Linux 内核 HiSilicon SoC Uncore PMU 实战指南：L3C/HHA/DDRC 的 perf 事件采集与过滤配置

Linux 内核 HiSilicon SoC Uncore PMU 实战指南：L3C/HHA/DDRC 的 perf 事件采集与过滤配置

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HiSilicon SoC 内部的 L3 缓存（L3C）、Hydra Home Agent（HHA）与 DDR 控制器（DDRC）等系统级设备各自内置独立的 uncore 性能监控单元（PMU）。本文基于内核文档 Documentation/admin-guide/perf/hisi-pmu.rst 与驱动源码 drivers/perf/hisilicon/，完整讲解 HiSilicon uncore PMU 的 SoC 拓扑、sysfs 事件发现机制、perf list/perf stat的使用方法，以及 PMU v2（identifier0x30）与 v3（identifier0x40）新增的tt_core、tt_req、datasrc_cfg、ext、srcid/tgtid等过滤参数，帮助你在 HiSilicon 平台上对 NoC、缓存与内存子系统做精细的性能剖析。

HiSilicon SoC 拓扑：SCCL、CCL 与 uncore 设备

理解 uncore PMU 之前，先要理解 HiSilicon SoC 的层次化封装结构。根据官方文档的描述：

• HiSilicon SoC 芯片集成了多种相互独立的系统设备 PMU，例如 L3 缓存（L3C）、Hydra Home Agent（HHA）和 DDRC。这些 PMU 彼此独立，各自拥有硬件逻辑来采集统计与性能信息；
• SoC 封装了多个 CPU die 与 IO die。每个 CPU 簇（CPU Cluster，CCL）由 4 个 CPU 核心组成，共享一片 L3 缓存；
• 每个 CPU die 被称为 Super CPU Cluster（SCCL），由 6 个 CCL 构成；
• 每个 SCCL 配备 2 个 HHA（编号 0–1）和 4 个 DDRC（编号 0–3）。

PMU v2 之后的 SoC 进一步封装了 I/O die：I/O die 被称为 Super I/O Cluster（SICL），包含多个 I/O Cluster（ICL）。SoC 中每个 CCL/ICL 都有唯一的 11 位 ID，其中高 6 位是 SCCL-ID，低 5 位是 CCL/ICL-ID。文档列出了 I/O die 上各 ICL 类型的编码：

这套拓扑在驱动中由struct hisi_pmu_topology表达，见 hisi_uncore_pmu.h：其中sccl_id/sicl_id/scl_id三者共用一个 union（SCCL 与 SICL 是平行的，一个 PMU 不可能同时位于两者之上），ccl_id表示 CPU 簇，index_id表示同位置多个同类 PMU 的模块编号，sub_id则是 PMU 的子模块编号——文档注释里明确举例：DDRC PMU v2 因为每个 DDRC 内含多个 DMC 而使用了sub_id。任何无法定位的拓扑字段取值为-1。

拓扑 ID 的来源在 hisi_uncore_pmu.c 的hisi_uncore_pmu_init_topology()：驱动从设备固件属性hisilicon,scl-id、hisilicon,ccl-id、hisilicon,idx-id、hisilicon,sub-id中读取。而对于 CPU 侧，hisi_read_sccl_and_ccl_id()（hisi_uncore_pmu.c）则从MPIDR_EL1的 affinity 层级解析出 SCCL/CCL ID，并按 CPU 型号区分三种编码：

• TSV110 的 MT 版本：SCCL 取Aff2[7:3]，CCL 取Aff2[2:0]；
• 其他 MT 部件：SCCL 取Aff3[7:0]，CCL 取Aff2[7:0]；
• 非 MT 部件：SCCL 取Aff2[7:0]，CCL 取Aff1[7:0]。

驱动构建与 sysfs 事件发现

编译依赖

uncore PMU 驱动族的构建开关在 drivers/perf/hisilicon/Kconfig：HISI_PMU为 tristate 选项，依赖ARM64 && ACPI，即该套驱动仅面向 ARM64 且使用 ACPI 的 HiSilicon 系统。Makefile 显示CONFIG_HISI_PMU会编译 9 个目标文件：hisi_uncore_pmu.o（公共框架）以及hisi_uncore_l3c_pmu.o、hisi_uncore_hha_pmu.o、hisi_uncore_ddrc_pmu.o、hisi_uncore_sllc_pmu.o、hisi_uncore_pa_pmu.o、hisi_uncore_cpa_pmu.o、hisi_uncore_uc_pmu.o、hisi_uncore_noc_pmu.o、hisi_uncore_mn_pmu.o等具体设备 PMU。此外还有独立的HISI_PCIE_PMU与HNS3_PMU选项，分别面向 PCIe 与 HNS3 网卡的 RCiEP 设备，与本文的 uncore PMU 主题无关。

