Keystone Navigator Queue Management SubSystem

Keystone QMSS 개요

Keystone SoC의 QMSS(Queue Manager Sub System)는 multi-core Navigator의 기반을 이루는 핵심 hardware subsystem입니다. Queue manager, packed-data structure processor(PDSP), linking RAM, descriptor pool, infrastructure Packet DMA로 구성됩니다.

Queue Manager는 특정 memory-mapped location에 descriptor address를 쓰거나 읽는 방식으로 packet enqueue·dequeue를 가속합니다. PDSP는 accumulation, QoS, event management 같은 QMSS 기능을 수행합니다.

Linking RAM register는 descriptor RAM에 저장된 descriptor를 연결하며 descriptor RAM은 internal 또는 external memory로 구성할 수 있습니다. driver는 PDSP 설정, linking RAM region, queue pool의 allocation·push·pop·notify, descriptor pool을 관리합니다.

QMSS root 필수 속성

일반 Keystone QMSS의 `compatible`은 `ti,keystone-navigator-qmss`, K2G SoC의 QMSS는 `ti,66ak2g-navss-qm`입니다. `clocks`는 reference clock phandle입니다.

`queue-range`는 `<시작 번호 전체 queue 수>`이고, `linkram0`은 internal link RAM의 `<주소 entry 수>`, `linkram1`은 external link RAM의 `<주소 entry 수>`입니다. `linkram1` 주소가 0이면 driver가 memory를 할당합니다.

`qmgrs` 자식 노드는 SoC의 각 queue manager를 설명합니다. Keystone 1에는 하나만 있어야 하고 Keystone 2에는 둘 이상 있을 수 있습니다.

Queue manager register 순서

각 queue manager의 `managed-queues`는 실제 관리 범위를 `<base queue 번호 queue 수>`로 나타냅니다.

`reg` 영역은 Queue Peek, Queue status RAM, Queue configuration, Descriptor memory setup, queue Push용 Queue Management/Queue Proxy, queue Pop용 Queue Management/Queue Proxy 순서로 지정합니다.

K2G queue manager register 순서

K2G SoC의 QMSS는 Queue Peek, Queue configuration, Push·Pop 공용 Queue Management/Queue Proxy의 세 register 영역을 이 순서로 사용합니다.

Queue pool 분류와 범위

`queue-pools` 자식 노드는 queue range를 세 종류로 분류합니다. `qpend`는 interrupt 가능한 qpend queue, `general-purpose`는 주로 free descriptor queue 또는 transmit DMA queue로 쓰는 일반 queue, `accumulator`는 PDSP accumulator channel이 감시하는 queue입니다.

각 범위의 `qrange`는 `<base queue 번호 queue 수>`입니다. 선택 `interrupts`는 interrupt 가능한 queue의 mapping을 지정하며 driver는 CPU mask를 바탕으로 interrupt affinity hint도 설정합니다.

`qalloc-by-id`를 지정한 범위의 queue는 queue ID로만 할당할 수 있습니다.

Accumulator firmware와 channel

QMSS의 어느 PDSP에도 accumulator firmware를 올릴 수 있습니다. firmware는 선택한 queue들을 polling하다가 push된 descriptor를 pop해 host가 제공한 buffer에 넣고, 목록이 가득 차거나 설정 시간이 지나면 host가 descriptor 정보를 읽도록 interrupt를 발생시킵니다.

firmware는 16·32·48 channel build로 제공되고 각 channel은 연속된 queue 최대 32개를 감시합니다. `accumulator`는 `<pdsp-id channel entries pacing-mode latency>`로 지정합니다. `pdsp-id`는 firmware를 실행할 QMSS PDSP, `channel`은 channel 번호, `entries`는 accumulator descriptor list 크기입니다.

pacing mode 0은 list가 가득 찰 때만 interrupt, 1은 마지막 interrupt 이후 시간, 2는 첫 새 packet 이후 시간, 3은 마지막 새 packet 이후 시간을 기준으로 지연합니다. `latency`는 microsecond 단위 interrupt 지연입니다.

선택 `multi-queue`는 channel이 base queue 번호부터 최대 32개 queue를 감시하도록 합니다.

Descriptor memory region

`descriptor-regions` 자식 노드는 Keystone Navigator packet DMA descriptor용 memory region을 설명하며 descriptor memory는 driver가 할당합니다.

`id`는 QMSS region 번호입니다. `region-spec`은 `<descriptor 수 descriptor 크기>`, `link-index`는 region의 첫 descriptor가 사용할 시작 index입니다.

선택 PDSP 구성

`dma-coherent`는 DMA operation이 coherent일 때 표시합니다. 선택 `pdsps` 자식 노드는 PDSP 구성을 담습니다.

PDSP의 `firmware`는 load할 firmware, `id`는 이를 실행할 QMSS PDSP입니다. `reg`는 PDSP internal RAM, control/status register, QMSS interrupt distributor register, PDSP command interface 순서로 위치와 크기를 지정합니다.

