usr.sbin/powerd/powerd.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2010 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  *
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *    the documentation and/or other materials provided with the
  16  *    distribution.
  17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *    from this software without specific, prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  */
  34
  35 /*
  36  * The powerd daemon monitors the cpu load and adjusts cpu frequencies
  37  * via hw.acpi.cpu.px_dom*.
  38  */
  39
  40 #include <sys/types.h>
  41 #include <sys/sysctl.h>
  42 #include <sys/kinfo.h>
  43 #include <sys/file.h>
  44 #include <stdio.h>
  45 #include <stdlib.h>
  46 #include <unistd.h>
  47 #include <string.h>
  48 #include <syslog.h>
  49
  50 static void usage(void);
  51 static double getcputime(void);
  52 static void acpi_setcpufreq(int nstate);
  53 static void setupdominfo(void);
  54
  55 int DebugOpt;
  56 int CpuLimit;           /* # of cpus at max frequency */
  57 int DomLimit;           /* # of domains at max frequency */
  58 int PowerFd;
  59 int DomBeg;
  60 int DomEnd;
  61 int NCpus;
  62 int CpuCount[256];      /* # of cpus in any given domain */
  63 int CpuToDom[256];      /* domain a particular cpu belongs to */
  64 double Trigger = 0.25;  /* load per cpu to force max freq */
  65
  66 int
  67 main(int ac, char **av)
  68 {
  69         double qavg;
  70         double savg;
  71         int ch;
  72         int nstate;
  73         char buf[64];
  74
  75         while ((ch = getopt(ac, av, "d")) != -1) {
  76                 switch(ch) {
  77                 case 'd':
  78                         DebugOpt = 1;
  79                         break;
  80                 default:
  81                         usage();
  82                         /* NOT REACHED */
  83                 }
  84         }
  85         ac -= optind;
  86         av += optind;
  87
  88         /*
  89          * Make sure powerd is not already running.
  90          */
  91         PowerFd = open("/var/run/powerd.pid", O_CREAT|O_RDWR, 0644);
  92         if (PowerFd < 0) {
  93                 fprintf(stderr,
  94                         "Cannot create /var/run/powerd.pid, "
  95                         "continuing anyway\n");
  96         } else {
  97                 if (flock(PowerFd, LOCK_EX|LOCK_NB) < 0) {
  98                         fprintf(stderr, "powerd is already running\n");
  99                         exit(1);
 100                 }
 101         }
 102
 103         /*
 104          * Demonize and set pid
 105          */
 106         if (DebugOpt == 0) {
 107                 daemon(0, 0);
 108                 openlog("powerd", LOG_CONS | LOG_PID, LOG_DAEMON);
 109         }
 110
 111         if (PowerFd >= 0) {
 112                 ftruncate(PowerFd, 0);
 113                 snprintf(buf, sizeof(buf), "%d\n", (int)getpid());
 114                 write(PowerFd, buf, strlen(buf));
 115         }
 116
 117         /*
 118          * Wait hw.acpi.cpu.px_dom* sysctl to be created by kernel
 119          *
 120          * Since hw.acpi.cpu.px_dom* creation is queued into ACPI
 121          * taskqueue and ACPI taskqueue is shared across various
 122          * ACPI modules, any delay in other modules may cause
 123          * hw.acpi.cpu.px_dom* to be created at quite a later time
 124          * (e.g. cmbat module's task could take quite a lot of time).
 125          */
 126         for (;;) {
 127                 /*
 128                  * Prime delta cputime calculation, make sure at least
 129                  * dom0 exists.
 130                  */
 131                 getcputime();
 132                 savg = 0.0;
 133
 134                 setupdominfo();
 135                 if (DomBeg >= DomEnd) {
 136                         sleep(1);
 137                         continue;
 138                 }
 139
 140                 DomLimit = DomEnd;
 141                 CpuLimit = NCpus;
 142                 break;
 143         }
 144
 145         /*
 146          * Monitoring loop
 147          *
 148          * Calculate nstate, the number of cpus we wish to run at max
 149          * frequency.  All remaining cpus will be set to their lowest
 150          * frequency and mapped out of the user process scheduler.
