Pileus Git - ~andy/linux/blob - kernel/time/tick-sched.c

   1 /*
   2  *  linux/kernel/time/tick-sched.c
   3  *
   4  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
   5  *  Copyright(C) 2005-2007, Red Hat, Inc., Ingo Molnar
   6  *  Copyright(C) 2006-2007  Timesys Corp., Thomas Gleixner
   7  *
   8  *  No idle tick implementation for low and high resolution timers
   9  *
  10  *  Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar
  11  *
  12  *  Distribute under GPLv2.
  13  */
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/err.h>
  16 #include <linux/hrtimer.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/kernel_stat.h>
  19 #include <linux/percpu.h>
  20 #include <linux/profile.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/irq_work.h>
  24 #include <linux/posix-timers.h>
  25 #include <linux/perf_event.h>
  26 #include <linux/context_tracking.h>
  27
  28 #include <asm/irq_regs.h>
  29
  30 #include "tick-internal.h"
  31
  32 #include <trace/events/timer.h>
  33
  34 /*
  35  * Per cpu nohz control structure
  36  */
  37 DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  38
  39 /*
  40  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  41  */
  42 static ktime_t last_jiffies_update;
  43
  44 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  45 {
  46         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  47 }
  48
  49 /*
  50  * Must be called with interrupts disabled !
  51  */
  52 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  53 {
  54         unsigned long ticks = 0;
  55         ktime_t delta;
  56
  57         /*
  58          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  59          */
  60         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  61         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  62                 return;
  63
  64         /* Reevalute with jiffies_lock held */
  65         write_seqlock(&jiffies_lock);
  66
  67         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  68         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  69
  70                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  71                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  72                                                 tick_period);
  73
  74                 /* Slow path for long timeouts */
  75                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  76                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  77
  78                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  79
  80                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  81                                                            incr * ticks);
  82                 }
  83                 do_timer(++ticks);
  84
  85                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  86                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  87         }
  88         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  89         update_wall_time();
  90 }
  91
  92 /*
  93  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  94  */
  95 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  96 {
  97         ktime_t period;
  98
  99         write_seqlock(&jiffies_lock);
 100         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 101         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 102                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 103         period = last_jiffies_update;
 104         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 105         return period;
 106 }
 107
 108
 109 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 110 {
 111         int cpu = smp_processor_id();
 112
 113 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 114         /*
 115          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 116          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 117          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 118          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 119          * jiffies_lock.
 120          */
 121         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 122             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 123                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 124 #endif
 125
 126         /* Check, if the jiffies need an update */
 127         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 128                 tick_do_update_jiffies64(now);
 129 }
 130
 131 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 132 {
 133 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 134         /*
 135          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 136          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 137          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 138          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 139          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 140          * when we go busy again does not account too much ticks.
 141          */
 142         if (ts->tick_stopped) {
 143                 touch_softlockup_watchdog();
 144                 if (is_idle_task(current))
 145                         ts->idle_jiffies++;
 146         }
 147 #endif
 148         update_process_times(user_mode(regs));
 149         profile_tick(CPU_PROFILING);
 150 }
 151
 152 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 153 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 154 bool tick_nohz_full_running;
 155
 156 static bool can_stop_full_tick(void)
 157 {
 158         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 159
 160         if (!sched_can_stop_tick()) {
 161                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 162                 return false;
 163         }
 164
 165         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 166                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 167                 return false;
 168         }
 169
 170         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 171                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 172                 return false;
 173         }
 174
 175         /* sched_clock_tick() needs us? */
 176 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 177         /*
 178          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 179          * sched_clock_stable is set.
 180          */
 181         if (!sched_clock_stable) {
 182                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 183                 /*
 184                  * Don't allow the user to think they can get
 185                  * full NO_HZ with this machine.
