tools/power/x86/turbostat/turbostat.c

   1 /*
   2  * turbostat -- show CPU frequency and C-state residency
   3  * on modern Intel turbo-capable processors.
   4  *
   5  * Copyright (c) 2012 Intel Corporation.
   6  * Len Brown <len.brown@intel.com>
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   9  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
  10  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
  13  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  14  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
  15  * more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  18  * this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  19  * 51 Franklin St - Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  20  */
  21
  22 #include <stdio.h>
  23 #include <unistd.h>
  24 #include <sys/types.h>
  25 #include <sys/wait.h>
  26 #include <sys/stat.h>
  27 #include <sys/resource.h>
  28 #include <fcntl.h>
  29 #include <signal.h>
  30 #include <sys/time.h>
  31 #include <stdlib.h>
  32 #include <dirent.h>
  33 #include <string.h>
  34 #include <ctype.h>
  35
  36 #define MSR_TSC 0x10
  37 #define MSR_NEHALEM_PLATFORM_INFO       0xCE
  38 #define MSR_NEHALEM_TURBO_RATIO_LIMIT   0x1AD
  39 #define MSR_APERF       0xE8
  40 #define MSR_MPERF       0xE7
  41 #define MSR_PKG_C2_RESIDENCY    0x60D   /* SNB only */
  42 #define MSR_PKG_C3_RESIDENCY    0x3F8
  43 #define MSR_PKG_C6_RESIDENCY    0x3F9
  44 #define MSR_PKG_C7_RESIDENCY    0x3FA   /* SNB only */
  45 #define MSR_CORE_C3_RESIDENCY   0x3FC
  46 #define MSR_CORE_C6_RESIDENCY   0x3FD
  47 #define MSR_CORE_C7_RESIDENCY   0x3FE   /* SNB only */
  48
  49 char *proc_stat = "/proc/stat";
  50 unsigned int interval_sec = 5;  /* set with -i interval_sec */
  51 unsigned int verbose;           /* set with -v */
  52 unsigned int summary_only;      /* set with -s */
  53 unsigned int skip_c0;
  54 unsigned int skip_c1;
  55 unsigned int do_nhm_cstates;
  56 unsigned int do_snb_cstates;
  57 unsigned int has_aperf;
  58 unsigned int units = 1000000000;        /* Ghz etc */
  59 unsigned int genuine_intel;
  60 unsigned int has_invariant_tsc;
  61 unsigned int do_nehalem_platform_info;
  62 unsigned int do_nehalem_turbo_ratio_limit;
  63 unsigned int extra_msr_offset;
  64 double bclk;
  65 unsigned int show_pkg;
  66 unsigned int show_core;
  67 unsigned int show_cpu;
  68
  69 int aperf_mperf_unstable;
  70 int backwards_count;
  71 char *progname;
  72 int need_reinitialize;
  73
  74 int num_cpus;
  75
  76 struct counters {
  77         unsigned long long tsc;         /* per thread */
  78         unsigned long long aperf;       /* per thread */
  79         unsigned long long mperf;       /* per thread */
  80         unsigned long long c1;  /* per thread (calculated) */
  81         unsigned long long c3;  /* per core */
  82         unsigned long long c6;  /* per core */
  83         unsigned long long c7;  /* per core */
  84         unsigned long long pc2; /* per package */
  85         unsigned long long pc3; /* per package */
  86         unsigned long long pc6; /* per package */
  87         unsigned long long pc7; /* per package */
  88         unsigned long long extra_msr;   /* per thread */
  89         int pkg;
  90         int core;
  91         int cpu;
  92         struct counters *next;
  93 };
  94
  95 struct counters *cnt_even;
  96 struct counters *cnt_odd;
  97 struct counters *cnt_delta;
  98 struct counters *cnt_average;
  99 struct timeval tv_even;
 100 struct timeval tv_odd;
 101 struct timeval tv_delta;
 102
 103 unsigned long long get_msr(int cpu, off_t offset)
 104 {
 105         ssize_t retval;
 106         unsigned long long msr;
 107         char pathname[32];
 108         int fd;
 109
 110         sprintf(pathname, "/dev/cpu/%d/msr", cpu);
 111         fd = open(pathname, O_RDONLY);
 112         if (fd < 0) {
 113                 perror(pathname);
 114                 need_reinitialize = 1;
 115                 return 0;
 116         }
 117
 118         retval = pread(fd, &msr, sizeof msr, offset);
 119         if (retval != sizeof msr) {
 120                 fprintf(stderr, "cpu%d pread(..., 0x%zx) = %jd\n",
 121                         cpu, offset, retval);
 122                 exit(-2);
 123         }
 124
 125         close(fd);
 126         return msr;
 127 }
 128
 129 void print_header(void)
 130 {
 131         if (show_pkg)
 132                 fprintf(stderr, "pk");
 133         if (show_pkg)
 134                 fprintf(stderr, " ");
 135         if (show_core)
 136                 fprintf(stderr, "cor");
 137         if (show_cpu)
 138                 fprintf(stderr, " CPU");
 139         if (show_pkg || show_core || show_cpu)
 140                 fprintf(stderr, " ");
