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
  27 #include <asm/irq_regs.h>
  28
  29 #include "tick-internal.h"
  30
  31 #include <trace/events/timer.h>
  32
  33 /*
  34  * Per cpu nohz control structure
  35  */
  36 DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  37
  38 /*
  39  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  40  */
  41 static ktime_t last_jiffies_update;
  42
  43 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  44 {
  45         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  46 }
  47
  48 /*
  49  * Must be called with interrupts disabled !
  50  */
  51 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  52 {
  53         unsigned long ticks = 0;
  54         ktime_t delta;
  55
  56         /*
  57          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  58          */
  59         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  60         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  61                 return;
  62
  63         /* Reevalute with jiffies_lock held */
  64         write_seqlock(&jiffies_lock);
  65
  66         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  67         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  68
  69                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  70                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  71                                                 tick_period);
  72
  73                 /* Slow path for long timeouts */
  74                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  75                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  76
  77                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  78
  79                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  80                                                            incr * ticks);
  81                 }
  82                 do_timer(++ticks);
  83
  84                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  85                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  86         }
  87         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  88 }
  89
  90 /*
  91  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  92  */
  93 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  94 {
  95         ktime_t period;
  96
  97         write_seqlock(&jiffies_lock);
  98         /* Did we start the jiffies update yet ? */
  99         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 100                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 101         period = last_jiffies_update;
 102         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 103         return period;
 104 }
 105
 106
 107 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 108 {
 109         int cpu = smp_processor_id();
 110
 111 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 112         /*
 113          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 114          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 115          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 116          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 117          * jiffies_lock.
 118          */
 119         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 120             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 121                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 122 #endif
 123
 124         /* Check, if the jiffies need an update */
 125         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 126                 tick_do_update_jiffies64(now);
 127 }
 128
 129 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 130 {
 131 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 132         /*
 133          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 134          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 135          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 136          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 137          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 138          * when we go busy again does not account too much ticks.
 139          */
 140         if (ts->tick_stopped) {
 141                 touch_softlockup_watchdog();
 142                 if (is_idle_task(current))
 143                         ts->idle_jiffies++;
 144         }
 145 #endif
 146         update_process_times(user_mode(regs));
 147         profile_tick(CPU_PROFILING);
 148 }
 149
 150 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 151 static cpumask_var_t nohz_full_mask;
 152 bool have_nohz_full_mask;
 153
 154 static bool can_stop_full_tick(void)
 155 {
 156         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 157
 158         if (!sched_can_stop_tick()) {
 159                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 160                 return false;
 161         }
 162
 163         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 164                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 165                 return false;
 166         }
 167
 168         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 169                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 170                 return false;
 171         }
 172
 173         /* sched_clock_tick() needs us? */
 174 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 175         /*
 176          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 177          * sched_clock_stable is set.
 178          */
 179         if (!sched_clock_stable) {
 180                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 181                 return false;
 182         }
 183 #endif
 184
 185         return true;
 186 }
 187
 188 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now);
 189
 190 /*
 191  * Re-evaluate the need for the tick on the current CPU
 192  * and restart it if necessary.
 193  */
 194 void tick_nohz_full_check(void)
 195 {
 196         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 197
 198         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id())) {
 199                 if (ts->tick_stopped && !is_idle_task(current)) {
 200                         if (!can_stop_full_tick())
 201                                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 202                 }
 203         }
 204 }
 205
 206 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 207 {
 208         tick_nohz_full_check();
 209 }
 210
 211 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 212         .func = nohz_full_kick_work_func,
 213 };
 214
 215 /*
 216  * Kick the current CPU if it's full dynticks in order to force it to
 217  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 218  */
 219 void tick_nohz_full_kick(void)
 220 {
 221         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 222                 irq_work_queue(&__get_cpu_var(nohz_full_kick_work));
 223 }
 224
 225 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 226 {
 227         tick_nohz_full_check();
 228 }
 229
 230 /*
 231  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 232  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 233  */
 234 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 235 {
 236         if (!have_nohz_full_mask)
 237                 return;
 238
 239         preempt_disable();
 240         smp_call_function_many(nohz_full_mask,
 241                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 242         preempt_enable();
 243 }
 244
 245 /*
 246  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 247  * It might need the tick due to per task/process properties:
 248  * perf events, posix cpu timers, ...
