arch/s390/kernel/vtime.c

   1 /*
   2  *  arch/s390/kernel/vtime.c
   3  *    Virtual cpu timer based timer functions.
   4  *
   5  *  S390 version
   6  *    Copyright (C) 2004 IBM Deutschland Entwicklung GmbH, IBM Corporation
   7  *    Author(s): Jan Glauber <jan.glauber@de.ibm.com>
   8  */
   9
  10 #include <linux/config.h>
  11 #include <linux/module.h>
  12 #include <linux/kernel.h>
  13 #include <linux/time.h>
  14 #include <linux/delay.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/smp.h>
  17 #include <linux/types.h>
  18 #include <linux/timex.h>
  19 #include <linux/notifier.h>
  20 #include <linux/kernel_stat.h>
  21 #include <linux/rcupdate.h>
  22 #include <linux/posix-timers.h>
  23
  24 #include <asm/s390_ext.h>
  25 #include <asm/timer.h>
  26
  27 #define VTIMER_MAGIC (TIMER_MAGIC + 1)
  28 static ext_int_info_t ext_int_info_timer;
  29 DEFINE_PER_CPU(struct vtimer_queue, virt_cpu_timer);
  30
  31 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
  32 /*
  33  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
  34  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
  35  */
  36 void account_user_vtime(struct task_struct *tsk)
  37 {
  38         cputime_t cputime;
  39         __u64 timer, clock;
  40         int rcu_user_flag;
  41
  42         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
  43         clock = S390_lowcore.last_update_clock;
  44         asm volatile ("  STPT %0\n"    /* Store current cpu timer value */
  45                       "  STCK %1"      /* Store current tod clock value */
  46                       : "=m" (S390_lowcore.last_update_timer),
  47                         "=m" (S390_lowcore.last_update_clock) );
  48         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
  49         S390_lowcore.steal_clock += S390_lowcore.last_update_clock - clock;
  50
  51         cputime = S390_lowcore.user_timer >> 12;
  52         rcu_user_flag = cputime != 0;
  53         S390_lowcore.user_timer -= cputime << 12;
  54         S390_lowcore.steal_clock -= cputime << 12;
  55         account_user_time(tsk, cputime);
  56
  57         cputime =  S390_lowcore.system_timer >> 12;
  58         S390_lowcore.system_timer -= cputime << 12;
  59         S390_lowcore.steal_clock -= cputime << 12;
  60         account_system_time(tsk, HARDIRQ_OFFSET, cputime);
  61
  62         cputime = S390_lowcore.steal_clock;
  63         if ((__s64) cputime > 0) {
  64                 cputime >>= 12;
  65                 S390_lowcore.steal_clock -= cputime << 12;
  66                 account_steal_time(tsk, cputime);
  67         }
  68
  69         run_local_timers();
  70         if (rcu_pending(smp_processor_id()))
  71                 rcu_check_callbacks(smp_processor_id(), rcu_user_flag);
  72         scheduler_tick();
  73         run_posix_cpu_timers(tsk);
  74 }
  75
  76 /*
  77  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
  78  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
  79  */
  80 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
  81 {
  82         cputime_t cputime;
  83         __u64 timer;
  84
  85         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
  86         asm volatile ("  STPT %0"    /* Store current cpu timer value */
  87                       : "=m" (S390_lowcore.last_update_timer) );
  88         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
  89
  90         cputime =  S390_lowcore.system_timer >> 12;
  91         S390_lowcore.system_timer -= cputime << 12;
  92         S390_lowcore.steal_clock -= cputime << 12;
  93         account_system_time(tsk, 0, cputime);
  94 }
  95
  96 static inline void set_vtimer(__u64 expires)
  97 {
  98         __u64 timer;
  99
 100         asm volatile ("  STPT %0\n"  /* Store current cpu timer value */
 101                       "  SPT %1"     /* Set new value immediatly afterwards */
 102                       : "=m" (timer) : "m" (expires) );
 103         S390_lowcore.system_timer += S390_lowcore.last_update_timer - timer;
 104         S390_lowcore.last_update_timer = expires;
 105
 106         /* store expire time for this CPU timer */
 107         per_cpu(virt_cpu_timer, smp_processor_id()).to_expire = expires;
 108 }
 109 #else
 110 static inline void set_vtimer(__u64 expires)
 111 {
 112         S390_lowcore.last_update_timer = expires;
 113         asm volatile ("SPT %0" : : "m" (S390_lowcore.last_update_timer));
 114
 115         /* store expire time for this CPU timer */
 116         per_cpu(virt_cpu_timer, smp_processor_id()).to_expire = expires;
 117 }
 118 #endif
 119
 120 static void start_cpu_timer(void)
 121 {
 122         struct vtimer_queue *vt_list;
 123
 124         vt_list = &per_cpu(virt_cpu_timer, smp_processor_id());
 125         set_vtimer(vt_list->idle);
 126 }
 127
 128 static void stop_cpu_timer(void)
 129 {
 130         __u64 done;
 131         struct vtimer_queue *vt_list;
 132
 133         vt_list = &per_cpu(virt_cpu_timer, smp_processor_id());
 134
 135         /* nothing to do */
 136         if (list_empty(&vt_list->list)) {
 137                 vt_list->idle = VTIMER_MAX_SLICE;
 138                 goto fire;
 139         }
 140
 141         /* store progress */
 142         asm volatile ("STPT %0" : "=m" (done));
 143
 144         /*
 145          * If done is negative we do not stop the CPU timer
 146          * because we will get instantly an interrupt that
 147          * will start the CPU timer again.