 141         if (do_nhm_cstates)
 142                 fprintf(stderr, "   %%c0");
 143         if (has_aperf)
 144                 fprintf(stderr, "  GHz");
 145         fprintf(stderr, "  TSC");
 146         if (do_nhm_cstates)
 147                 fprintf(stderr, "    %%c1");
 148         if (do_nhm_cstates)
 149                 fprintf(stderr, "    %%c3");
 150         if (do_nhm_cstates)
 151                 fprintf(stderr, "    %%c6");
 152         if (do_snb_cstates)
 153                 fprintf(stderr, "    %%c7");
 154         if (do_snb_cstates)
 155                 fprintf(stderr, "   %%pc2");
 156         if (do_nhm_cstates)
 157                 fprintf(stderr, "   %%pc3");
 158         if (do_nhm_cstates)
 159                 fprintf(stderr, "   %%pc6");
 160         if (do_snb_cstates)
 161                 fprintf(stderr, "   %%pc7");
 162         if (extra_msr_offset)
 163                 fprintf(stderr, "        MSR 0x%x ", extra_msr_offset);
 164
 165         putc('\n', stderr);
 166 }
 167
 168 void dump_cnt(struct counters *cnt)
 169 {
 170         if (!cnt)
 171                 return;
 172         if (cnt->pkg) fprintf(stderr, "package: %d ", cnt->pkg);
 173         if (cnt->core) fprintf(stderr, "core:: %d ", cnt->core);
 174         if (cnt->cpu) fprintf(stderr, "CPU: %d ", cnt->cpu);
 175         if (cnt->tsc) fprintf(stderr, "TSC: %016llX\n", cnt->tsc);
 176         if (cnt->c3) fprintf(stderr, "c3: %016llX\n", cnt->c3);
 177         if (cnt->c6) fprintf(stderr, "c6: %016llX\n", cnt->c6);
 178         if (cnt->c7) fprintf(stderr, "c7: %016llX\n", cnt->c7);
 179         if (cnt->aperf) fprintf(stderr, "aperf: %016llX\n", cnt->aperf);
 180         if (cnt->pc2) fprintf(stderr, "pc2: %016llX\n", cnt->pc2);
 181         if (cnt->pc3) fprintf(stderr, "pc3: %016llX\n", cnt->pc3);
 182         if (cnt->pc6) fprintf(stderr, "pc6: %016llX\n", cnt->pc6);
 183         if (cnt->pc7) fprintf(stderr, "pc7: %016llX\n", cnt->pc7);
 184         if (cnt->extra_msr) fprintf(stderr, "msr0x%x: %016llX\n", extra_msr_offset, cnt->extra_msr);
 185 }
 186
 187 void dump_list(struct counters *cnt)
 188 {
 189         printf("dump_list 0x%p\n", cnt);
 190
 191         for (; cnt; cnt = cnt->next)
 192                 dump_cnt(cnt);
 193 }
 194
 195 /*
 196  * column formatting convention & formats
 197  * package: "pk" 2 columns %2d
 198  * core: "cor" 3 columns %3d
 199  * CPU: "CPU" 3 columns %3d
 200  * GHz: "GHz" 3 columns %3.2
 201  * TSC: "TSC" 3 columns %3.2
 202  * percentage " %pc3" %6.2
 203  */
 204 void print_cnt(struct counters *p)
 205 {
 206         double interval_float;
 207
 208         interval_float = tv_delta.tv_sec + tv_delta.tv_usec/1000000.0;
 209
 210         /* topology columns, print blanks on 1st (average) line */
 211         if (p == cnt_average) {
 212                 if (show_pkg)
 213                         fprintf(stderr, "  ");
 214                 if (show_pkg && show_core)
 215                         fprintf(stderr, " ");
 216                 if (show_core)
 217                         fprintf(stderr, "   ");
 218                 if (show_cpu)
 219                         fprintf(stderr, " " "   ");
 220         } else {
 221                 if (show_pkg)
 222                         fprintf(stderr, "%2d", p->pkg);
 223                 if (show_pkg && show_core)
 224                         fprintf(stderr, " ");
 225                 if (show_core)
 226                         fprintf(stderr, "%3d", p->core);
 227                 if (show_cpu)
 228                         fprintf(stderr, " %3d", p->cpu);
 229         }
 230
 231         /* %c0 */
 232         if (do_nhm_cstates) {
 233                 if (show_pkg || show_core || show_cpu)
 234                         fprintf(stderr, " ");
 235                 if (!skip_c0)
 236                         fprintf(stderr, "%6.2f", 100.0 * p->mperf/p->tsc);
 237                 else
 238                         fprintf(stderr, "  ****");
 239         }
 240
 241         /* GHz */
 242         if (has_aperf) {
 243                 if (!aperf_mperf_unstable) {
 244                         fprintf(stderr, " %3.2f",
 245                                 1.0 * p->tsc / units * p->aperf /
 246                                 p->mperf / interval_float);
 247                 } else {
 248                         if (p->aperf > p->tsc || p->mperf > p->tsc) {
 249                                 fprintf(stderr, " ***");
 250                         } else {
 251                                 fprintf(stderr, "%3.1f*",
 252                                         1.0 * p->tsc /
 253                                         units * p->aperf /
 254                                         p->mperf / interval_float);
 255                         }
