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