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