cpufreq

kernel power cpufreq
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  1. cpufreq
    1. Driver
    2. Core
    3. Sysfs
    4. Governors
    5. Files
    6. rk3588-cpufreq-sys
    7. rk3588-cpufreq-code
      1. 1. CPUFreq核心和接口
      2. 2. CPUFreq 通知器
        1. 2.1 CPUFreq策略通知器
        2. 2.2 CPUFreq转换通知器
    8. Reference

  1. cpufreq
    1. Driver
    2. Core
    3. Sysfs
    4. Governors
    5. Files
    6. rk3588-cpufreq-sys
    7. rk3588-cpufreq-code
      1. 1. CPUFreq核心和接口
      2. 2. CPUFreq 通知器
        1. 2.1 CPUFreq策略通知器
        2. 2.2 CPUFreq转换通知器
    8. Reference

cpufreq

CPUFreq框架是内核的CPU调频框架，整个调频框架由以下几个部分组成：

  • cpufreq driver
  • cpufreq framework (core)
  • cpufreq governor

一些基本概念：

P-state: voltage and frequency point

总体上，CPU Freq主要在sysfs向userspace提供了调频操作和策略设置节点。当使用一些自动调频的governor时，允许governor从系统获取信息，自动触发调频动作。

另外，还向其他模块提供了qos频率投票，以及调频事件的notifier机制。

下面分开来看每个部分。

Driver

Cpufreq Driver主要负责底层调频的操作，核心是实现 cpufreq_dirver 对象，并通过 cpufreq_register_driver 将驱动注册到系统，供core部分使用。

其中，最核心的几个回调包括：

  • online: hotplug callback
  • offline: hotplug callback
  • target_index: set freq
  • set_boost: enter into boost mode

以 mediatek-cpufreq-hw.c 为例，其freq table保存在硬件寄存器中，driver初始化时，从硬件中读出freq table，并实现相关调频回调，最终注册到core。

db845c使用的 qcom-cpufreq-hw.c 为例，其freq table保存在dts中，driver使用OPP框架来读取这些配置，并实现cpufreq回调。

* OPP（Operating Performance Point，提供dts的freq-valt-table配置，及获取接口。

Core

Core部分核心文件是 /drivers/cpufreq/cpufreq.c

这个文件主要实现了BOOST，DRIVER，SYSFS，FREQ，NOTIFIER，GOVERNOR，POLICY相关功能的操作接口。

cpufreq_register_driver (cpufreq_driver* cpufreq_driver)

cpufreq_register_governor (cpufreq_governor_list)

cpufreq_register_notifier (cpufreq_transition_notifier_list)

cpufreq_policy_alloc (cpufreq_policy* PERCPU:cpufreq_cpu_data)

cpufreq_policy 是一个调频实体，对应一个调频域（freq domain），一般为一个cluster，这个结构保存了每个调频实体（通常是一个cluster）调频相关的所有私有信息。同时，他作为调频操作的句柄，cpufreq顶层操作接口使用policy来对一个调频实体进行操作。

每个CPU有一个percpu的指针指向其所属的policy，cluster中的多个CPU共享一个policy。（cpufreq_cpu_data）

Mainflow：

1、cpufreq driver注册

2、governor注册（每个policy初始化自己的governor）

3、cpu hotplug state: “cpufreq:online”，cpuhp_cpufreq_online、cpuhp_cpufreq_offline，创建出percpu policy，绑定driver、governor

4、向sysfs创建节点，提供功能

5、governor开始工作，通过 __cpufreq_driver_target 进行调频。

  • Qos是调频投票机制，用来实现max_freq、min_freq limitation。(cpufreq_notifier_min cpufreq_notifier_max)，在其他module有需求投票后，freq constrants会被更新。

