 938                 int                     n;
 939
 940                 if (bracket == NULL) {
 941                         if (*str != 0) {
 942                                 CERROR("Invalid pattern %s\n", str);
 943                                 goto failed;
 944                         } else if (c != ncpt) {
 945                                 CERROR("expect %d partitions but found %d\n",
 946                                        ncpt, c);
 947                                 goto failed;
 948                         }
 949                         break;
 950                 }
 951
 952                 if (sscanf(str, "%d%n", &cpt, &n) < 1) {
 953                         CERROR("Invalid cpu pattern %s\n", str);
 954                         goto failed;
 955                 }
 956
 957                 if (cpt < 0 || cpt >= ncpt) {
 958                         CERROR("Invalid partition id %d, total partitions %d\n",
 959                                cpt, ncpt);
 960                         goto failed;
 961                 }
 962
 963                 if (cfs_cpt_weight(cptab, cpt) != 0) {
 964                         CERROR("Partition %d has already been set.\n", cpt);
 965                         goto failed;
 966                 }
 967
 968                 str = cfs_trimwhite(str + n);
 969                 if (str != bracket) {
 970                         CERROR("Invalid pattern %s\n", str);
 971                         goto failed;
 972                 }
 973
 974                 bracket = strchr(str, ']');
 975                 if (bracket == NULL) {
 976                         CERROR("missing right bracket for cpt %d, %s\n",
 977                                cpt, str);
 978                         goto failed;
 979                 }
 980
 981                 if (cfs_expr_list_parse(str, (bracket - str) + 1,
 982                                         0, high, &el) != 0) {
 983                         CERROR("Can't parse number range: %s\n", str);
 984                         goto failed;
 985                 }
 986
 987                 list_for_each_entry(range, &el->el_exprs, re_link) {
 988                         for (i = range->re_lo; i <= range->re_hi; i++) {
 989                                 if ((i - range->re_lo) % range->re_stride != 0)
 990                                         continue;
 991
 992                                 rc = node ? cfs_cpt_set_node(cptab, cpt, i) :
 993                                             cfs_cpt_set_cpu(cptab, cpt, i);
 994                                 if (!rc) {
 995                                         cfs_expr_list_free(el);
 996                                         goto failed;
 997                                 }
 998                         }
 999                 }
1000
1001                 cfs_expr_list_free(el);
1002
1003                 if (!cfs_cpt_online(cptab, cpt)) {
1004                         CERROR("No online CPU is found on partition %d\n", cpt);
1005                         goto failed;
1006                 }
1007
1008                 str = cfs_trimwhite(bracket + 1);
1009         }
1010
1011         return cptab;
1012
1013  failed:
1014         cfs_cpt_table_free(cptab);
1015         return NULL;
1016 }
1017
1018 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1019 static int
1020 cfs_cpu_notify(struct notifier_block *self, unsigned long action, void *hcpu)
1021 {
1022         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
1023         bool         warn;
1024
1025         switch (action) {
1026         case CPU_DEAD:
1027         case CPU_DEAD_FROZEN:
1028         case CPU_ONLINE:
1029         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1030                 spin_lock(&cpt_data.cpt_lock);
1031                 cpt_data.cpt_version++;
1032                 spin_unlock(&cpt_data.cpt_lock);
1033         default:
1034                 if (action != CPU_DEAD && action != CPU_DEAD_FROZEN) {
1035                         CDEBUG(D_INFO, "CPU changed [cpu %u action %lx]\n",
1036                                cpu, action);
1037                         break;
1038                 }
1039
1040                 mutex_lock(&cpt_data.cpt_mutex);
1041                 /* if all HTs in a core are offline, it may break affinity */
1042                 cfs_cpu_ht_siblings(cpu, cpt_data.cpt_cpumask);
1043                 warn = any_online_cpu(*cpt_data.cpt_cpumask) >= nr_cpu_ids;
1044                 mutex_unlock(&cpt_data.cpt_mutex);
1045                 CDEBUG(warn ? D_WARNING : D_INFO,
1046                        "Lustre: can't support CPU plug-out well now, "
1047                        "performance and stability could be impacted"
1048                        "[CPU %u action: %lx]\n", cpu, action);
1049         }
1050
1051         return NOTIFY_OK;
1052 }
1053
1054 static struct notifier_block cfs_cpu_notifier = {
1055         .notifier_call  = cfs_cpu_notify,
1056         .priority       = 0
1057 };
1058
1059 #endif
1060
1061 void
1062 cfs_cpu_fini(void)
1063 {
1064         if (cfs_cpt_table != NULL)
1065                 cfs_cpt_table_free(cfs_cpt_table);
1066
1067 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1068         unregister_hotcpu_notifier(&cfs_cpu_notifier);
1069 #endif
1070         if (cpt_data.cpt_cpumask != NULL)
1071                 LIBCFS_FREE(cpt_data.cpt_cpumask, cpumask_size());
1072 }
1073
1074 int
1075 cfs_cpu_init(void)
1076 {
1077         LASSERT(cfs_cpt_table == NULL);
1078
1079         memset(&cpt_data, 0, sizeof(cpt_data));
1080
1081         LIBCFS_ALLOC(cpt_data.cpt_cpumask, cpumask_size());
1082         if (cpt_data.cpt_cpumask == NULL) {
1083                 CERROR("Failed to allocate scratch buffer\n");
1084                 return -1;
1085         }
1086
1087         spin_lock_init(&cpt_data.cpt_lock);
1088         mutex_init(&cpt_data.cpt_mutex);
1089
1090 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1091         register_hotcpu_notifier(&cfs_cpu_notifier);
1092 #endif
1093
1094         if (*cpu_pattern != 0) {
1095                 cfs_cpt_table = cfs_cpt_table_create_pattern(cpu_pattern);
1096                 if (cfs_cpt_table == NULL) {
1097                         CERROR("Failed to create cptab from pattern %s\n",
1098                                cpu_pattern);
1099                         goto failed;
1100                 }
1101
1102         } else {
1103                 cfs_cpt_table = cfs_cpt_table_create(cpu_npartitions);
1104                 if (cfs_cpt_table == NULL) {
1105                         CERROR("Failed to create ptable with npartitions %d\n",
1106                                cpu_npartitions);
1107                         goto failed;
1108                 }
1109         }
1110
1111         spin_lock(&cpt_data.cpt_lock);
1112         if (cfs_cpt_table->ctb_version != cpt_data.cpt_version) {
1113                 spin_unlock(&cpt_data.cpt_lock);
1114                 CERROR("CPU hotplug/unplug during setup\n");
1115                 goto failed;
1116         }
1117         spin_unlock(&cpt_data.cpt_lock);
1118
1119         LCONSOLE(0, "HW CPU cores: %d, npartitions: %d\n",
1120                  num_online_cpus(), cfs_cpt_number(cfs_cpt_table));
1121         return 0;
1122
1123  failed:
1124         cfs_cpu_fini();
1125         return -1;
1126 }
1127
1128 #endif