每个模块注册为独立 PMU

文档指出：每个 L3C、HHA、DDRC 都会以独立的 PMU 身份向 perf 注册，PMU 名称在事件列表中形如hisi_sccl<sccl-id>_module<index-id>，其中sccl-id是 SCCL 标识，index-id是模块索引。例如：

• hisi_sccl3_l3c0/rd_hit_cpipe：SCCL 3 上第 0 号 L3C 的READ_HIT_CPIPE事件；
• hisi_sccl1_hha0/rx_operations：SCCL 1 上第 0 号 HHA 的RX_OPERATIONS事件。

对应地，设备节点位于：

/sys/bus/event_source/devices/hisi_sccl{X}_<l3c{Y}/hha{Y}/ddrc{Y}>

以 L3C 驱动为例，hisi_uncore_l3c_pmu.c 的 probe 函数会按拓扑生成名称：有sub_id时格式为hisi_sccl%d_l3c%d_%d（v3 命名），否则为hisi_sccl%d_l3c%d，随后调用perf_pmu_register()完成注册。事件与过滤参数则通过 sysfs 的events/与format/属性组暴露，perf list就是读取这些属性列出的事件清单。每个 PMU 的 sysfs 属性组都由公共的hisi_pmu_cpumask_attr_group、hisi_pmu_identifier_group与各版本的 format/events 组拼成，例如 L3C 的组装见 hisi_uncore_l3c_pmu.c。

cpumask 与 associated_cpus

文档说明驱动还提供两个额外的 sysfs 属性：

• cpumask：显示用于统计该 uncore PMU 事件的 CPU 核心 ID。它是给 perf 等用户态工具的提示（hint），通常只包含associated_cpus中的某一个关联 CPU；
• associated_cpus：显示与该 PMU 关联的 CPU 集合。

源码印证了这一点。hisi_uncore_pmu.c 中cpumask属性只输出单个on_cpu，associated_cpus输出hisi_pmu->associated_cpus位图。on_cpu的选择逻辑在hisi_uncore_pmu_online_cpu()（hisi_uncore_pmu.c）：当某个与 PMU 拓扑关联的 CPU 上线时，驱动把该 CPU 记入associated_cpus，并将其设为on_cpu，同时把 PMU 溢出中断的 affinity 绑到同一 CPU；若 PMU 没有关联 CPU（例如位于 SICL 上），则用cpumask_local_spread()按 NUMA 节点就近选取。当on_cpu离线时，hisi_uncore_pmu_offline_cpu()（hisi_uncore_pmu.c）会通过perf_pmu_migrate_context()把 PMU 上下文迁移到新的关联 CPU 并更新中断亲和性。此外 hisi_uncore_pmu.c 在event_init里会强制执行event->cpu = hisi_pmu->on_cpu——同一个 PMU 上的所有事件被约束在同一个 CPU 上计数，这与 uncore 计数器在 die 内共享的硬件特性一致。

基础用法：perf list 与 perf stat

文档给出的标准用法如下。先用perf list查看 uncore 事件：

$# perf list hisi_sccl3_l3c0/rd_hit_cpipe/ [kernel PMU event] ------------------------------------------ hisi_sccl3_l3c0/wr_hit_cpipe/ [kernel PMU event] ------------------------------------------ hisi_sccl1_l3c0/rd_hit_cpipe/ [kernel PMU event] ------------------------------------------ hisi_sccl1_l3c0/wr_hit_cpipe/ [kernel PMU event] ------------------------------------------

再对指定 PMU 事件做整机（-a）统计，既可以用事件名，也可以用原始事件码：

$# perf stat -a -e hisi_sccl3_l3c0/rd_hit_cpipe/ sleep 5 $# perf stat -a -e hisi_sccl3_l3c0/config=0x02/ sleep 5

两条命令等价：从源码的事件表 hisi_uncore_l3c_pmu.c 可以确认 L3C PMU v1 注册的事件包括rd_cpipe(0x00)、wr_cpipe(0x01)、rd_hit_cpipe(0x02)、wr_hit_cpipe(0x03)、victim_num(0x04)、rd_spipe(0x20)、wr_spipe(0x21)、rd_hit_spipe(0x22)、wr_hit_spipe(0x23)、back_invalid(0x29)、retry_cpu(0x40)、retry_ring(0x41)、prefetch_drop(0x42)——config=0x02正是rd_hit_cpipe。

PMU v2（identifier 0x30）：新增过滤能力

文档指出 PMU v2 的 identifier 为0x30（驱动中定义为 hisi_uncore_pmu.h 的HISI_PMU_V2 0x30），拓扑与 v1 相同，但硬件增加了一组过滤功能，都通过 perf 事件的 config1/config2 字段下发。

