x86/mm/pat: Don't report PAT on CPUs that don't support it
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / x86 / intel_rdt_ui.txt
blob51cf6fa5591f9e99d95e73212e19372821ae4d7f
1 User Interface for Resource Allocation in Intel Resource Director Technology
3 Copyright (C) 2016 Intel Corporation
5 Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
6 Tony Luck <tony.luck@intel.com>
8 This feature is enabled by the CONFIG_INTEL_RDT_A Kconfig and the
9 X86 /proc/cpuinfo flag bits "rdt", "cat_l3" and "cdp_l3".
11 To use the feature mount the file system:
13  # mount -t resctrl resctrl [-o cdp] /sys/fs/resctrl
15 mount options are:
17 "cdp": Enable code/data prioritization in L3 cache allocations.
20 Info directory
21 --------------
23 The 'info' directory contains information about the enabled
24 resources. Each resource has its own subdirectory. The subdirectory
25 names reflect the resource names. Each subdirectory contains the
26 following files:
28 "num_closids":  The number of CLOSIDs which are valid for this
29                 resource. The kernel uses the smallest number of
30                 CLOSIDs of all enabled resources as limit.
32 "cbm_mask":     The bitmask which is valid for this resource. This
33                 mask is equivalent to 100%.
35 "min_cbm_bits": The minimum number of consecutive bits which must be
36                 set when writing a mask.
39 Resource groups
40 ---------------
41 Resource groups are represented as directories in the resctrl file
42 system. The default group is the root directory. Other groups may be
43 created as desired by the system administrator using the "mkdir(1)"
44 command, and removed using "rmdir(1)".
46 There are three files associated with each group:
48 "tasks": A list of tasks that belongs to this group. Tasks can be
49         added to a group by writing the task ID to the "tasks" file
50         (which will automatically remove them from the previous
51         group to which they belonged). New tasks created by fork(2)
52         and clone(2) are added to the same group as their parent.
53         If a pid is not in any sub partition, it is in root partition
54         (i.e. default partition).
56 "cpus": A bitmask of logical CPUs assigned to this group. Writing
57         a new mask can add/remove CPUs from this group. Added CPUs
58         are removed from their previous group. Removed ones are
59         given to the default (root) group. You cannot remove CPUs
60         from the default group.
62 "schemata": A list of all the resources available to this group.
63         Each resource has its own line and format - see below for
64         details.
66 When a task is running the following rules define which resources
67 are available to it:
69 1) If the task is a member of a non-default group, then the schemata
70 for that group is used.
72 2) Else if the task belongs to the default group, but is running on a
73 CPU that is assigned to some specific group, then the schemata for
74 the CPU's group is used.
76 3) Otherwise the schemata for the default group is used.
79 Schemata files - general concepts
80 ---------------------------------
81 Each line in the file describes one resource. The line starts with
82 the name of the resource, followed by specific values to be applied
83 in each of the instances of that resource on the system.
85 Cache IDs
86 ---------
87 On current generation systems there is one L3 cache per socket and L2
88 caches are generally just shared by the hyperthreads on a core, but this
89 isn't an architectural requirement. We could have multiple separate L3
90 caches on a socket, multiple cores could share an L2 cache. So instead
91 of using "socket" or "core" to define the set of logical cpus sharing
92 a resource we use a "Cache ID". At a given cache level this will be a
93 unique number across the whole system (but it isn't guaranteed to be a
94 contiguous sequence, there may be gaps).  To find the ID for each logical
95 CPU look in /sys/devices/system/cpu/cpu*/cache/index*/id
97 Cache Bit Masks (CBM)
98 ---------------------
99 For cache resources we describe the portion of the cache that is available
100 for allocation using a bitmask. The maximum value of the mask is defined
101 by each cpu model (and may be different for different cache levels). It
102 is found using CPUID, but is also provided in the "info" directory of
103 the resctrl file system in "info/{resource}/cbm_mask". X86 hardware
104 requires that these masks have all the '1' bits in a contiguous block. So
105 0x3, 0x6 and 0xC are legal 4-bit masks with two bits set, but 0x5, 0x9
106 and 0xA are not.  On a system with a 20-bit mask each bit represents 5%
107 of the capacity of the cache. You could partition the cache into four
108 equal parts with masks: 0x1f, 0x3e0, 0x7c00, 0xf8000.
111 L3 details (code and data prioritization disabled)
112 --------------------------------------------------
113 With CDP disabled the L3 schemata format is:
115         L3:<cache_id0>=<cbm>;<cache_id1>=<cbm>;...
117 L3 details (CDP enabled via mount option to resctrl)
118 ----------------------------------------------------
119 When CDP is enabled L3 control is split into two separate resources
120 so you can specify independent masks for code and data like this:
122         L3data:<cache_id0>=<cbm>;<cache_id1>=<cbm>;...
123         L3code:<cache_id0>=<cbm>;<cache_id1>=<cbm>;...
125 L2 details
126 ----------
127 L2 cache does not support code and data prioritization, so the
128 schemata format is always:
130         L2:<cache_id0>=<cbm>;<cache_id1>=<cbm>;...
132 Example 1
133 ---------
134 On a two socket machine (one L3 cache per socket) with just four bits
135 for cache bit masks
137 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl
138 # cd /sys/fs/resctrl
139 # mkdir p0 p1
140 # echo "L3:0=3;1=c" > /sys/fs/resctrl/p0/schemata
141 # echo "L3:0=3;1=3" > /sys/fs/resctrl/p1/schemata
143 The default resource group is unmodified, so we have access to all parts
144 of all caches (its schemata file reads "L3:0=f;1=f").