 256                 }
 257         }
 258
 259         /* TSC */
 260         fprintf(stderr, "%5.2f", 1.0 * p->tsc/units/interval_float);
 261
 262         if (do_nhm_cstates) {
 263                 if (!skip_c1)
 264                         fprintf(stderr, " %6.2f", 100.0 * p->c1/p->tsc);
 265                 else
 266                         fprintf(stderr, "  ****");
 267         }
 268         if (do_nhm_cstates)
 269                 fprintf(stderr, " %6.2f", 100.0 * p->c3/p->tsc);
 270         if (do_nhm_cstates)
 271                 fprintf(stderr, " %6.2f", 100.0 * p->c6/p->tsc);
 272         if (do_snb_cstates)
 273                 fprintf(stderr, " %6.2f", 100.0 * p->c7/p->tsc);
 274         if (do_snb_cstates)
 275                 fprintf(stderr, " %6.2f", 100.0 * p->pc2/p->tsc);
 276         if (do_nhm_cstates)
 277                 fprintf(stderr, " %6.2f", 100.0 * p->pc3/p->tsc);
 278         if (do_nhm_cstates)
 279                 fprintf(stderr, " %6.2f", 100.0 * p->pc6/p->tsc);
 280         if (do_snb_cstates)
 281                 fprintf(stderr, " %6.2f", 100.0 * p->pc7/p->tsc);
 282         if (extra_msr_offset)
 283                 fprintf(stderr, "  0x%016llx", p->extra_msr);
 284         putc('\n', stderr);
 285 }
 286
 287 void print_counters(struct counters *counters)
 288 {
 289         struct counters *cnt;
 290         static int printed;
 291
 292
 293         if (!printed || !summary_only)
 294                 print_header();
 295
 296         if (num_cpus > 1)
 297                 print_cnt(cnt_average);
 298
 299         printed = 1;
 300
 301         if (summary_only)
 302                 return;
 303
 304         for (cnt = counters; cnt != NULL; cnt = cnt->next)
 305                 print_cnt(cnt);
 306
 307 }
 308
 309 #define SUBTRACT_COUNTER(after, before, delta) (delta = (after - before), (before > after))
 310
 311 int compute_delta(struct counters *after,
 312         struct counters *before, struct counters *delta)
 313 {
 314         int errors = 0;
 315         int perf_err = 0;
 316
 317         skip_c0 = skip_c1 = 0;
 318
 319         for ( ; after && before && delta;
 320                 after = after->next, before = before->next, delta = delta->next) {
 321                 if (before->cpu != after->cpu) {
 322                         printf("cpu configuration changed: %d != %d\n",
 323                                 before->cpu, after->cpu);
 324                         return -1;
 325                 }
 326
 327                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->tsc, before->tsc, delta->tsc)) {
 328                         fprintf(stderr, "cpu%d TSC went backwards %llX to %llX\n",
 329                                 before->cpu, before->tsc, after->tsc);
 330                         errors++;
 331                 }
 332                 /* check for TSC < 1 Mcycles over interval */
 333                 if (delta->tsc < (1000 * 1000)) {
 334                         fprintf(stderr, "Insanely slow TSC rate,"
 335                                 " TSC stops in idle?\n");
 336                         fprintf(stderr, "You can disable all c-states"
 337                                 " by booting with \"idle=poll\"\n");
 338                         fprintf(stderr, "or just the deep ones with"
 339                                 " \"processor.max_cstate=1\"\n");
 340                         exit(-3);
 341                 }
 342                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->c3, before->c3, delta->c3)) {
 343                         fprintf(stderr, "cpu%d c3 counter went backwards %llX to %llX\n",
 344                                 before->cpu, before->c3, after->c3);
 345                         errors++;
 346                 }
 347                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->c6, before->c6, delta->c6)) {
 348                         fprintf(stderr, "cpu%d c6 counter went backwards %llX to %llX\n",
 349                                 before->cpu, before->c6, after->c6);
 350                         errors++;
 351                 }
 352                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->c7, before->c7, delta->c7)) {
 353                         fprintf(stderr, "cpu%d c7 counter went backwards %llX to %llX\n",
 354                                 before->cpu, before->c7, after->c7);
 355                         errors++;
 356                 }
 357                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->pc2, before->pc2, delta->pc2)) {
 358                         fprintf(stderr, "cpu%d pc2 counter went backwards %llX to %llX\n",
 359                                 before->cpu, before->pc2, after->pc2);
 360                         errors++;
 361                 }