 249  */
 250 void tick_nohz_task_switch(struct task_struct *tsk)
 251 {
 252         unsigned long flags;
 253
 254         local_irq_save(flags);
 255
 256         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 257                 goto out;
 258
 259         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 260                 tick_nohz_full_kick();
 261
 262 out:
 263         local_irq_restore(flags);
 264 }
 265
 266 int tick_nohz_full_cpu(int cpu)
 267 {
 268         if (!have_nohz_full_mask)
 269                 return 0;
 270
 271         return cpumask_test_cpu(cpu, nohz_full_mask);
 272 }
 273
 274 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 275 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 276 {
 277         int cpu;
 278
 279         alloc_bootmem_cpumask_var(&nohz_full_mask);
 280         if (cpulist_parse(str, nohz_full_mask) < 0) {
 281                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 282                 return 1;
 283         }
 284
 285         cpu = smp_processor_id();
 286         if (cpumask_test_cpu(cpu, nohz_full_mask)) {
 287                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 288                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz_full_mask);
 289         }
 290         have_nohz_full_mask = true;
 291
 292         return 1;
 293 }
 294 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 295
 296 static int __cpuinit tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 297                                                  unsigned long action,
 298                                                  void *hcpu)
 299 {
 300         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 301
 302         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 303         case CPU_DOWN_PREPARE:
 304                 /*
 305                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
 306                  * we can't safely shutdown that CPU.
 307                  */
 308                 if (have_nohz_full_mask && tick_do_timer_cpu == cpu)
 309                         return NOTIFY_BAD;
 310                 break;
 311         }
 312         return NOTIFY_OK;
 313 }
 314
 315 /*
 316  * Worst case string length in chunks of CPU range seems 2 steps
 317  * separations: 0,2,4,6,...
 318  * This is NR_CPUS + sizeof('\0')
 319  */
 320 static char __initdata nohz_full_buf[NR_CPUS + 1];
 321
 322 static int tick_nohz_init_all(void)
 323 {
 324         int err = -1;
 325
 326 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 327         if (!alloc_cpumask_var(&nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 328                 pr_err("NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 329                 return err;
 330         }
 331         err = 0;
 332         cpumask_setall(nohz_full_mask);
 333         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), nohz_full_mask);
 334         have_nohz_full_mask = true;
 335 #endif
 336         return err;
 337 }
 338
 339 void __init tick_nohz_init(void)
 340 {
 341         int cpu;
 342
 343         if (!have_nohz_full_mask) {
 344                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 345                         return;
 346         }
 347
 348         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 349
 350         /* Make sure full dynticks CPU are also RCU nocbs */
 351         for_each_cpu(cpu, nohz_full_mask) {
 352                 if (!rcu_is_nocb_cpu(cpu)) {
 353                         pr_warning("NO_HZ: CPU %d is not RCU nocb: "
 354                                    "cleared from nohz_full range", cpu);
 355                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz_full_mask);
 356                 }
 357         }
 358
 359         cpulist_scnprintf(nohz_full_buf, sizeof(nohz_full_buf), nohz_full_mask);
 360         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %s.\n", nohz_full_buf);
 361 }
 362 #else
 363 #define have_nohz_full_mask (0)
 364 #endif
 365
 366 /*
 367  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 368  */
 369 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 370 /*
 371  * NO HZ enabled ?