 151          */
 152         for (;;) {
 153                 qavg = getcputime();
 154                 savg = (savg * 7.0 + qavg) / 8.0;
 155
 156                 nstate = savg / Trigger;
 157                 if (nstate > NCpus)
 158                         nstate = NCpus;
 159                 if (DebugOpt) {
 160                         printf("\rqavg=%5.2f savg=%5.2f %2d/%2d ncpus=%d\r",
 161                                 qavg, savg, CpuLimit, DomLimit, nstate);
 162                         fflush(stdout);
 163                 }
 164                 if (nstate != CpuLimit)
 165                         acpi_setcpufreq(nstate);
 166                 sleep(1);
 167         }
 168 }
 169
 170 /*
 171  * Figure out the domains and calculate the CpuCount[] and CpuToDom[]
 172  * arrays.
 173  */
 174 static
 175 void
 176 setupdominfo(void)
 177 {
 178         char buf[64];
 179         char members[1024];
 180         char *str;
 181         size_t msize;
 182         int i;
 183         int n;
 184
 185         for (i = 0; i < 256; ++i) {
 186                 snprintf(buf, sizeof(buf),
 187                          "hw.acpi.cpu.px_dom%d.available", i);
 188                 if (sysctlbyname(buf, NULL, NULL, NULL, 0) >= 0)
 189                         break;
 190         }
 191         DomBeg = i;
 192
 193         for (i = 255; i >= DomBeg; --i) {
 194                 snprintf(buf, sizeof(buf),
 195                          "hw.acpi.cpu.px_dom%d.available", i);
 196                 if (sysctlbyname(buf, NULL, NULL, NULL, 0) >= 0) {
 197                         ++i;
 198                         break;
 199                 }
 200         }
 201         DomEnd = i;
 202
 203         for (i = DomBeg; i < DomEnd; ++i) {
 204                 snprintf(buf, sizeof(buf),
 205                          "hw.acpi.cpu.px_dom%d.members", i);
 206                 msize = sizeof(members);
 207                 if (sysctlbyname(buf, members, &msize, NULL, 0) == 0) {
 208                         members[msize] = 0;
 209                         for (str = strtok(members, " "); str;
 210                              str = strtok(NULL, " ")) {
 211                                 n = -1;
 212                                 sscanf(str, "cpu%d", &n);
 213                                 if (n >= 0) {
 214                                         ++NCpus;
 215                                         ++CpuCount[i];
 216                                         CpuToDom[n]= i;
 217                                 }
 218                         }
 219                 }
 220         }
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Return the one-second cpu load.  One cpu at 100% will return a value
 225  * of 1.0.  On a SMP system N cpus running at 100% will return a value of N.
 226  */
 227 static
 228 double
 229 getcputime(void)
 230 {
 231         static struct kinfo_cputime ocpu_time[64];
 232         static struct kinfo_cputime ncpu_time[64];
 233         size_t slen;
 234         int ncpu;
 235         int cpu;
 236         uint64_t delta;
 237
 238         bcopy(ncpu_time, ocpu_time, sizeof(ncpu_time));
 239         slen = sizeof(ncpu_time);
 240         if (sysctlbyname("kern.cputime", &ncpu_time, &slen, NULL, 0) < 0) {
 241                 fprintf(stderr, "kern.cputime sysctl not available\n");
 242                 exit(1);
 243         }
 244         ncpu = slen / sizeof(ncpu_time[0]);
 245         delta = 0;
 246
 247         for (cpu = 0; cpu < ncpu; ++cpu) {
 248                 delta += (ncpu_time[cpu].cp_user + ncpu_time[cpu].cp_sys +
 249                           ncpu_time[cpu].cp_nice + ncpu_time[cpu].cp_intr) -
 250                          (ocpu_time[cpu].cp_user + ocpu_time[cpu].cp_sys +
 251                           ocpu_time[cpu].cp_nice + ocpu_time[cpu].cp_intr);
 252         }
 253         return((double)delta / 1000000.0);
 254 }
 255
 256 /*
 257  * nstate is the requested number of cpus that we wish to run at full
 258  * frequency.  We calculate how many domains we have to adjust to reach
 259  * this goal.