 362                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->pc3, before->pc3, delta->pc3)) {
 363                         fprintf(stderr, "cpu%d pc3 counter went backwards %llX to %llX\n",
 364                                 before->cpu, before->pc3, after->pc3);
 365                         errors++;
 366                 }
 367                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->pc6, before->pc6, delta->pc6)) {
 368                         fprintf(stderr, "cpu%d pc6 counter went backwards %llX to %llX\n",
 369                                 before->cpu, before->pc6, after->pc6);
 370                         errors++;
 371                 }
 372                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->pc7, before->pc7, delta->pc7)) {
 373                         fprintf(stderr, "cpu%d pc7 counter went backwards %llX to %llX\n",
 374                                 before->cpu, before->pc7, after->pc7);
 375                         errors++;
 376                 }
 377
 378                 perf_err = SUBTRACT_COUNTER(after->aperf, before->aperf, delta->aperf);
 379                 if (perf_err) {
 380                         fprintf(stderr, "cpu%d aperf counter went backwards %llX to %llX\n",
 381                                 before->cpu, before->aperf, after->aperf);
 382                 }
 383                 perf_err |= SUBTRACT_COUNTER(after->mperf, before->mperf, delta->mperf);
 384                 if (perf_err) {
 385                         fprintf(stderr, "cpu%d mperf counter went backwards %llX to %llX\n",
 386                                 before->cpu, before->mperf, after->mperf);
 387                 }
 388                 if (perf_err) {
 389                         if (!aperf_mperf_unstable) {
 390                                 fprintf(stderr, "%s: APERF or MPERF went backwards *\n", progname);
 391                                 fprintf(stderr, "* Frequency results do not cover entire interval *\n");
 392                                 fprintf(stderr, "* fix this by running Linux-2.6.30 or later *\n");
 393
 394                                 aperf_mperf_unstable = 1;
 395                         }
 396                         /*
 397                          * mperf delta is likely a huge "positive" number
 398                          * can not use it for calculating c0 time
 399                          */
 400                         skip_c0 = 1;
 401                         skip_c1 = 1;
 402                 }
 403
 404                 /*
 405                  * As mperf and tsc collection are not atomic,
 406                  * it is possible for mperf's non-halted cycles
 407                  * to exceed TSC's all cycles: show c1 = 0% in that case.
 408                  */
 409                 if (delta->mperf > delta->tsc)
 410                         delta->c1 = 0;
 411                 else /* normal case, derive c1 */
 412                         delta->c1 = delta->tsc - delta->mperf
 413                                 - delta->c3 - delta->c6 - delta->c7;
 414
 415                 if (delta->mperf == 0)
 416                         delta->mperf = 1;       /* divide by 0 protection */
 417
 418                 /*
 419                  * for "extra msr", just copy the latest w/o subtracting
 420                  */
 421                 delta->extra_msr = after->extra_msr;
 422                 if (errors) {
 423                         fprintf(stderr, "ERROR cpu%d before:\n", before->cpu);
 424                         dump_cnt(before);
 425                         fprintf(stderr, "ERROR cpu%d after:\n", before->cpu);
 426                         dump_cnt(after);
 427                         errors = 0;
 428                 }
 429         }
 430         return 0;
 431 }
 432
 433 void compute_average(struct counters *delta, struct counters *avg)
 434 {
 435         struct counters *sum;
 436
 437         sum = calloc(1, sizeof(struct counters));
 438         if (sum == NULL) {
 439                 perror("calloc sum");
 440                 exit(1);
 441         }
 442
 443         for (; delta; delta = delta->next) {
 444                 sum->tsc += delta->tsc;
 445                 sum->c1 += delta->c1;
 446                 sum->c3 += delta->c3;
 447                 sum->c6 += delta->c6;
 448                 sum->c7 += delta->c7;
 449                 sum->aperf += delta->aperf;
 450                 sum->mperf += delta->mperf;
 451                 sum->pc2 += delta->pc2;
 452                 sum->pc3 += delta->pc3;
 453                 sum->pc6 += delta->pc6;
 454                 sum->pc7 += delta->pc7;
 455         }
 456         avg->tsc = sum->tsc/num_cpus;
 457         avg->c1 = sum->c1/num_cpus;
 458         avg->c3 = sum->c3/num_cpus;