 186                  */
 187                 WARN_ONCE(tick_nohz_full_running,
 188                           "NO_HZ FULL will not work with unstable sched clock");
 189                 return false;
 190         }
 191 #endif
 192
 193         return true;
 194 }
 195
 196 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now);
 197
 198 /*
 199  * Re-evaluate the need for the tick on the current CPU
 200  * and restart it if necessary.
 201  */
 202 void __tick_nohz_full_check(void)
 203 {
 204         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 205
 206         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id())) {
 207                 if (ts->tick_stopped && !is_idle_task(current)) {
 208                         if (!can_stop_full_tick())
 209                                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 210                 }
 211         }
 212 }
 213
 214 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 215 {
 216         __tick_nohz_full_check();
 217 }
 218
 219 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 220         .func = nohz_full_kick_work_func,
 221 };
 222
 223 /*
 224  * Kick the current CPU if it's full dynticks in order to force it to
 225  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 226  */
 227 void tick_nohz_full_kick(void)
 228 {
 229         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 230                 irq_work_queue(&__get_cpu_var(nohz_full_kick_work));
 231 }
 232
 233 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 234 {
 235         __tick_nohz_full_check();
 236 }
 237
 238 /*
 239  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 240  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 241  */
 242 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 243 {
 244         if (!tick_nohz_full_running)
 245                 return;
 246
 247         preempt_disable();
 248         smp_call_function_many(tick_nohz_full_mask,
 249                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 250         tick_nohz_full_kick();
 251         preempt_enable();
 252 }
 253
 254 /*
 255  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 256  * It might need the tick due to per task/process properties:
 257  * perf events, posix cpu timers, ...
 258  */
 259 void __tick_nohz_task_switch(struct task_struct *tsk)
 260 {
 261         unsigned long flags;
 262
 263         local_irq_save(flags);
 264
 265         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 266                 goto out;
 267
 268         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 269                 tick_nohz_full_kick();
 270
 271 out:
 272         local_irq_restore(flags);
 273 }
 274
 275 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 276 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 277 {
 278         int cpu;
 279
 280         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 281         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 282                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 283                 return 1;
 284         }
 285
 286         cpu = smp_processor_id();
 287         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 288                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 289                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 290         }
 291         tick_nohz_full_running = true;
 292
 293         return 1;
 294 }
 295 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 296
 297 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 298                                                  unsigned long action,
 299                                                  void *hcpu)
 300 {
 301         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 302
 303         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 304         case CPU_DOWN_PREPARE:
 305                 /*
 306                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
 307                  * we can't safely shutdown that CPU.
 308                  */
 309                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 310                         return NOTIFY_BAD;
 311                 break;
 312         }
 313         return NOTIFY_OK;
 314 }
 315
 316 /*
 317  * Worst case string length in chunks of CPU range seems 2 steps
 318  * separations: 0,2,4,6,...
 319  * This is NR_CPUS + sizeof('\0')
 320  */
 321 static char __initdata nohz_full_buf[NR_CPUS + 1];
 322
 323 static int tick_nohz_init_all(void)
 324 {
 325         int err = -1;
 326
 327 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 328         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 329                 pr_err("NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 330                 return err;
 331         }
 332         err = 0;
 333         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 334         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), tick_nohz_full_mask);
 335         tick_nohz_full_running = true;
 336 #endif
 337         return err;
 338 }
 339
 340 void __init tick_nohz_init(void)
 341 {
 342         int cpu;
 343
 344         if (!tick_nohz_full_running) {
 345                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 346                         return;
 347         }
 348
 349         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 350                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 351
 352         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 353         cpulist_scnprintf(nohz_full_buf, sizeof(nohz_full_buf), tick_nohz_full_mask);
 354         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %s.\n", nohz_full_buf);
 355 }
 356 #endif
 357
 358 /*
 359  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 360  */
 361 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 362 /*
 363  * NO HZ enabled ?
