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