 372  */
 373 int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 374
 375 /*
 376  * Enable / Disable tickless mode
 377  */
 378 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 379 {
 380         if (!strcmp(str, "off"))
 381                 tick_nohz_enabled = 0;
 382         else if (!strcmp(str, "on"))
 383                 tick_nohz_enabled = 1;
 384         else
 385                 return 0;
 386         return 1;
 387 }
 388
 389 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 390
 391 /**
 392  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 393  *
 394  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 395  *
 396  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 397  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 398  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 399  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 400  */
 401 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 402 {
 403         int cpu = smp_processor_id();
 404         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 405         unsigned long flags;
 406
 407         ts->idle_waketime = now;
 408
 409         local_irq_save(flags);
 410         tick_do_update_jiffies64(now);
 411         local_irq_restore(flags);
 412
 413         touch_softlockup_watchdog();
 414 }
 415
 416 /*
 417  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 418  */
 419 static void
 420 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 421 {
 422         ktime_t delta;
 423
 424         if (ts->idle_active) {
 425                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 426                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 427                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 428                 else
 429                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 430                 ts->idle_entrytime = now;
 431         }
 432
 433         if (last_update_time)
 434                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 435
 436 }
 437
 438 static void tick_nohz_stop_idle(int cpu, ktime_t now)
 439 {
 440         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 441
 442         update_ts_time_stats(cpu, ts, now, NULL);
 443         ts->idle_active = 0;
 444
 445         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 446 }
 447
 448 static ktime_t tick_nohz_start_idle(int cpu, struct tick_sched *ts)
 449 {
 450         ktime_t now = ktime_get();
 451
 452         ts->idle_entrytime = now;
 453         ts->idle_active = 1;
 454         sched_clock_idle_sleep_event();
 455         return now;
 456 }
 457
 458 /**
 459  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 460  * @cpu: CPU number to query
 461  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 462  * counters if NULL.
 463  *
 464  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 465  * CPU, in microseconds.
 466  *
 467  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 468  * and is as accurate as ktime_get() is.
 469  *
 470  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 471  */
 472 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 473 {
 474         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 475         ktime_t now, idle;
 476
 477         if (!tick_nohz_enabled)
 478                 return -1;
 479
 480         now = ktime_get();
 481         if (last_update_time) {
 482                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 483                 idle = ts->idle_sleeptime;
 484         } else {
 485                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 486                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 487
 488                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 489                 } else {
 490                         idle = ts->idle_sleeptime;
 491                 }
 492         }
 493
 494         return ktime_to_us(idle);
 495
 496 }
 497 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 498
 499 /**
 500  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 501  * @cpu: CPU number to query
 502  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 503  * counters if NULL.
 504  *
 505  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 506  * CPU, in microseconds.
 507  *
 508  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 509  * and is as accurate as ktime_get() is.
 510  *
 511  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 512  */
 513 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 514 {
 515         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 516         ktime_t now, iowait;
 517
 518         if (!tick_nohz_enabled)
 519                 return -1;
 520
 521         now = ktime_get();
 522         if (last_update_time) {
 523                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 524                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 525         } else {
 526                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 527                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 528
 529                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 530                 } else {
 531                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 532                 }
 533         }
 534
 535         return ktime_to_us(iowait);
 536 }
 537 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 538
 539 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 540                                          ktime_t now, int cpu)
 541 {
 542         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 543         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 544         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 545         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 546         u64 time_delta;
 547
 548         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 549         do {
 550                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 551                 last_update = last_jiffies_update;
 552                 last_jiffies = jiffies;
 553                 time_delta = timekeeping_max_deferment();
 554         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 555
 556         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) ||
 557             arch_needs_cpu(cpu) || irq_work_needs_cpu()) {
 558                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 559                 delta_jiffies = 1;
 560         } else {
 561                 /* Get the next timer wheel timer */
 562                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 563                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 564                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 565                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 566                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 567                 }
 568         }
 569
 570         /*
 571          * Do not stop the tick, if we are only one off (or less)
 572          * or if the cpu is required for RCU:
 573          */
 574         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies <= 1)
 575                 goto out;
 576
 577         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 578         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 579
 580                 /*
 581                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 582                  * give up the assignment and let it be taken by the
 583                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 584                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 585                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 586                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 587                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 588                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 589                  * limit the sleep time to the timekeeping
 590                  * max_deferement value which we retrieved
 591                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 592                  */
 593                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 594                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 595                         ts->do_timer_last = 1;
 596                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 597                         time_delta = KTIME_MAX;
 598                         ts->do_timer_last = 0;
 599                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 600                         time_delta = KTIME_MAX;
 601                 }
 602
 603 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 604                 if (!ts->inidle) {
 605                         time_delta = min(time_delta,
 606                                          scheduler_tick_max_deferment());
 607                 }
 608 #endif
 609
 610                 /*
 611                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 612                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 613                  * that there is no timer pending or at least extremely
 614                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 615                  * case we set the expiry to the end of time.