 364  */
 365 int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 366
 367 /*
 368  * Enable / Disable tickless mode
 369  */
 370 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 371 {
 372         if (!strcmp(str, "off"))
 373                 tick_nohz_enabled = 0;
 374         else if (!strcmp(str, "on"))
 375                 tick_nohz_enabled = 1;
 376         else
 377                 return 0;
 378         return 1;
 379 }
 380
 381 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 382
 383 /**
 384  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 385  *
 386  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 387  *
 388  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 389  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 390  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 391  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 392  */
 393 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 394 {
 395         unsigned long flags;
 396
 397         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 398
 399         local_irq_save(flags);
 400         tick_do_update_jiffies64(now);
 401         local_irq_restore(flags);
 402
 403         touch_softlockup_watchdog();
 404 }
 405
 406 /*
 407  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 408  */
 409 static void
 410 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 411 {
 412         ktime_t delta;
 413
 414         if (ts->idle_active) {
 415                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 416                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 417                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 418                 else
 419                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 420                 ts->idle_entrytime = now;
 421         }
 422
 423         if (last_update_time)
 424                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 425
 426 }
 427
 428 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 429 {
 430         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 431         ts->idle_active = 0;
 432
 433         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 434 }
 435
 436 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 437 {
 438         ktime_t now = ktime_get();
 439
 440         ts->idle_entrytime = now;
 441         ts->idle_active = 1;
 442         sched_clock_idle_sleep_event();
 443         return now;
 444 }
 445
 446 /**
 447  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 448  * @cpu: CPU number to query
 449  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 450  * counters if NULL.
 451  *
 452  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 453  * CPU, in microseconds.
 454  *
 455  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 456  * and is as accurate as ktime_get() is.
 457  *
 458  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 459  */
 460 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 461 {
 462         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 463         ktime_t now, idle;
 464
 465         if (!tick_nohz_enabled)
 466                 return -1;
 467
 468         now = ktime_get();
 469         if (last_update_time) {
 470                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 471                 idle = ts->idle_sleeptime;
 472         } else {
 473                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 474                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 475
 476                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 477                 } else {
 478                         idle = ts->idle_sleeptime;
 479                 }
 480         }
 481
 482         return ktime_to_us(idle);
 483
 484 }
 485 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 486
 487 /**
 488  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 489  * @cpu: CPU number to query
 490  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 491  * counters if NULL.
 492  *
 493  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 494  * CPU, in microseconds.
 495  *
 496  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 497  * and is as accurate as ktime_get() is.
 498  *
 499  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 500  */
 501 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 502 {
 503         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 504         ktime_t now, iowait;
 505
 506         if (!tick_nohz_enabled)
 507                 return -1;
 508
 509         now = ktime_get();
 510         if (last_update_time) {
 511                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 512                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 513         } else {
 514                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 515                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 516
 517                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 518                 } else {
 519                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 520                 }
 521         }
 522
 523         return ktime_to_us(iowait);
 524 }
 525 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 526
 527 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 528                                          ktime_t now, int cpu)
 529 {
 530         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 531         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 532         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 533         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 534         u64 time_delta;
 535
 536         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 537         do {
 538                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 539                 last_update = last_jiffies_update;
 540                 last_jiffies = jiffies;
 541                 time_delta = timekeeping_max_deferment();
 542         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 543
 544         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) ||
 545             arch_needs_cpu(cpu) || irq_work_needs_cpu()) {
 546                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 547                 delta_jiffies = 1;
 548         } else {
 549                 /* Get the next timer wheel timer */
 550                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 551                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 552                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 553                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 554                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 555                 }
 556         }
 557
 558         /*
 559          * Do not stop the tick, if we are only one off (or less)
 560          * or if the cpu is required for RCU:
 561          */
 562         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies <= 1)
 563                 goto out;
 564
 565         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 566         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 567
 568                 /*
 569                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 570                  * give up the assignment and let it be taken by the
 571                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 572                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 573                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 574                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 575                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 576                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 577                  * limit the sleep time to the timekeeping
 578                  * max_deferement value which we retrieved
 579                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 580                  */
 581                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 582                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 583                         ts->do_timer_last = 1;
 584                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 585                         time_delta = KTIME_MAX;
 586                         ts->do_timer_last = 0;
 587                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 588                         time_delta = KTIME_MAX;
 589                 }
 590
 591 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 592                 if (!ts->inidle) {
 593                         time_delta = min(time_delta,
 594                                          scheduler_tick_max_deferment());
 595                 }
 596 #endif
 597
 598                 /*
 599                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 600                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 601                  * that there is no timer pending or at least extremely
 602                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 603                  * case we set the expiry to the end of time.