1. tt_core：按核/线程过滤 L3C 计数

L3C PMU 支持在簇内按 core/thread 过滤，以位图形式指定：

$# perf stat -a -e hisi_sccl3_l3c0/config=0x02,tt_core=0x3/ sleep 5

上例只统计该簇中 core/thread 0 和 1 产生的操作。注意文档的告诫：不要使用tt_core_deprecated指定核/线程过滤，该选项仅为向后兼容保留，且只支持 8 位，可能覆盖不全共享该 L3C 的所有核/线程。

源码中这两者的位域定义见 hisi_uncore_l3c_pmu.c 的 v2 format 组：

• event→config:0-7；
• tt_core_deprecated→config1:0-7；
• tt_req→config1:8-10；
• datasrc_cfg→config1:11-15；
• datasrc_skt→config1:16；
• tt_core→config2:0-15。

tt_core从 8 位扩展到 16 位以覆盖共享 L3 的全部 CPU。驱动在hisi_l3c_pmu_get_tt_core()（hisi_uncore_l3c_pmu.c）中优先取config2的新字段，为空时回退到旧字段；而check_filter()（hisi_uncore_l3c_pmu.c）同时拒绝了两者同时设置的非法组合。命中过滤后，hisi_l3c_pmu_config_core_tracetag()会把位图写入L3C_CORE_CTRL寄存器并置位L3C_PERF_CTRL的核计数使能与 tracetag 核使能（hisi_uncore_l3c_pmu.c）。

2. tt_req：按读/写/原子操作类型过滤（Tracetag）

tt_req允许只统计读、写或原子操作，缺省为统计全部操作。tt_req是 3 位字段，编码如下：

示例：

$# perf stat -a -e hisi_sccl3_l3c0/config=0x02,tt_req=0x4/ sleep 5

上例只统计该簇内的读操作。实现上，hisi_l3c_pmu_config_req_tracetag()（hisi_uncore_l3c_pmu.c）把tt_req左移 7 位写入L3C_TRACETAG_CTRL的请求类型域并置请求使能位，再在L3C_PERF_CTRL中打开L3C_TRACETAG_EN使能位；停止时由hisi_l3c_pmu_clear_req_tracetag()对称清除。

3. datasrc：确认数据来源

datasrc用于判断数据从哪里来，是 5 位编码。文档列出的重要编码：

主要用途是帮助定位数据源相对 CPU 核心的远近。多芯片场景下使用datasrc_cfg过滤时，perf 命令中还需要配置datasrc_skt：

$# perf stat -a -e hisi_sccl3_l3c0/config=0xb9,datasrc_cfg=0xE/, \ hisi_sccl3_l3c0/config=0xb9,datasrc_cfg=0xF/ sleep 5

源码侧，hisi_l3c_pmu_config_ds()（hisi_uncore_l3c_pmu.c）将 5 位datasrc_cfg写入每 4 个计数器共享的 8 位数据源类型寄存器（前 4 个计数器用L3C_DATSRC_TYPE0，后 4 个用L3C_DATSRC_TYPE1）；若设置了datasrc_skt，则置位L3C_DATSRC_CTRL的L3C_DATSRC_SKT_EN。

4. uring_channel：按 uring 通道过滤 UC PMU 事件

UC PMU 的事件0x47~0x59支持按 tx 请求 uring channel 过滤，该字段为 2 位：

5. ch：按 NoC 事务通道过滤

NoC PMU 支持用该选项过滤特定事务通道的计数，当前支持的通道：

6. tt_en：只统计带 tracetag 的事务

若设置tt_en，NoC PMU 只统计设置了 tracetag 的事务。tracetag 的详细机制即上文 tt_req/tt_core 部分所述。

PMU v3（identifier 0x40）：子 PMU 划分与 ext 选项

PMU v3 的 identifier 为0x40。为了获得更细粒度的跟踪能力，v3 把部分 uncore PMU 拆分为若干 part，每个 part 拥有专属 PMU，这些 PMU 合起来覆盖某个 uncore 设备的全部事件监控职责。sysfs 命名格式随之变化：

/sys/bus/event_source/devices/hisi_sccl{X}_<l3c{Y}_{Z}/ddrc{Y}_{Z}/noc{Y}_{Z}>

其中Z是 sub-id，表示同一硬件设备不同 part 对应的 PMU。不同 sub-id 的 PMU 用法基本一致；特别地，L3C PMU 提供了ext选项以探索更细粒度的 L3C 统计。驱动把ext作为向硬件下发 perf 命令时的“终止提示”，取值约束为：