 616                  */
 617                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 618                         /*
 619                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 620                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 621                          * permitted by the current clocksource then adjust
 622                          * the time delta accordingly to ensure the
 623                          * clocksource does not wrap.
 624                          */
 625                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 626                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 627                 }
 628
 629                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 630                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 631                 else
 632                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 633
 634                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 635                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 636                         goto out;
 637
 638                 ret = expires;
 639
 640                 /*
 641                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 642                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 643                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 644                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 645                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 646                  */
 647                 if (!ts->tick_stopped) {
 648                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 649                         calc_load_enter_idle();
 650
 651                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 652                         ts->tick_stopped = 1;
 653                         trace_tick_stop(1, " ");
 654                 }
 655
 656                 /*
 657                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 658                  * in this case we simply stop the tick timer.
 659                  */
 660                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 661                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 662                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 663                         goto out;
 664                 }
 665
 666                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 667                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 668                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 669                         /* Check, if the timer was already in the past */
 670                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 671                                 goto out;
 672                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 673                                 goto out;
 674                 /*
 675                  * We are past the event already. So we crossed a
 676                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 677                  * softirq.
 678                  */
 679                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 680         }
 681         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 682 out:
 683         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 684         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 685         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 686
 687         return ret;
 688 }
 689
 690 static void tick_nohz_full_stop_tick(struct tick_sched *ts)
 691 {
 692 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 693        int cpu = smp_processor_id();
 694
 695        if (!tick_nohz_full_cpu(cpu) || is_idle_task(current))
 696                return;
 697
 698        if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 699                return;
 700
 701        if (!can_stop_full_tick())
 702                return;
 703
 704        tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 705 #endif
 706 }
 707
 708 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 709 {
 710         /*
 711          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 712          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 713          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 714          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 715          * invoked.
 716          */
 717         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 718                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 719                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 720                 return false;
 721         }
 722
 723         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 724                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 725                 return false;
 726         }
 727
 728         if (need_resched())
 729                 return false;
 730
 731         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 732                 static int ratelimit;
 733
 734                 if (ratelimit < 10 &&
 735                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 736                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 737                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 738                         ratelimit++;
 739                 }
 740                 return false;
 741         }
 742
 743         if (have_nohz_full_mask) {
 744                 /*
 745                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 746                  * if there are full dynticks CPUs around
 747                  */
 748                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 749                         return false;
 750                 /*
 751                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 752                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 753                  */
 754                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 755                         return false;
 756         }
 757
 758         return true;
 759 }
 760
 761 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 762 {
 763         ktime_t now, expires;
 764         int cpu = smp_processor_id();
 765
 766         now = tick_nohz_start_idle(cpu, ts);
 767
 768         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 769                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 770
 771                 ts->idle_calls++;
 772
 773                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 774                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 775                         ts->idle_sleeps++;
 776                         ts->idle_expires = expires;
 777                 }
 778
 779                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 780                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 781         }
 782 }
 783
 784 /**
 785  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 786  *
 787  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 788  * Called when we start the idle loop.
 789  *
 790  * The arch is responsible of calling:
 791  *
 792  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 793  *  to sleep.