 459         avg->c6 = sum->c6/num_cpus;
 460         avg->c7 = sum->c7/num_cpus;
 461         avg->aperf = sum->aperf/num_cpus;
 462         avg->mperf = sum->mperf/num_cpus;
 463         avg->pc2 = sum->pc2/num_cpus;
 464         avg->pc3 = sum->pc3/num_cpus;
 465         avg->pc6 = sum->pc6/num_cpus;
 466         avg->pc7 = sum->pc7/num_cpus;
 467
 468         free(sum);
 469 }
 470
 471 void get_counters(struct counters *cnt)
 472 {
 473         for ( ; cnt; cnt = cnt->next) {
 474                 cnt->tsc = get_msr(cnt->cpu, MSR_TSC);
 475                 if (do_nhm_cstates)
 476                         cnt->c3 = get_msr(cnt->cpu, MSR_CORE_C3_RESIDENCY);
 477                 if (do_nhm_cstates)
 478                         cnt->c6 = get_msr(cnt->cpu, MSR_CORE_C6_RESIDENCY);
 479                 if (do_snb_cstates)
 480                         cnt->c7 = get_msr(cnt->cpu, MSR_CORE_C7_RESIDENCY);
 481                 if (has_aperf)
 482                         cnt->aperf = get_msr(cnt->cpu, MSR_APERF);
 483                 if (has_aperf)
 484                         cnt->mperf = get_msr(cnt->cpu, MSR_MPERF);
 485                 if (do_snb_cstates)
 486                         cnt->pc2 = get_msr(cnt->cpu, MSR_PKG_C2_RESIDENCY);
 487                 if (do_nhm_cstates)
 488                         cnt->pc3 = get_msr(cnt->cpu, MSR_PKG_C3_RESIDENCY);
 489                 if (do_nhm_cstates)
 490                         cnt->pc6 = get_msr(cnt->cpu, MSR_PKG_C6_RESIDENCY);
 491                 if (do_snb_cstates)
 492                         cnt->pc7 = get_msr(cnt->cpu, MSR_PKG_C7_RESIDENCY);
 493                 if (extra_msr_offset)
 494                         cnt->extra_msr = get_msr(cnt->cpu, extra_msr_offset);
 495         }
 496 }
 497
 498 void print_nehalem_info(void)
 499 {
 500         unsigned long long msr;
 501         unsigned int ratio;
 502
 503         if (!do_nehalem_platform_info)
 504                 return;
 505
 506         msr = get_msr(0, MSR_NEHALEM_PLATFORM_INFO);
 507
 508         ratio = (msr >> 40) & 0xFF;
 509         fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz max efficiency\n",
 510                 ratio, bclk, ratio * bclk);
 511
 512         ratio = (msr >> 8) & 0xFF;
 513         fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz TSC frequency\n",
 514                 ratio, bclk, ratio * bclk);
 515
 516         if (verbose > 1)
 517                 fprintf(stderr, "MSR_NEHALEM_PLATFORM_INFO: 0x%llx\n", msr);
 518
 519         if (!do_nehalem_turbo_ratio_limit)
 520                 return;
 521
 522         msr = get_msr(0, MSR_NEHALEM_TURBO_RATIO_LIMIT);
 523
 524         ratio = (msr >> 24) & 0xFF;
 525         if (ratio)
 526                 fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz max turbo 4 active cores\n",
 527                         ratio, bclk, ratio * bclk);
 528
 529         ratio = (msr >> 16) & 0xFF;
 530         if (ratio)
 531                 fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz max turbo 3 active cores\n",
 532                         ratio, bclk, ratio * bclk);
 533
 534         ratio = (msr >> 8) & 0xFF;
 535         if (ratio)
 536                 fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz max turbo 2 active cores\n",
 537                         ratio, bclk, ratio * bclk);
 538
 539         ratio = (msr >> 0) & 0xFF;
 540         if (ratio)
 541                 fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz max turbo 1 active cores\n",
 542                         ratio, bclk, ratio * bclk);
 543
 544 }
 545
 546 void free_counter_list(struct counters *list)
 547 {
 548         struct counters *p;
 549
 550         for (p = list; p; ) {
 551                 struct counters *free_me;
 552
 553                 free_me = p;
 554                 p = p->next;
 555                 free(free_me);
 556         }
 557 }
 558
 559 void free_all_counters(void)
 560 {
 561         free_counter_list(cnt_even);
 562         cnt_even = NULL;
 563
 564         free_counter_list(cnt_odd);
 565         cnt_odd = NULL;
 566
 567         free_counter_list(cnt_delta);
 568         cnt_delta = NULL;
 569
 570         free_counter_list(cnt_average);
 571         cnt_average = NULL;
 572 }
 573
 574 void insert_counters(struct counters **list,
 575         struct counters *new)
 576 {
 577         struct counters *prev;
 578
 579         /*
 580          * list was empty
 581          */
 582         if (*list == NULL) {
 583                 new->next = *list;
 584                 *list = new;
 585                 return;
 586         }
 587
 588         if (!summary_only)
 589                 show_cpu = 1;   /* there is more than one CPU */
 590
 591         /*
 592          * insert on front of list.