QMSS와 두 queue manager 예제

예제 root는 16,384개 queue, internal linking entry 32,768개, driver가 memory를 할당할 external entry 65,536개를 정의합니다. 두 queue manager는 각각 8,192개 queue와 여섯 register 영역을 관리합니다.

원문 예제의 `compatible = "ti,keystone-qmss"` 표기는 그대로 보존합니다.

qmss: qmss@2a40000 {
        compatible = "ti,keystone-qmss";
        dma-coherent;
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        clocks = <&chipclk13>;
        ranges;
        queue-range        = <0 0x4000>;
        linkram0        = <0x100000 0x8000>;
        linkram1        = <0x0 0x10000>;

        qmgrs {
                #address-cells = <1>;
                #size-cells = <1>;
                ranges;
                qmgr0 {
                        managed-queues = <0 0x2000>;
                        reg = <0x2a40000 0x20000>,
                              <0x2a06000 0x400>,
                              <0x2a02000 0x1000>,
                              <0x2a03000 0x1000>,
                              <0x23a80000 0x20000>,
                              <0x2a80000 0x20000>;
                };

                qmgr1 {
                        managed-queues = <0x2000 0x2000>;
                        reg = <0x2a60000 0x20000>,
                              <0x2a06400 0x400>,
                              <0x2a04000 0x1000>,
                              <0x2a05000 0x1000>,
                              <0x23aa0000 0x20000>,
                              <0x2aa0000 0x20000>;
                };
        };

Queue pool 예제

예제는 여러 qpend interrupt range, general-purpose와 NetCP transmit queue, 그리고 base queue 128부터 32개씩 감시하는 accumulator channel 36~39를 구성합니다.

각 accumulator는 descriptor list entry 16개, 첫 새 packet 이후 pacing mode 2, 50µs latency를 사용하며 일부 범위는 `qalloc-by-id`를 요구합니다.

queue-pools {
        qpend {
                qpend-0 {
                        qrange = <658 8>;
                        interrupts =<0 40 0xf04 0 41 0xf04 0 42 0xf04
                                     0 43 0xf04 0 44 0xf04 0 45 0xf04
                                     0 46 0xf04 0 47 0xf04>;
                };
                qpend-1 {
                        qrange = <8704 16>;
                        interrupts = <0 48 0xf04 0 49 0xf04 0 50 0xf04
                                      0 51 0xf04 0 52 0xf04 0 53 0xf04
                                      0 54 0xf04 0 55 0xf04 0 56 0xf04
                                      0 57 0xf04 0 58 0xf04 0 59 0xf04
                                      0 60 0xf04 0 61 0xf04 0 62 0xf04
                                      0 63 0xf04>;
                        qalloc-by-id;
                };
                qpend-2 {
                        qrange = <8720 16>;
                        interrupts = <0 64 0xf04 0 65 0xf04 0 66 0xf04
                                      0 59 0xf04 0 68 0xf04 0 69 0xf04
                                      0 70 0xf04 0 71 0xf04 0 72 0xf04
                                      0 73 0xf04 0 74 0xf04 0 75 0xf04
                                      0 76 0xf04 0 77 0xf04 0 78 0xf04
                                      0 79 0xf04>;
                };
        };
        general-purpose {
                gp-0 {
                        qrange = <4000 64>;
                };
                netcp-tx {
                        qrange = <640 9>;
                        qalloc-by-id;
                };
        };
        accumulator {
                acc-0 {
                        qrange = <128 32>;
                        accumulator = <0 36 16 2 50>;
                        interrupts = <0 215 0xf01>;
                        multi-queue;
                        qalloc-by-id;
                };
                acc-1 {
                        qrange = <160 32>;
                        accumulator = <0 37 16 2 50>;
                        interrupts = <0 216 0xf01>;
                        multi-queue;
                };
                acc-2 {
                        qrange = <192 32>;
                        accumulator = <0 38 16 2 50>;
                        interrupts = <0 217 0xf01>;
                        multi-queue;
                };
                acc-3 {
                        qrange = <224 32>;
                        accumulator = <0 39 16 2 50>;
                        interrupts = <0 218 0xf01>;
                        multi-queue;
                };
        };
};

Descriptor region 예제

Region 12는 크기 128바이트 descriptor 8,192개를 가지며 첫 link index는 `0x4000`입니다.

descriptor-regions {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        ranges;
        region-12 {
                id = <12>;
                region-spec = <8192 128>; /* num_desc desc_size */
                link-index = <0x4000>;
        };
};

PDSP 예제

PDSP 0은 internal RAM, control/status, interrupt distributor, command interface의 네 register 영역을 지정합니다.

        pdsps {
                #address-cells = <1>;
                #size-cells = <1>;
                ranges;
                pdsp0@2a10000 {
                        reg = <0x2a10000 0x1000>,
                              <0x2a0f000 0x100>,
                              <0x2a0c000 0x3c8>,
                              <0x2a20000 0x4000>;
                        id = <0>;
                };
        };
}; /* qmss */