 604                  */
 605                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 606                         /*
 607                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 608                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 609                          * permitted by the current clocksource then adjust
 610                          * the time delta accordingly to ensure the
 611                          * clocksource does not wrap.
 612                          */
 613                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 614                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 615                 }
 616
 617                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 618                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 619                 else
 620                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 621
 622                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 623                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 624                         goto out;
 625
 626                 ret = expires;
 627
 628                 /*
 629                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 630                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 631                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 632                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 633                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 634                  */
 635                 if (!ts->tick_stopped) {
 636                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 637                         calc_load_enter_idle();
 638
 639                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 640                         ts->tick_stopped = 1;
 641                         trace_tick_stop(1, " ");
 642                 }
 643
 644                 /*
 645                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 646                  * in this case we simply stop the tick timer.
 647                  */
 648                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 649                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 650                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 651                         goto out;
 652                 }
 653
 654                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 655                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 656                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 657                         /* Check, if the timer was already in the past */
 658                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 659                                 goto out;
 660                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 661                                 goto out;
 662                 /*
 663                  * We are past the event already. So we crossed a
 664                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 665                  * softirq.
 666                  */
 667                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 668         }
 669         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 670 out:
 671         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 672         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 673         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 674
 675         return ret;
 676 }
 677
 678 static void tick_nohz_full_stop_tick(struct tick_sched *ts)
 679 {
 680 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 681        int cpu = smp_processor_id();
 682
 683        if (!tick_nohz_full_cpu(cpu) || is_idle_task(current))
 684                return;
 685
 686        if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 687                return;
 688
 689        if (!can_stop_full_tick())
 690                return;
 691
 692        tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 693 #endif
 694 }
 695
 696 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 697 {
 698         /*
 699          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 700          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 701          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 702          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 703          * invoked.
 704          */
 705         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 706                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 707                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 708                 return false;
 709         }
 710
 711         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
 712                 return false;
 713
 714         if (need_resched())
 715                 return false;
 716
 717         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 718                 static int ratelimit;
 719
 720                 if (ratelimit < 10 &&
 721                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 722                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 723                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 724                         ratelimit++;
 725                 }
 726                 return false;
 727         }
 728
 729         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 730                 /*
 731                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 732                  * if there are full dynticks CPUs around
 733                  */
 734                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 735                         return false;
 736                 /*
 737                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 738                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 739                  */
 740                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 741                         return false;
 742         }
 743
 744         return true;
 745 }
 746
 747 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 748 {
 749         ktime_t now, expires;
 750         int cpu = smp_processor_id();
 751
 752         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 753
 754         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 755                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 756
 757                 ts->idle_calls++;
 758
 759                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 760                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 761                         ts->idle_sleeps++;
 762                         ts->idle_expires = expires;
 763                 }
 764
 765                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 766                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 767         }
 768 }
 769
 770 /**
 771  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 772  *
 773  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 774  * Called when we start the idle loop.
 775  *
 776  * The arch is responsible of calling:
 777  *
 778  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 779  *  to sleep.
 780  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 781  */
 782 void tick_nohz_idle_enter(void)
 783 {
 784         struct tick_sched *ts;
 785
 786         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 787
 788         /*
 789          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 790          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 791          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 792          * exiting idle.
