How to Implement a new CPUFreq Processor Driver

새 CPUFreq processor driver 구현 방법

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새 CPUFreq processor driver 구현 방법

저자:

• Dominik Brodowski <linux@brodo.de>
• Rafael J. Wysocki <rafael.j.wysocki@intel.com>
• Viresh Kumar <viresh.kumar@linaro.org>

목차:

• 1. 무엇을 해야 하는가?
• 1.1 초기화
• 1.2 CPU별 초기화
• 1.3 verify
• 1.4 target/target_index 또는 setpolicy?
• 1.5 target/target_index
• 1.6 setpolicy
• 1.7 get_intermediate와 target_intermediate
• 2. Frequency table helper

1. 무엇을 해야 하는가?

1. 무엇을 해야 하는가?

새 CPU 또는 chipset과 datasheet를 확보하고 이 CPU/chipset에 cpufreq 지원을 추가하려 한다면, 다음 사항을 구현해야 합니다.

1.1 초기화

1.1 초기화

먼저 `__initcall` level 7인 `module_init()` 또는 그 이후에 실행되는 함수에서 kernel이 올바른 CPU와 chipset에서 실행 중인지 검사합니다. 조건이 맞으면 `cpufreq_register_driver()`를 사용하여 `struct cpufreq_driver`를 CPUfreq core에 등록합니다.

필수 `struct cpufreq_driver` member:

• .name: driver 이름
• .init: policy별 초기화 함수를 가리키는 pointer
• .verify: verification 함수를 가리키는 pointer
• .setpolicy 또는 .fast_switch 또는 .target 또는 .target_index: 차이점은 아래 절 참조

선택적 member:

• .flags: cpufreq core에 제공하는 hint
• .driver_data: cpufreq driver 전용 data
• .get_intermediate와 .target_intermediate: CPU frequency를 변경하는 동안 안정적인 frequency로 전환할 때 사용
• .get: CPU의 현재 frequency 반환
• .bios_limit: CPU에 대한 HW/BIOS maximum frequency 제한 반환
• .exit: CPU hotplug 과정의 CPU_POST_DEAD phase에서 호출되는 policy별 cleanup 함수 pointer
• .suspend: interrupt가 비활성화되고 policy governor가 중지된 뒤 호출되는 policy별 suspend 함수 pointer
• .resume: interrupt가 비활성화되고 governor가 다시 시작되기 전에 호출되는 policy별 resume 함수 pointer
• .ready: policy 초기화가 완전히 끝난 뒤 호출되는 policy별 ready 함수 pointer
• .attr: sysfs로 값을 export할 수 있게 하는 NULL-terminated `struct freq_attr` 목록 pointer
• .boost_enabled: 설정되어 있으면 boost frequency 활성화
• .set_boost: boost frequency를 활성화하거나 비활성화하는 policy별 함수 pointer

1.2 CPU별 초기화

1.2 CPU별 초기화

새 CPU가 device model에 등록되거나 cpufreq driver가 자신을 등록한 뒤, 해당 CPU에 기존 cpufreq policy가 없으면 policy별 초기화 함수 `cpufreq_driver.init`이 호출됩니다. `.init()`과 `.exit()` routine은 policy가 관리하는 각 CPU가 아니라 policy마다 한 번만 호출됩니다. Argument는 `struct cpufreq_policy *policy`입니다.

필요하다면 CPU에서 CPUfreq 지원을 활성화합니다.

그 다음 driver는 다음 값을 채워야 합니다.

`cpuinfo.min[max]_freq`와 `policy->min[max]` 같은 일부 값을 설정할 때 frequency table helper가 유용할 수 있습니다. 자세한 내용은 2절을 참조하십시오.

1.3 verify

1.3 verify

사용자가 `policy,governor,min,max`로 구성된 새 policy를 선택하면 호환되지 않는 값을 수정할 수 있도록 검증해야 합니다. 이 값의 검증에는 `cpufreq_verify_within_limits(struct cpufreq_policy *policy, unsigned int min_freq, unsigned int max_freq)`가 유용할 수 있습니다. Frequency table helper의 자세한 내용은 2절을 참조하십시오.

최소 하나의 유효한 frequency 또는 operating range가 `policy->min`과 `policy->max` 안에 있도록 보장해야 합니다. 필요하면 먼저 `policy->max`를 늘리고, 그것으로 해결되지 않을 때만 `policy->min`을 낮춥니다.

1.4 target, target_index, setpolicy 또는 fast_switch?

1.4 target, target_index, setpolicy 또는 fast_switch?

대부분의 cpufreq driver와 CPU frequency scaling algorithm은 미리 정의된 고정 값으로만 CPU frequency를 설정할 수 있습니다. 이런 경우 `->target()`, `->target_index()`, `->fast_switch()` callback을 사용합니다.

일부 cpufreq 지원 processor는 특정 limit 사이에서 스스로 frequency를 전환합니다. 이런 processor는 `->setpolicy()` callback을 사용해야 합니다.

1.5 target과 target_index

1.5 target/target_index

`target_index` 호출은 `struct cpufreq_policy *policy`와 공개된 frequency table 안의 `unsigned int index` 두 argument를 받습니다.

CPUfreq driver는 이 callback에서 새 frequency를 설정해야 합니다. 실제 frequency는 `freq_table[index].frequency`로 결정해야 합니다.