Sysfs

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/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/policyX
scaling_driver			r	# cpufreq driver name
affected_cpus			r	# cpu
related_cpus			r	# <?>
scaling_cur_freq		rw	# cur freq
scaling_min_freq		rw	# min freq limit
scaling_max_freq		rw	# max freq limit
scaling_governor		rw	# selected governor
scaling_available_governors	r	# available governors
scaling_setspeed		r	# <not supported>
cpuinfo_min_freq		r	# hardware min freq
cpuinfo_max_freq		r	# hardware max freq
cpuinfo_transition_latency	r	# hardware latency

Governors

Governor负责从系统收集信息，并触发调频动作。

powersave

always lowest frequency

performance

always highest frequency

schedutil

uses CPU utilization data from scheduler to determine target frequence

待完成

userspace

allow user space set the frequency

ondemand

uses CPU load as a CPU frequency selection metric

it reaches the target by CPU load, 0->min, 100->max

conservative

uses CPU load as a CPU frequency selection metric

it reaches the target step by step, up_threshold->up, down_threshold->down

Files

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- /drivers/cpufreq/cpufreq.c
- /drivers/cpufreq/cpufreq-dt.c
- /drivers/cpufreq/cpufreq_stats.c
- /drivers/cpufreq/cpufreq_conservative.c
- /drivers/cpufreq/cpufreq_governor.c
- /drivers/cpufreq/cpufreq_ondemand.c
- /drivers/cpufreq/cpufreq_powersave.c
- /drivers/cpufreq/cpufreq_performance.c
- /drivers/cpufreq/cpufreq_userspace.c
- /kernel/sched/cpufreq_schedutil.c
- /kernel/power/qos.c

rk3588-cpufreq-sys

查看cpufreq节点
RK3588的cpu是4个A55+4个A76，分为3组单独管理，节点分别是：
/sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0:（对应4个A55：CPU0-3）
affected_cpus cpuinfo_max_freq cpuinfo_transition_latency scaling_available_frequencies scaling_cur_freq scaling_governor scaling_min_freq stats
cpuinfo_cur_freq cpuinfo_min_freq related_cpus scaling_available_governors scaling_driver scaling_max_freq scaling_setspeed

/sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4:(对应2个A76：CPU4-5)
affected_cpus cpuinfo_max_freq cpuinfo_transition_latency scaling_available_frequencies scaling_cur_freq scaling_governor scaling_min_freq stats
cpuinfo_cur_freq cpuinfo_min_freq related_cpus scaling_available_governors scaling_driver scaling_max_freq scaling_setspeed

/sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy6:(对应2个A76：CPU6-7)
affected_cpus cpuinfo_max_freq cpuinfo_transition_latency scaling_available_frequencies scaling_cur_freq scaling_governor scaling_min_freq stats
cpuinfo_cur_freq cpuinfo_min_freq related_cpus scaling_available_governors scaling_drive

CPU性能模式
echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy6/scaling_governor
cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy6/scaling_governor
获取cpu运行的模式
cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy6/scaling_available_governors
获取当前CPU支持的频点
cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy6/scaling_available_frequencies

cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy6/cpuinfo_cur_freq

2.0设置cpufrq为performance模式
echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governor
echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/scaling_governor
echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy6/scaling_governor

查看模式
cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy*/scaling_governor
查看频率
cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy*/cpuinfo_cur_freq

rk3588-cpufreq-code

cpufreq framework

相关文件

kernel/drivers/cpufreq/cpufreq.c

kernel/drivers/cpufreq/rockchip-cpufreq.c

kernel/drivers/cpufreq/cpufreq-dt-platdev.c

kernel/drivers/cpufreq/cpufreq-dt.c

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CONFIG_CPU_FREQ=y
CONFIG_CPU_FREQ_STAT=y
CONFIG_CPU_FREQ_TIMES=y
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_POWERSAVE=y
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_USERSPACE=y
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_ONDEMAND=y
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_CONSERVATIVE=y
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_INTERACTIVE=y
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_PERFORMANCE=y
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_COMMON=y
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_ATTR_SET=y
CONFIG_CPU_FREQ_DEFAULT_GOV_SCHEDUTIL=y
CONFIG_CPUFREQ_DT=y