• ext=0：缺省值，可以直接使用事件名；
• ext=1与ext=2：必须使用事件码，不支持事件名。

文档给出的示例：

$# perf stat -a -e hisi_sccl0_l3c1_0/rd_spipe/ sleep 5

或：

$# perf stat -a -e hisi_sccl0_l3c1_0/event=0x1,ext=1/ sleep 5

其中hisi_sccl0_l3c1_0定位的是 SCCL 0 上 L3 缓存 1 的 pipe0。第一条命令因为隐含ext=0，定位到 L3C 的第一个 part；第二条命令则对 L3C 的另一个 part 以事件0x1发起计数。

源码与文档完全对应：hisi_get_ext()从config:16-17提取 ext 值（hisi_uncore_l3c_pmu.c 及 v3 format 组）。在hisi_l3c_pmu_get_event_idx()（hisi_uncore_l3c_pmu.c）中，普通事件与扩展事件分别在不同的计数器位段中分配索引，并把对应的基地址（base或ext_base[ext - 1]）保存到event->hw.event_base——因为普通事件和扩展事件位于不同的地址空间。probe 阶段（hisi_uncore_l3c_pmu.c）若检测到硬件支持 ext，则按中断数量推算 ext 区域数并累加计数器总数，因此 v3 的 L3C 最多可监视 2～3 倍于单区域数量的并发事件。

按 CCL/ICL ID 过滤：srcid/tgtid

v3 下用户还可通过srcid_cmd & srcid_msk配置只统计来自特定 CCL/ICL 的数据，通过tgtid_cmd & tgtid_msk统计发往特定 CCL/ICL 的数据。注意掩码语义：srcid_msk/tgtid_msk中置 1 的位表示匹配时不检查该位。若上述所有过滤选项都未启用，PMU 按缺省值工作——不区分过滤条件与 ID 信息，直接返回 PMU 计数器中的总计数。

功能限制：不支持采样与 per-task 绑定

文档明确：当前驱动不支持采样，因此perf record不可用；由于事件全部属于 uncore，attach 到具体 task 也不被支持。源码在 hisi_uncore_pmu.c 的hisi_uncore_pmu_event_init()中给出了硬性校验：

• 采样事件或带PERF_ATTACH_TASK的事件直接返回-EOPNOTSUPP，注释解释了原因：计数器为 CPU die（SCCL）内所有核共享，且 uncore 计数器不隶属于任何 CPU，无法支持 per-task 模式；
• event->cpu < 0（未指定 CPU）返回-EINVAL；
• 事件组内的硬件事件数不得超过 PMU 可用计数器数（hisi_validate_event_group()）；
• 事件码超过该 PMU 的check_event上限返回-EINVAL。例如 L3C v1 上限为0x59（L3C_V1_NR_EVENTS），v2/v3 为0xFF。

另外，从驱动结构看，公共头文件定义了HISI_MAX_COUNTERS为0x18（24），即单个 PMU 事件最多可挂 24 个硬件计数器；L3C 每个区域固定 8 个计数器（L3C_NR_COUNTERS）。计数精度方面，L3C v1 为 48 位计数器，v2/v3 为 64 位，这由各版本的hisi_pmu_dev_info中的counter_bits字段声明（hisi_uncore_l3c_pmu.c）。公共框架的hisi_uncore_pmu_set_event_period()（hisi_uncore_pmu.c）会把回绕点设为2^(counter_bits - 1)，为极端情况下的中断延迟留出余量。

小结与深入路径

• 设备发现：/sys/bus/event_source/devices/hisi_sccl*_{l3c,hha,ddrc}*目录下的events/、format/、cpumask、associated_cpus、identifier属性是理解每个 PMU 能力的权威入口，perf list是其用户态映射；
• 事件统计：优先perf stat -a -e <pmu>/<event>/ sleep N，需要精细过滤时按 v2/v3 的tt_core、tt_req、datasrc_cfg/datasrc_skt、ch、tt_en、ext、srcid/tgtid组合；
• 使用事件名最稳妥（ext != 0除外）；原始config=0xNN编码需与format/属性及驱动中的事件表核对；
• 由于不支持采样与 per-task 绑定，本套 PMU 适合做系统级（-a）带宽、命中率、延迟来源类的统计性剖析，而非逐样本的火焰图分析；
• 源码入口：公共框架 hisi_uncore_pmu.c 与 hisi_uncore_pmu.h，L3C 实现 hisi_uncore_l3c_pmu.c，HHA/DDRC 等其余模块见 drivers/perf/hisilicon/；L3C 的 ACPI 设备 ID 为 HISI0213（v1）、HISI0214（v2）、HISI0215（v3），可用于在 ACPI 系统中确认硬件版本（hisi_uncore_l3c_pmu.c）；
• 文档最后提示：如需特定 SoC 上 PMU 设备的完整事件清单及其信息，建议联系驱动维护者获取。

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