Error가 발생하면 앞서 intermediate frequency로 전환했더라도 항상 이전 frequency인 `policy->restore_freq`로 복원해야 합니다.

Deprecated:

`target` 호출은 `struct cpufreq_policy *policy`, `unsigned int target_frequency`, `unsigned int relation` 세 argument를 받습니다.

CPUfreq driver는 여기서 새 frequency를 설정해야 하며 실제 frequency는 다음 규칙으로 결정합니다.

• `target_freq`에 가깝게 유지
• `policy->min <= new_freq <= policy->max`를 반드시 만족
• `relation == CPUFREQ_REL_L`이면 `target_freq` 이상인 `new_freq` 선택을 시도. L은 lowest이지만 더 낮지 않음을 뜻함
• `relation == CPUFREQ_REL_H`이면 `target_freq` 이하인 `new_freq` 선택을 시도. H는 highest이지만 더 높지 않음을 뜻함

여기에서도 frequency table helper를 활용할 수 있습니다. 자세한 내용은 2절을 참조하십시오.

1.6 fast_switch

1.6 fast_switch

이 함수는 scheduler context에서 frequency를 전환할 때 사용합니다. Callback 안에서는 sleep할 수 없으므로 모든 driver가 구현할 필요는 없습니다. 가능한 한 빠르게 전환하도록 고도로 최적화해야 합니다.

Argument는 `struct cpufreq_policy *policy`와 `unsigned int target_frequency` 두 개입니다.

1.7 setpolicy

1.7 setpolicy

`setpolicy` 호출은 `struct cpufreq_policy *policy` 하나만 argument로 받습니다. Processor 또는 chipset 내부 dynamic frequency switching의 lower limit을 `policy->min`, upper limit을 `policy->max`로 설정해야 합니다. 지원한다면 `policy->policy`가 `CPUFREQ_POLICY_PERFORMANCE`일 때 performance 지향 설정을, `CPUFREQ_POLICY_POWERSAVE`일 때 power-saving 지향 설정을 선택합니다. Reference 구현은 `drivers/cpufreq/longrun.c`를 참조하십시오.

1.8 get_intermediate와 target_intermediate

1.8 get_intermediate와 target_intermediate

이 callback은 `target_index()`를 제공하고 `CPUFREQ_ASYNC_NOTIFICATION`이 설정되지 않은 driver에만 적용됩니다.

`get_intermediate()`는 platform이 전환하려는 안정적인 intermediate frequency를 반환해야 합니다. `target_intermediate()`는 `index`에 해당하는 frequency로 이동하기 전에 CPU를 그 intermediate frequency로 설정해야 합니다. Core가 notification 전송을 담당하므로 driver는 `target_intermediate()`나 `target_index()`에서 이를 처리할 필요가 없습니다.

특정 target frequency에 대해 intermediate frequency로 전환하지 않으려면 `get_intermediate()`에서 `0`을 반환할 수 있습니다. 이 경우 core는 `->target_index()`를 직접 호출합니다.

2. Frequency table helper

2. Frequency table helper

대부분의 cpufreq processor는 몇 가지 특정 frequency로만 설정할 수 있으므로, 함수와 함께 제공되는 frequency table이 processor driver의 작업을 도울 수 있습니다. 이 table은 `struct cpufreq_frequency_table` entry 배열로 구성되며 각 entry에는 `driver_data`의 driver 전용 값, `frequency`의 대응 frequency, 설정된 flag가 들어 있습니다. Table 끝에는 frequency가 `CPUFREQ_TABLE_END`인 entry를 추가해야 합니다. Entry를 건너뛰려면 frequency를 `CPUFREQ_ENTRY_INVALID`로 설정합니다. Entry를 특정 순서로 정렬할 필요는 없지만 정렬되어 있으면 최적 match 검색이 빨라져 cpufreq core가 DVFS를 조금 더 빠르게 수행합니다.

Policy의 `policy->freq_table` field에 유효한 pointer가 있으면 core가 cpufreq table을 자동으로 검증합니다.

`cpufreq_frequency_table_verify()`는 `policy->min`과 `policy->max` 안에 최소 하나의 유효한 frequency가 있고 다른 모든 기준도 충족되는지 보장합니다. `->verify` 호출에 유용합니다.

`cpufreq_frequency_table_target()`은 `->target` 단계에 대응하는 frequency table helper입니다. 값을 전달하면 CPU가 설정되어야 할 frequency를 포함한 frequency table entry의 index를 반환합니다.

Frequency table iterator

다음 macro를 `cpufreq_frequency_table` iterator로 사용할 수 있습니다.

`cpufreq_for_each_entry(pos, table)`은 frequency table의 모든 entry를 순회합니다.

`cpufreq_for_each_valid_entry(pos, table)`은 `CPUFREQ_ENTRY_INVALID` frequency를 제외한 모든 entry를 순회합니다. `pos`는 loop cursor인 `cpufreq_frequency_table *`이고 `table`은 순회할 `cpufreq_frequency_table *`입니다.

예제:

struct cpufreq_frequency_table *pos, *driver_freq_table;

cpufreq_for_each_entry(pos, driver_freq_table) {
        /* Do something with pos */
        pos->frequency = ...
}

`driver_freq_table` 안에서 `pos`의 위치가 필요할 때 pointer subtraction은 비용이 크므로 사용하지 마십시오. 대신 `cpufreq_for_each_entry_idx()`와 `cpufreq_for_each_valid_entry_idx()` macro를 사용합니다.