 793          */
 794         set_cpu_sd_state_idle();
 795
 796         local_irq_disable();
 797
 798         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 799         /*
 800          * set ts->inidle unconditionally. even if the system did not
 801          * switch to nohz mode the cpu frequency governers rely on the
 802          * update of the idle time accounting in tick_nohz_start_idle().
 803          */
 804         ts->inidle = 1;
 805         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 806
 807         local_irq_enable();
 808 }
 809 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_enter);
 810
 811 /**
 812  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 813  *
 814  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 815  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 816  * an RCU callback, etc...
 817  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 818  */
 819 void tick_nohz_irq_exit(void)
 820 {
 821         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 822
 823         if (ts->inidle)
 824                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 825         else
 826                 tick_nohz_full_stop_tick(ts);
 827 }
 828
 829 /**
 830  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 831  *
 832  * Called from power state control code with interrupts disabled
 833  */
 834 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 835 {
 836         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 837
 838         return ts->sleep_length;
 839 }
 840
 841 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 842 {
 843         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 844         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 845
 846         while (1) {
 847                 /* Forward the time to expire in the future */
 848                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 849
 850                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 851                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 852                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 853                         /* Check, if the timer was already in the past */
 854                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 855                                 break;
 856                 } else {
 857                         if (!tick_program_event(
 858                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 859                                 break;
 860                 }
 861                 /* Reread time and update jiffies */
 862                 now = ktime_get();
 863                 tick_do_update_jiffies64(now);
 864         }
 865 }
 866
 867 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 868 {
 869         /* Update jiffies first */
 870         tick_do_update_jiffies64(now);
 871         update_cpu_load_nohz();
 872
 873         calc_load_exit_idle();
 874         touch_softlockup_watchdog();
 875         /*
 876          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 877          */
 878         ts->tick_stopped  = 0;
 879         ts->idle_exittime = now;
 880
 881         tick_nohz_restart(ts, now);
 882 }
 883
 884 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 885 {
 886 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 887         unsigned long ticks;
 888
 889         if (vtime_accounting_enabled())
 890                 return;
 891         /*
 892          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 893          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 894          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 895          */
 896         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 897         /*
 898          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 899          */
 900         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 901                 account_idle_ticks(ticks);
 902 #endif
 903 }
 904
 905 /**
 906  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 907  *
 908  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 909  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 910  * can use RCU again after this function is called.
 911  */
 912 void tick_nohz_idle_exit(void)
 913 {
 914         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 915         ktime_t now;
 916
 917         local_irq_disable();
 918
 919         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 920
 921         ts->inidle = 0;
 922
 923         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 924                 now = ktime_get();
 925
 926         if (ts->idle_active)
 927                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
 928
 929         if (ts->tick_stopped) {
 930                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 931                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 932         }
 933
 934         local_irq_enable();
 935 }
 936 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_exit);
 937
 938 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 939 {
 940         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 941         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 942 }
 943
 944 /*
 945  * The nohz low res interrupt handler
 946  */
 947 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 948 {
 949         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 950         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 951         ktime_t now = ktime_get();
 952
 953         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 954
 955         tick_sched_do_timer(now);
 956         tick_sched_handle(ts, regs);
 957
 958         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
 959                 now = ktime_get();
 960                 tick_do_update_jiffies64(now);
 961         }
 962 }
 963
 964 /**
 965  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 966  */
 967 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 968 {
 969         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 970         ktime_t next;
 971
 972         if (!tick_nohz_enabled)
 973                 return;
 974
 975         local_irq_disable();
 976         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
 977                 local_irq_enable();
 978                 return;
 979         }
 980
 981         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
 982
 983         /*
 984          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
 985          * hrtimer_forward with the highres code.