 794  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 795  */
 796 void tick_nohz_idle_enter(void)
 797 {
 798         struct tick_sched *ts;
 799
 800         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 801
 802         /*
 803          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 804          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 805          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 806          * exiting idle.
 807          */
 808         set_cpu_sd_state_idle();
 809
 810         local_irq_disable();
 811
 812         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 813         /*
 814          * set ts->inidle unconditionally. even if the system did not
 815          * switch to nohz mode the cpu frequency governers rely on the
 816          * update of the idle time accounting in tick_nohz_start_idle().
 817          */
 818         ts->inidle = 1;
 819         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 820
 821         local_irq_enable();
 822 }
 823 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_enter);
 824
 825 /**
 826  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 827  *
 828  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 829  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 830  * an RCU callback, etc...
 831  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 832  */
 833 void tick_nohz_irq_exit(void)
 834 {
 835         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 836
 837         if (ts->inidle)
 838                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 839         else
 840                 tick_nohz_full_stop_tick(ts);
 841 }
 842
 843 /**
 844  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 845  *
 846  * Called from power state control code with interrupts disabled
 847  */
 848 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 849 {
 850         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 851
 852         return ts->sleep_length;
 853 }
 854
 855 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 856 {
 857         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 858         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 859
 860         while (1) {
 861                 /* Forward the time to expire in the future */
 862                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 863
 864                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 865                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 866                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 867                         /* Check, if the timer was already in the past */
 868                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 869                                 break;
 870                 } else {
 871                         if (!tick_program_event(
 872                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 873                                 break;
 874                 }
 875                 /* Reread time and update jiffies */
 876                 now = ktime_get();
 877                 tick_do_update_jiffies64(now);
 878         }
 879 }
 880
 881 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 882 {
 883         /* Update jiffies first */
 884         tick_do_update_jiffies64(now);
 885         update_cpu_load_nohz();
 886
 887         calc_load_exit_idle();
 888         touch_softlockup_watchdog();
 889         /*
 890          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 891          */
 892         ts->tick_stopped  = 0;
 893         ts->idle_exittime = now;
 894
 895         tick_nohz_restart(ts, now);
 896 }
 897
 898 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 899 {
 900 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 901         unsigned long ticks;
 902
 903         if (vtime_accounting_enabled())
 904                 return;
 905         /*
 906          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 907          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 908          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 909          */
 910         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 911         /*
 912          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 913          */
 914         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 915                 account_idle_ticks(ticks);
 916 #endif
 917 }
 918
 919 /**
 920  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 921  *
 922  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 923  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 924  * can use RCU again after this function is called.
 925  */
 926 void tick_nohz_idle_exit(void)
 927 {
 928         int cpu = smp_processor_id();
 929         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 930         ktime_t now;
 931
 932         local_irq_disable();
 933
 934         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 935
 936         ts->inidle = 0;
 937
 938         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 939                 now = ktime_get();
 940
 941         if (ts->idle_active)
 942                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
 943
 944         if (ts->tick_stopped) {
 945                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 946                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 947         }
 948
 949         local_irq_enable();
 950 }
 951 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_exit);
 952
 953 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 954 {
 955         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 956         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 957 }
 958
 959 /*
 960  * The nohz low res interrupt handler
 961  */
 962 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 963 {
 964         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 965         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 966         ktime_t now = ktime_get();
 967
 968         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 969
 970         tick_sched_do_timer(now);
 971         tick_sched_handle(ts, regs);
 972
 973         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
 974                 now = ktime_get();
 975                 tick_do_update_jiffies64(now);
 976         }
 977 }
 978
 979 /**
 980  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 981  */
 982 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 983 {
 984         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 985         ktime_t next;
 986
 987         if (!tick_nohz_enabled)
 988                 return;
 989
 990         local_irq_disable();
 991         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
 992                 local_irq_enable();
 993                 return;
 994         }
 995
 996         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
 997
 998         /*
 999          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1000          * hrtimer_forward with the highres code.