1. CPUFreq核心和接口

cpufreq代码为CPUFreq架构的驱 动程序（那些执行硬件频率切换的代码）以及 “通知器” 提供了一个标准化的接口。 包括设备驱动程序；需要了解策略变化（如 ACPI 热量管理），或所有频率变化（如计时代码）， 甚至需要强制限制为指定频率（如 ARM 架构上的 LCD 驱动程序）的其它内核组件。 此外，内核 “常数” loops_per_jiffy 会根据频率变化而更新。

cpufreq策略的引用计数由 cpufreq_cpu_get 和 cpufreq_cpu_put 来完成，以确保 cpufreq 驱 动程序被正确地注册到核心中，并且驱动程序在 cpufreq_put_cpu 被调用之前不会被卸载。这也保证 了每个CPU核的cpufreq 策略在使用期间不会被释放。

2. CPUFreq 通知器

CPUFreq通知器遵循标准的内核通知器接口。 关于通知器的细节请参阅 linux/include/linux/notifier.h。

这里有两个不同的CPUfreq通知器 - 策略通知器和转换通知器。

2.1 CPUFreq策略通知器

当创建或移除策略时，这些都会被通知。

阶段是在通知器的第二个参数中指定的。当第一次创建策略时，阶段是CPUFREQ_CREATE_POLICY，当 策略被移除时，阶段是CPUFREQ_REMOVE_POLICY。

第三个参数 void *pointer 指向一个结构体cpufreq_policy，其包括min，max(新策略的下限和 上限（单位为kHz）)这几个值。

2.2 CPUFreq转换通知器

当CPUfreq驱动切换CPU核心频率时，策略中的每个在线CPU都会收到两次通知，这些变化没有任何外部干 预。

第二个参数指定阶段 - CPUFREQ_PRECHANGE or CPUFREQ_POSTCHANGE.

第三个参数是一个包含如下值的结构体cpufreq_freqs：

policy 指向struct cpufreq_policy的指针
old 旧频率
new 新频率
flags cpufreq驱动的标志 
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core_initcall(cpufreq_core_init);
	cpufreq_default_governor		//获取默认的cpufreq策略 如schedutil powersave performace等
	kobject_create_and_add			//创建sys/devices/system/cpu/cpufreq接口
	
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module_init(rockchip_cpufreq_driver_init)
	for_each_possible_cpu
	rockchip_cluster_info_lookup
	rockchip_cpufreq_cluster_init
	cpufreq_register_notifier		//注册通知CPUFREQ_POLICY_NOTYFIER  CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER 
		rockchip_cpufreq_notifier
			rockchip_cpufreq_add_monitor
				rockchip_system_monitor_register
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#define for_each_cpu(cpu, mask)				\
	for ((cpu) = -1;				\
		(cpu) = cpumask_next((cpu), (mask)),	\
		(cpu) < nr_cpu_ids;)
		
#define for_each_possible_cpu(cpu) for_each_cpu((cpu), cpu_possible_mask)


/* Valid inputs for n are -1 and 0. */
static inline unsigned int cpumask_next(int n, const struct cpumask *srcp)
{
	return n+1;
}

#if NR_CPUS == 1
#define nr_cpu_ids		1U
#else
extern unsigned int nr_cpu_ids;
#endif
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dt_cpufreq_probe
	cpufreq_register_driver
		subsys_interface_register 
			cpufreq_interface
			cpufreq_add_dev
				cpufreq_online
					cpufreq_add_policy_cpu
						cpufreq_start_governor

Reference

https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/pm/cpufreq.html

https://docs.kernel.org/scheduler/schedutil.html

http://www.wowotech.net/pm_subsystem/cpufreq_overview.html

http://www.wowotech.net/pm_subsystem/cpufreq_driver.html

http://www.wowotech.net/pm_subsystem/cpufreq_core.html

http://www.wowotech.net/pm_subsystem/cpufreq_governor.html

module_init()加载顺序

https://blog.csdn.net/shafa00419/article/details/85234867)

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