 260  *
 261  * This function also sets the user scheduler global cpu mask.
 262  */
 263 static
 264 void
 265 acpi_setcpufreq(int nstate)
 266 {
 267         int ncpus = 0;
 268         int increasing = (nstate > CpuLimit);
 269         int dom;
 270         int domBeg;
 271         int domEnd;
 272         int lowest;
 273         int highest;
 274         int desired;
 275         int v;
 276         char *sysid;
 277         char *ptr;
 278         char buf[256];
 279         size_t buflen;
 280         cpumask_t global_cpumask;
 281
 282         /*
 283          * Calculate the ending domain if the number of operating cpus
 284          * has increased.
 285          *
 286          * Calculate the starting domain if the number of operating cpus
 287          * has decreased.
 288          */
 289         for (dom = DomBeg; dom < DomEnd; ++dom) {
 290                 if (ncpus >= nstate)
 291                         break;
 292                 ncpus += CpuCount[dom];
 293         }
 294
 295         syslog(LOG_INFO, "using %d cpus", nstate);
 296
 297         /*
 298          * Set the mask of cpus the userland scheduler is allowed to use.
 299          */
 300         global_cpumask = (1L << nstate) - 1;
 301         sysctlbyname("kern.usched_global_cpumask", NULL, 0,
 302                      &global_cpumask, sizeof(global_cpumask));
 303
 304         if (increasing) {
 305                 domBeg = DomLimit;
 306                 domEnd = dom;
 307         } else {
 308                 domBeg = dom;
 309                 domEnd = DomLimit;
 310         }
 311         DomLimit = dom;
 312         CpuLimit = nstate;
 313
 314         /*
 315          * Adjust the cpu frequency
 316          */
 317         if (DebugOpt)
 318                 printf("\n");
 319         for (dom = domBeg; dom < domEnd; ++dom) {
 320                 /*
 321                  * Retrieve availability list
 322                  */
 323                 asprintf(&sysid, "hw.acpi.cpu.px_dom%d.available", dom);
 324                 buflen = sizeof(buf) - 1;
 325                 v = sysctlbyname(sysid, buf, &buflen, NULL, 0);
 326                 free(sysid);
 327                 if (v < 0)
 328                         continue;
 329                 buf[buflen] = 0;
 330
 331                 /*
 332                  * Parse out the highest and lowest cpu frequencies
 333                  */
 334                 ptr = buf;
 335                 highest = lowest = 0;
 336                 while (ptr && (v = strtol(ptr, &ptr, 10)) > 0) {
 337                         if (lowest == 0 || lowest > v)
 338                                 lowest = v;
 339                         if (highest == 0 || highest < v)
 340                                 highest = v;
 341                 }
 342
 343                 /*
 344                  * Calculate the desired cpu frequency, test, and set.
 345                  */
 346                 desired = increasing ? highest : lowest;
 347
 348                 asprintf(&sysid, "hw.acpi.cpu.px_dom%d.select", dom);
 349                 buflen = sizeof(v);
 350                 v = 0;
 351                 sysctlbyname(sysid, &v, &buflen, NULL, 0);
 352                 {
 353                         if (DebugOpt) {
 354                                 printf("dom%d set frequency %d\n",
 355                                        dom, desired);
 356                         }
 357                         sysctlbyname(sysid, NULL, NULL,
 358                                      &desired, sizeof(desired));
 359                 }
 360                 free(sysid);
 361         }
 362 }
 363
 364 static
 365 void
 366 usage(void)
 367 {
 368         fprintf(stderr, "usage: powerd [-d]\n");
 369         exit(1);
 370 }