 593          * It is sorted by ascending package#, core#, cpu#
 594          */
 595         if (((*list)->pkg > new->pkg) ||
 596             (((*list)->pkg == new->pkg) && ((*list)->core > new->core)) ||
 597             (((*list)->pkg == new->pkg) && ((*list)->core == new->core) && ((*list)->cpu > new->cpu))) {
 598                 new->next = *list;
 599                 *list = new;
 600                 return;
 601         }
 602
 603         prev = *list;
 604
 605         while (prev->next && (prev->next->pkg < new->pkg)) {
 606                 prev = prev->next;
 607                 if (!summary_only)
 608                         show_pkg = 1;   /* there is more than 1 package */
 609         }
 610
 611         while (prev->next && (prev->next->pkg == new->pkg)
 612                 && (prev->next->core < new->core)) {
 613                 prev = prev->next;
 614                 if (!summary_only)
 615                         show_core = 1;  /* there is more than 1 core */
 616         }
 617
 618         while (prev->next && (prev->next->pkg == new->pkg)
 619                 && (prev->next->core == new->core)
 620                 && (prev->next->cpu < new->cpu)) {
 621                 prev = prev->next;
 622         }
 623
 624         /*
 625          * insert after "prev"
 626          */
 627         new->next = prev->next;
 628         prev->next = new;
 629 }
 630
 631 void alloc_new_counters(int pkg, int core, int cpu)
 632 {
 633         struct counters *new;
 634
 635         if (verbose > 1)
 636                 printf("pkg%d core%d, cpu%d\n", pkg, core, cpu);
 637
 638         new = (struct counters *)calloc(1, sizeof(struct counters));
 639         if (new == NULL) {
 640                 perror("calloc");
 641                 exit(1);
 642         }
 643         new->pkg = pkg;
 644         new->core = core;
 645         new->cpu = cpu;
 646         insert_counters(&cnt_odd, new);
 647
 648         new = (struct counters *)calloc(1,
 649                 sizeof(struct counters));
 650         if (new == NULL) {
 651                 perror("calloc");
 652                 exit(1);
 653         }
 654         new->pkg = pkg;
 655         new->core = core;
 656         new->cpu = cpu;
 657         insert_counters(&cnt_even, new);
 658
 659         new = (struct counters *)calloc(1, sizeof(struct counters));
 660         if (new == NULL) {
 661                 perror("calloc");
 662                 exit(1);
 663         }
 664         new->pkg = pkg;
 665         new->core = core;
 666         new->cpu = cpu;
 667         insert_counters(&cnt_delta, new);
 668
 669         new = (struct counters *)calloc(1, sizeof(struct counters));
 670         if (new == NULL) {
 671                 perror("calloc");
 672                 exit(1);
 673         }
 674         new->pkg = pkg;
 675         new->core = core;
 676         new->cpu = cpu;
 677         cnt_average = new;
 678 }
 679
 680 int get_physical_package_id(int cpu)
 681 {
 682         char path[64];
 683         FILE *filep;
 684         int pkg;
 685
 686         sprintf(path, "/sys/devices/system/cpu/cpu%d/topology/physical_package_id", cpu);
 687         filep = fopen(path, "r");
 688         if (filep == NULL) {
 689                 perror(path);
 690                 exit(1);
 691         }
 692         fscanf(filep, "%d", &pkg);
 693         fclose(filep);
 694         return pkg;
 695 }
 696
 697 int get_core_id(int cpu)
 698 {
 699         char path[64];
 700         FILE *filep;
 701         int core;
 702
 703         sprintf(path, "/sys/devices/system/cpu/cpu%d/topology/core_id", cpu);
 704         filep = fopen(path, "r");
 705         if (filep == NULL) {
 706                 perror(path);
 707                 exit(1);
 708         }
 709         fscanf(filep, "%d", &core);
 710         fclose(filep);
 711         return core;
 712 }
 713
 714 /*
 715  * run func(index, cpu) on every cpu in /proc/stat
 716  */
 717
 718 int for_all_cpus(void (func)(int, int, int))
 719 {
 720         FILE *fp;
 721         int cpu_count;
 722         int retval;
 723
 724         fp = fopen(proc_stat, "r");
 725         if (fp == NULL) {
 726                 perror(proc_stat);
 727                 exit(1);
 728         }
 729
 730         retval = fscanf(fp, "cpu %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d\n");
 731         if (retval != 0) {
 732                 perror("/proc/stat format");
 733                 exit(1);
 734         }
 735
 736         for (cpu_count = 0; ; cpu_count++) {
 737                 int cpu;
 738
 739                 retval = fscanf(fp, "cpu%u %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d\n", &cpu);
 740                 if (retval != 1)
 741                         break;
 742
 743                 func(get_physical_package_id(cpu), get_core_id(cpu), cpu);
 744         }
 745         fclose(fp);
 746         return cpu_count;
 747 }
 748
 749 void re_initialize(void)
 750 {
 751         printf("turbostat: topology changed, re-initializing.\n");
 752         free_all_counters();
 753         num_cpus = for_all_cpus(alloc_new_counters);
 754         need_reinitialize = 0;
 755         printf("num_cpus is now %d\n", num_cpus);
 756 }
 757
 758 void dummy(int pkg, int core, int cpu) { return; }
 759 /*
