tools turbostat: add summary option
[~shefty/rdma-dev.git] / 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 }