146 Tasks that are under the control of group "p0" may only allocate from the
147 "lower" 50% on cache ID 0, and the "upper" 50% of cache ID 1.
148 Tasks in group "p1" use the "lower" 50% of cache on both sockets.
150 Example 2
151 ---------
152 Again two sockets, but this time with a more realistic 20-bit mask.
154 Two real time tasks pid=1234 running on processor 0 and pid=5678 running on
155 processor 1 on socket 0 on a 2-socket and dual core machine. To avoid noisy
156 neighbors, each of the two real-time tasks exclusively occupies one quarter
157 of L3 cache on socket 0.
159 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl
160 # cd /sys/fs/resctrl
162 First we reset the schemata for the default group so that the "upper"
163 50% of the L3 cache on socket 0 cannot be used by ordinary tasks:
165 # echo "L3:0=3ff;1=fffff" > schemata
167 Next we make a resource group for our first real time task and give
168 it access to the "top" 25% of the cache on socket 0.
170 # mkdir p0
171 # echo "L3:0=f8000;1=fffff" > p0/schemata
173 Finally we move our first real time task into this resource group. We
174 also use taskset(1) to ensure the task always runs on a dedicated CPU
175 on socket 0. Most uses of resource groups will also constrain which
176 processors tasks run on.
178 # echo 1234 > p0/tasks
179 # taskset -cp 1 1234
181 Ditto for the second real time task (with the remaining 25% of cache):
183 # mkdir p1
184 # echo "L3:0=7c00;1=fffff" > p1/schemata
185 # echo 5678 > p1/tasks
186 # taskset -cp 2 5678
188 Example 3
189 ---------
191 A single socket system which has real-time tasks running on core 4-7 and
192 non real-time workload assigned to core 0-3. The real-time tasks share text
193 and data, so a per task association is not required and due to interaction
194 with the kernel it's desired that the kernel on these cores shares L3 with
195 the tasks.
197 # mount -t resctrl resctrl /sys/fs/resctrl
198 # cd /sys/fs/resctrl
200 First we reset the schemata for the default group so that the "upper"
201 50% of the L3 cache on socket 0 cannot be used by ordinary tasks:
203 # echo "L3:0=3ff" > schemata
205 Next we make a resource group for our real time cores and give
206 it access to the "top" 50% of the cache on socket 0.
208 # mkdir p0
209 # echo "L3:0=ffc00;" > p0/schemata
211 Finally we move core 4-7 over to the new group and make sure that the
212 kernel and the tasks running there get 50% of the cache.
214 # echo C0 > p0/cpus
216 4) Locking between applications
218 Certain operations on the resctrl filesystem, composed of read/writes
219 to/from multiple files, must be atomic.
221 As an example, the allocation of an exclusive reservation of L3 cache
222 involves:
224   1. Read the cbmmasks from each directory
225   2. Find a contiguous set of bits in the global CBM bitmask that is clear
226      in any of the directory cbmmasks
227   3. Create a new directory
228   4. Set the bits found in step 2 to the new directory "schemata" file
230 If two applications attempt to allocate space concurrently then they can
231 end up allocating the same bits so the reservations are shared instead of
232 exclusive.
234 To coordinate atomic operations on the resctrlfs and to avoid the problem
235 above, the following locking procedure is recommended:
237 Locking is based on flock, which is available in libc and also as a shell
238 script command
240 Write lock:
242  A) Take flock(LOCK_EX) on /sys/fs/resctrl
243  B) Read/write the directory structure.
244  C) funlock
246 Read lock:
248  A) Take flock(LOCK_SH) on /sys/fs/resctrl
249  B) If success read the directory structure.
250  C) funlock
252 Example with bash:
254 # Atomically read directory structure
255 $ flock -s /sys/fs/resctrl/ find /sys/fs/resctrl
257 # Read directory contents and create new subdirectory
259 $ cat create-dir.sh
260 find /sys/fs/resctrl/ > output.txt
261 mask = function-of(output.txt)
262 mkdir /sys/fs/resctrl/newres/
263 echo mask > /sys/fs/resctrl/newres/schemata
265 $ flock /sys/fs/resctrl/ ./create-dir.sh
267 Example with C:
270  * Example code do take advisory locks
271  * before accessing resctrl filesystem
272  */
273 #include <sys/file.h>
274 #include <stdlib.h>
276 void resctrl_take_shared_lock(int fd)
278         int ret;
280         /* take shared lock on resctrl filesystem */
281         ret = flock(fd, LOCK_SH);
282         if (ret) {
283                 perror("flock");
284                 exit(-1);
285         }
288 void resctrl_take_exclusive_lock(int fd)
290         int ret;
292         /* release lock on resctrl filesystem */
293         ret = flock(fd, LOCK_EX);
294         if (ret) {
295                 perror("flock");
296                 exit(-1);
297         }
300 void resctrl_release_lock(int fd)
302         int ret;
304         /* take shared lock on resctrl filesystem */
305         ret = flock(fd, LOCK_UN);
306         if (ret) {
307                 perror("flock");
308                 exit(-1);
309         }
312 void main(void)
314         int fd, ret;
316         fd = open("/sys/fs/resctrl", O_DIRECTORY);
317         if (fd == -1) {
318                 perror("open");
319                 exit(-1);
320         }
321         resctrl_take_shared_lock(fd);
322         /* code to read directory contents */
323         resctrl_release_lock(fd);
325         resctrl_take_exclusive_lock(fd);
326         /* code to read and write directory contents */
327         resctrl_release_lock(fd);