 760  * check to see if a cpu came on-line
 761  */
 762 void verify_num_cpus(void)
 763 {
 764         int new_num_cpus;
 765
 766         new_num_cpus = for_all_cpus(dummy);
 767
 768         if (new_num_cpus != num_cpus) {
 769                 if (verbose)
 770                         printf("num_cpus was %d, is now  %d\n",
 771                                 num_cpus, new_num_cpus);
 772                 need_reinitialize = 1;
 773         }
 774 }
 775
 776 void turbostat_loop()
 777 {
 778 restart:
 779         get_counters(cnt_even);
 780         gettimeofday(&tv_even, (struct timezone *)NULL);
 781
 782         while (1) {
 783                 verify_num_cpus();
 784                 if (need_reinitialize) {
 785                         re_initialize();
 786                         goto restart;
 787                 }
 788                 sleep(interval_sec);
 789                 get_counters(cnt_odd);
 790                 gettimeofday(&tv_odd, (struct timezone *)NULL);
 791
 792                 compute_delta(cnt_odd, cnt_even, cnt_delta);
 793                 timersub(&tv_odd, &tv_even, &tv_delta);
 794                 compute_average(cnt_delta, cnt_average);
 795                 print_counters(cnt_delta);
 796                 if (need_reinitialize) {
 797                         re_initialize();
 798                         goto restart;
 799                 }
 800                 sleep(interval_sec);
 801                 get_counters(cnt_even);
 802                 gettimeofday(&tv_even, (struct timezone *)NULL);
 803                 compute_delta(cnt_even, cnt_odd, cnt_delta);
 804                 timersub(&tv_even, &tv_odd, &tv_delta);
 805                 compute_average(cnt_delta, cnt_average);
 806                 print_counters(cnt_delta);
 807         }
 808 }
 809
 810 void check_dev_msr()
 811 {
 812         struct stat sb;
 813
 814         if (stat("/dev/cpu/0/msr", &sb)) {
 815                 fprintf(stderr, "no /dev/cpu/0/msr\n");
 816                 fprintf(stderr, "Try \"# modprobe msr\"\n");
 817                 exit(-5);
 818         }
 819 }
 820
 821 void check_super_user()
 822 {
 823         if (getuid() != 0) {
 824                 fprintf(stderr, "must be root\n");
 825                 exit(-6);
 826         }
 827 }
 828
 829 int has_nehalem_turbo_ratio_limit(unsigned int family, unsigned int model)
 830 {
 831         if (!genuine_intel)
 832                 return 0;
 833
 834         if (family != 6)
 835                 return 0;
 836
 837         switch (model) {
 838         case 0x1A:      /* Core i7, Xeon 5500 series - Bloomfield, Gainstown NHM-EP */
 839         case 0x1E:      /* Core i7 and i5 Processor - Clarksfield, Lynnfield, Jasper Forest */
 840         case 0x1F:      /* Core i7 and i5 Processor - Nehalem */
 841         case 0x25:      /* Westmere Client - Clarkdale, Arrandale */
 842         case 0x2C:      /* Westmere EP - Gulftown */
 843         case 0x2A:      /* SNB */
 844         case 0x2D:      /* SNB Xeon */
 845         case 0x3A:      /* IVB */
 846         case 0x3D:      /* IVB Xeon */
 847                 return 1;
 848         case 0x2E:      /* Nehalem-EX Xeon - Beckton */
 849         case 0x2F:      /* Westmere-EX Xeon - Eagleton */
 850         default:
 851                 return 0;
 852         }
 853 }
 854
 855 int is_snb(unsigned int family, unsigned int model)
 856 {
 857         if (!genuine_intel)
 858                 return 0;
 859
 860         switch (model) {
 861         case 0x2A:
 862         case 0x2D:
 863                 return 1;
 864         }
 865         return 0;
 866 }
 867
 868 double discover_bclk(unsigned int family, unsigned int model)
 869 {
 870         if (is_snb(family, model))
 871                 return 100.00;
 872         else
 873                 return 133.33;
 874 }
 875
 876 void check_cpuid()
 877 {
 878         unsigned int eax, ebx, ecx, edx, max_level;
 879         unsigned int fms, family, model, stepping;
 880
 881         eax = ebx = ecx = edx = 0;
 882
 883         asm("cpuid" : "=a" (max_level), "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx) : "a" (0));
 884
 885         if (ebx == 0x756e6547 && edx == 0x49656e69 && ecx == 0x6c65746e)
 886                 genuine_intel = 1;
 887
 888         if (verbose)
 889                 fprintf(stderr, "%.4s%.4s%.4s ",
 890                         (char *)&ebx, (char *)&edx, (char *)&ecx);
 891
 892         asm("cpuid" : "=a" (fms), "=c" (ecx), "=d" (edx) : "a" (1) : "ebx");
 893         family = (fms >> 8) & 0xf;
 894         model = (fms >> 4) & 0xf;
 895         stepping = fms & 0xf;
 896         if (family == 6 || family == 0xf)
 897                 model += ((fms >> 16) & 0xf) << 4;
 898
 899         if (verbose)
 900                 fprintf(stderr, "%d CPUID levels; family:model:stepping 0x%x:%x:%x (%d:%d:%d)\n",
 901                         max_level, family, model, stepping, family, model, stepping);
 902
 903         if (!(edx & (1 << 5))) {
 904                 fprintf(stderr, "CPUID: no MSR\n");
 905                 exit(1);
 906         }
 907
 908         /*
 909          * check max extended function levels of CPUID.
 910          * This is needed to check for invariant TSC.
 911          * This check is valid for both Intel and AMD.