1001          */
1002         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1003         /* Get the next period */
1004         next = tick_init_jiffy_update();
1005
1006         for (;;) {
1007                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1008                 if (!tick_program_event(next, 0))
1009                         break;
1010                 next = ktime_add(next, tick_period);
1011         }
1012         local_irq_enable();
1013 }
1014
1015 /*
1016  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1017  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1018  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1019  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1020  * the first place.
1021  *
1022  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1023  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1024  * when idle is left.
1025  */
1026 static void tick_nohz_kick_tick(int cpu, ktime_t now)
1027 {
1028 #if 0
1029         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1030
1031         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1032         ktime_t delta;
1033
1034         /*
1035          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1036          * already reached or less/equal than the tick period.
1037          */
1038         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1039         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1040                 return;
1041
1042         tick_nohz_restart(ts, now);
1043 #endif
1044 }
1045
1046 static inline void tick_check_nohz(int cpu)
1047 {
1048         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1049         ktime_t now;
1050
1051         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1052                 return;
1053         now = ktime_get();
1054         if (ts->idle_active)
1055                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
1056         if (ts->tick_stopped) {
1057                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1058                 tick_nohz_kick_tick(cpu, now);
1059         }
1060 }
1061
1062 #else
1063
1064 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1065 static inline void tick_check_nohz(int cpu) { }
1066
1067 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1068
1069 /*
1070  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1071  */
1072 void tick_check_idle(int cpu)
1073 {
1074         tick_check_oneshot_broadcast(cpu);
1075         tick_check_nohz(cpu);
1076 }
1077
1078 /*
1079  * High resolution timer specific code
1080  */
1081 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1082 /*
1083  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1084  * Called with interrupts disabled.
1085  */
1086 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1087 {
1088         struct tick_sched *ts =
1089                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1090         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1091         ktime_t now = ktime_get();
1092
1093         tick_sched_do_timer(now);
1094
1095         /*
1096          * Do not call, when we are not in irq context and have
1097          * no valid regs pointer
1098          */
1099         if (regs)
1100                 tick_sched_handle(ts, regs);
1101
1102         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1103
1104         return HRTIMER_RESTART;
1105 }
1106
1107 static int sched_skew_tick;
1108
1109 static int __init skew_tick(char *str)
1110 {
1111         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1112
1113         return 0;
1114 }
1115 early_param("skew_tick", skew_tick);
1116
1117 /**
1118  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1119  */
1120 void tick_setup_sched_timer(void)
1121 {
1122         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1123         ktime_t now = ktime_get();
1124
1125         /*
1126          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1127          */
1128         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1129         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1130
1131         /* Get the next period (per cpu) */
1132         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1133
1134         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1135         if (sched_skew_tick) {
1136                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1137                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1138                 offset *= smp_processor_id();
1139                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1140         }
1141
1142         for (;;) {
1143                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1144                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
1145                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1146                 /* Check, if the timer was already in the past */
1147                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
1148                         break;
1149                 now = ktime_get();
1150         }
1151
1152 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1153         if (tick_nohz_enabled)
1154                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
1155 #endif
1156 }
1157 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1158
1159 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1160 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1161 {
1162         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1163
1164 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1165         if (ts->sched_timer.base)
1166                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1167 # endif
1168
1169         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1170 }
1171 #endif
1172
1173 /**
1174  * Async notification about clocksource changes
1175  */
1176 void tick_clock_notify(void)
1177 {
1178         int cpu;
1179
1180         for_each_possible_cpu(cpu)
1181                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Async notification about clock event changes
1186  */
1187 void tick_oneshot_notify(void)
1188 {
1189         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1190
1191         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1192 }
1193
1194 /**
1195  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1196  *
1197  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1198  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1199  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1200  * or runtime).
1201  */
1202 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1203 {
1204         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1205
1206         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1207                 return 0;
1208
1209         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1210                 return 0;
1211
1212         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1213                 return 0;
1214
1215         if (!allow_nohz)
1216                 return 1;
1217
1218         tick_nohz_switch_to_nohz();
1219         return 0;
1220 }