 986          */
 987         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 988         /* Get the next period */
 989         next = tick_init_jiffy_update();
 990
 991         for (;;) {
 992                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
 993                 if (!tick_program_event(next, 0))
 994                         break;
 995                 next = ktime_add(next, tick_period);
 996         }
 997         local_irq_enable();
 998 }
 999
1000 /*
1001  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1002  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1003  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1004  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1005  * the first place.
1006  *
1007  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1008  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1009  * when idle is left.
1010  */
1011 static void tick_nohz_kick_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1012 {
1013 #if 0
1014         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1015         ktime_t delta;
1016
1017         /*
1018          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1019          * already reached or less/equal than the tick period.
1020          */
1021         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1022         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1023                 return;
1024
1025         tick_nohz_restart(ts, now);
1026 #endif
1027 }
1028
1029 static inline void tick_check_nohz_this_cpu(void)
1030 {
1031         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1032         ktime_t now;
1033
1034         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1035                 return;
1036         now = ktime_get();
1037         if (ts->idle_active)
1038                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1039         if (ts->tick_stopped) {
1040                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1041                 tick_nohz_kick_tick(ts, now);
1042         }
1043 }
1044
1045 #else
1046
1047 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1048 static inline void tick_check_nohz_this_cpu(void) { }
1049
1050 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1051
1052 /*
1053  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1054  */
1055 void tick_check_idle(void)
1056 {
1057         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1058         tick_check_nohz_this_cpu();
1059 }
1060
1061 /*
1062  * High resolution timer specific code
1063  */
1064 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1065 /*
1066  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1067  * Called with interrupts disabled.
1068  */
1069 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1070 {
1071         struct tick_sched *ts =
1072                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1073         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1074         ktime_t now = ktime_get();
1075
1076         tick_sched_do_timer(now);
1077
1078         /*
1079          * Do not call, when we are not in irq context and have
1080          * no valid regs pointer
1081          */
1082         if (regs)
1083                 tick_sched_handle(ts, regs);
1084
1085         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1086
1087         return HRTIMER_RESTART;
1088 }
1089
1090 static int sched_skew_tick;
1091
1092 static int __init skew_tick(char *str)
1093 {
1094         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1095
1096         return 0;
1097 }
1098 early_param("skew_tick", skew_tick);
1099
1100 /**
1101  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1102  */
1103 void tick_setup_sched_timer(void)
1104 {
1105         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1106         ktime_t now = ktime_get();
1107
1108         /*
1109          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1110          */
1111         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1112         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1113
1114         /* Get the next period (per cpu) */
1115         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1116
1117         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1118         if (sched_skew_tick) {
1119                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1120                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1121                 offset *= smp_processor_id();
1122                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1123         }
1124
1125         for (;;) {
1126                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1127                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
1128                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1129                 /* Check, if the timer was already in the past */
1130                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
1131                         break;
1132                 now = ktime_get();
1133         }
1134
1135 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1136         if (tick_nohz_enabled)
1137                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
1138 #endif
1139 }
1140 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1141
1142 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1143 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1144 {
1145         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1146
1147 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1148         if (ts->sched_timer.base)
1149                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1150 # endif
1151
1152         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1153 }
1154 #endif
1155
1156 /**
1157  * Async notification about clocksource changes
1158  */
1159 void tick_clock_notify(void)
1160 {
1161         int cpu;
1162
1163         for_each_possible_cpu(cpu)
1164                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1165 }
1166
1167 /*
1168  * Async notification about clock event changes
1169  */
1170 void tick_oneshot_notify(void)
1171 {
1172         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1173
1174         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1175 }
1176
1177 /**
1178  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1179  *
1180  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1181  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1182  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1183  * or runtime).
1184  */
1185 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1186 {
1187         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1188
1189         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1190                 return 0;
1191
1192         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1193                 return 0;
1194
1195         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1196                 return 0;
1197
1198         if (!allow_nohz)
1199                 return 1;
1200
1201         tick_nohz_switch_to_nohz();
1202         return 0;
1203 }