 912          */
 913         ebx = ecx = edx = 0;
 914         asm("cpuid" : "=a" (max_level), "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx) : "a" (0x80000000));
 915
 916         if (max_level < 0x80000007) {
 917                 fprintf(stderr, "CPUID: no invariant TSC (max_level 0x%x)\n", max_level);
 918                 exit(1);
 919         }
 920
 921         /*
 922          * Non-Stop TSC is advertised by CPUID.EAX=0x80000007: EDX.bit8
 923          * this check is valid for both Intel and AMD
 924          */
 925         asm("cpuid" : "=a" (eax), "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx) : "a" (0x80000007));
 926         has_invariant_tsc = edx & (1 << 8);
 927
 928         if (!has_invariant_tsc) {
 929                 fprintf(stderr, "No invariant TSC\n");
 930                 exit(1);
 931         }
 932
 933         /*
 934          * APERF/MPERF is advertised by CPUID.EAX=0x6: ECX.bit0
 935          * this check is valid for both Intel and AMD
 936          */
 937
 938         asm("cpuid" : "=a" (eax), "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx) : "a" (0x6));
 939         has_aperf = ecx & (1 << 0);
 940         if (!has_aperf) {
 941                 fprintf(stderr, "No APERF MSR\n");
 942                 exit(1);
 943         }
 944
 945         do_nehalem_platform_info = genuine_intel && has_invariant_tsc;
 946         do_nhm_cstates = genuine_intel; /* all Intel w/ non-stop TSC have NHM counters */
 947         do_snb_cstates = is_snb(family, model);
 948         bclk = discover_bclk(family, model);
 949
 950         do_nehalem_turbo_ratio_limit = has_nehalem_turbo_ratio_limit(family, model);
 951 }
 952
 953
 954 void usage()
 955 {
 956         fprintf(stderr, "%s: [-v] [-M MSR#] [-i interval_sec | command ...]\n",
 957                 progname);
 958         exit(1);
 959 }
 960
 961
 962 /*
 963  * in /dev/cpu/ return success for names that are numbers
 964  * ie. filter out ".", "..", "microcode".
 965  */
 966 int dir_filter(const struct dirent *dirp)
 967 {
 968         if (isdigit(dirp->d_name[0]))
 969                 return 1;
 970         else
 971                 return 0;
 972 }
 973
 974 int open_dev_cpu_msr(int dummy1)
 975 {
 976         return 0;
 977 }
 978
 979 void turbostat_init()
 980 {
 981         check_cpuid();
 982
 983         check_dev_msr();
 984         check_super_user();
 985
 986         num_cpus = for_all_cpus(alloc_new_counters);
 987
 988         if (verbose)
 989                 print_nehalem_info();
 990 }
 991
 992 int fork_it(char **argv)
 993 {
 994         int retval;
 995         pid_t child_pid;
 996         get_counters(cnt_even);
 997         gettimeofday(&tv_even, (struct timezone *)NULL);
 998
 999         child_pid = fork();
1000         if (!child_pid) {
1001                 /* child */
1002                 execvp(argv[0], argv);
1003         } else {
1004                 int status;
1005
1006                 /* parent */
1007                 if (child_pid == -1) {
1008                         perror("fork");
1009                         exit(1);
1010                 }
1011
1012                 signal(SIGINT, SIG_IGN);
1013                 signal(SIGQUIT, SIG_IGN);
1014                 if (waitpid(child_pid, &status, 0) == -1) {
1015                         perror("wait");
1016                         exit(1);
1017                 }
1018         }
1019         get_counters(cnt_odd);
1020         gettimeofday(&tv_odd, (struct timezone *)NULL);
1021         retval = compute_delta(cnt_odd, cnt_even, cnt_delta);
1022
1023         timersub(&tv_odd, &tv_even, &tv_delta);
1024         compute_average(cnt_delta, cnt_average);
1025         if (!retval)
1026                 print_counters(cnt_delta);
1027
1028         fprintf(stderr, "%.6f sec\n", tv_delta.tv_sec + tv_delta.tv_usec/1000000.0);
1029
1030         return 0;
1031 }
1032
1033 void cmdline(int argc, char **argv)
1034 {
1035         int opt;
1036
1037         progname = argv[0];
1038
1039         while ((opt = getopt(argc, argv, "+svi:M:")) != -1) {
1040                 switch (opt) {
1041                 case 's':
1042                         summary_only++;
1043                         break;
1044                 case 'v':
1045                         verbose++;
1046                         break;
1047                 case 'i':
1048                         interval_sec = atoi(optarg);
1049                         break;
1050                 case 'M':
1051                         sscanf(optarg, "%x", &extra_msr_offset);
1052                         if (verbose > 1)
1053                                 fprintf(stderr, "MSR 0x%X\n", extra_msr_offset);
1054                         break;
1055                 default:
1056                         usage();
1057                 }
1058         }
1059 }
1060
1061 int main(int argc, char **argv)
1062 {
1063         cmdline(argc, argv);
1064
1065         if (verbose > 1)
1066                 fprintf(stderr, "turbostat Dec 6, 2010"
1067                         " - Len Brown <lenb@kernel.org>\n");
1068         if (verbose > 1)
1069                 fprintf(stderr, "http://userweb.kernel.org/~lenb/acpi/utils/pmtools/turbostat/\n");
1070
1071         turbostat_init();
1072
1073         /*
1074          * if any params left, it must be a command to fork
1075          */
1076         if (argc - optind)
1077                 return fork_it(argv + optind);
1078         else
1079                 turbostat_loop();
1080
1081         return 0;
1082 }