 148          */
 149         if (done & 1LL<<63)
 150                 return;
 151         else
 152                 vt_list->offset += vt_list->to_expire - done;
 153
 154         /* save the actual expire value */
 155         vt_list->idle = done;
 156
 157         /*
 158          * We cannot halt the CPU timer, we just write a value that
 159          * nearly never expires (only after 71 years) and re-write
 160          * the stored expire value if we continue the timer
 161          */
 162  fire:
 163         set_vtimer(VTIMER_MAX_SLICE);
 164 }
 165
 166 /*
 167  * Sorted add to a list. List is linear searched until first bigger
 168  * element is found.
 169  */
 170 static void list_add_sorted(struct vtimer_list *timer, struct list_head *head)
 171 {
 172         struct vtimer_list *event;
 173
 174         list_for_each_entry(event, head, entry) {
 175                 if (event->expires > timer->expires) {
 176                         list_add_tail(&timer->entry, &event->entry);
 177                         return;
 178                 }
 179         }
 180         list_add_tail(&timer->entry, head);
 181 }
 182
 183 /*
 184  * Do the callback functions of expired vtimer events.
 185  * Called from within the interrupt handler.
 186  */
 187 static void do_callbacks(struct list_head *cb_list, struct pt_regs *regs)
 188 {
 189         struct vtimer_queue *vt_list;
 190         struct vtimer_list *event, *tmp;
 191         void (*fn)(unsigned long, struct pt_regs*);
 192         unsigned long data;
 193
 194         if (list_empty(cb_list))
 195                 return;
 196
 197         vt_list = &per_cpu(virt_cpu_timer, smp_processor_id());
 198
 199         list_for_each_entry_safe(event, tmp, cb_list, entry) {
 200                 fn = event->function;
 201                 data = event->data;
 202                 fn(data, regs);
 203
 204                 if (!event->interval)
 205                         /* delete one shot timer */
 206                         list_del_init(&event->entry);
 207                 else {
 208                         /* move interval timer back to list */
 209                         spin_lock(&vt_list->lock);
 210                         list_del_init(&event->entry);
 211                         list_add_sorted(event, &vt_list->list);
 212                         spin_unlock(&vt_list->lock);
 213                 }
 214         }
 215 }
 216
 217 /*
 218  * Handler for the virtual CPU timer.
 219  */
 220 static void do_cpu_timer_interrupt(struct pt_regs *regs, __u16 error_code)
 221 {
 222         int cpu;
 223         __u64 next, delta;
 224         struct vtimer_queue *vt_list;
 225         struct vtimer_list *event, *tmp;
 226         struct list_head *ptr;
 227         /* the callback queue */
 228         struct list_head cb_list;
 229
 230         INIT_LIST_HEAD(&cb_list);
 231         cpu = smp_processor_id();
 232         vt_list = &per_cpu(virt_cpu_timer, cpu);
 233
 234         /* walk timer list, fire all expired events */
 235         spin_lock(&vt_list->lock);
 236
 237         if (vt_list->to_expire < VTIMER_MAX_SLICE)
 238                 vt_list->offset += vt_list->to_expire;
 239
 240         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &vt_list->list, entry) {
 241                 if (event->expires > vt_list->offset)
 242                         /* found first unexpired event, leave */
 243                         break;
 244
 245                 /* re-charge interval timer, we have to add the offset */
 246                 if (event->interval)
 247                         event->expires = event->interval + vt_list->offset;
 248
 249                 /* move expired timer to the callback queue */
 250                 list_move_tail(&event->entry, &cb_list);
 251         }
 252         spin_unlock(&vt_list->lock);
 253         do_callbacks(&cb_list, regs);
 254
 255         /* next event is first in list */
 256         spin_lock(&vt_list->lock);
 257         if (!list_empty(&vt_list->list)) {
 258                 ptr = vt_list->list.next;
 259                 event = list_entry(ptr, struct vtimer_list, entry);
 260                 next = event->expires - vt_list->offset;
 261
 262                 /* add the expired time from this interrupt handler
 263                  * and the callback functions
 264                  */
 265                 asm volatile ("STPT %0" : "=m" (delta));
 266                 delta = 0xffffffffffffffffLL - delta + 1;
 267                 vt_list->offset += delta;
 268                 next -= delta;
 269         } else {
 270                 vt_list->offset = 0;
 271                 next = VTIMER_MAX_SLICE;
 272         }
 273         spin_unlock(&vt_list->lock);
 274         set_vtimer(next);
 275 }
 276
 277 void init_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 278 {
 279         timer->magic = VTIMER_MAGIC;
 280         timer->function = NULL;
 281         INIT_LIST_HEAD(&timer->entry);
 282         spin_lock_init(&timer->lock);
 283 }
 284 EXPORT_SYMBOL(init_virt_timer);
 285
 286 static inline int check_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 287 {
 288         if (timer->magic != VTIMER_MAGIC)
 289                 return -EINVAL;
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 static inline int vtimer_pending(struct vtimer_list *timer)
 294 {
 295         return (!list_empty(&timer->entry));
 296 }
 297
 298 /*
 299  * this function should only run on the specified CPU
 300  */
 301 static void internal_add_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 302 {
 303         unsigned long flags;
 304         __u64 done;
 305         struct vtimer_list *event;
 306         struct vtimer_queue *vt_list;
 307
 308         vt_list = &per_cpu(virt_cpu_timer, timer->cpu);
 309         spin_lock_irqsave(&vt_list->lock, flags);
 310
 311         if (timer->cpu != smp_processor_id())
 312                 printk("internal_add_vtimer: BUG, running on wrong CPU");
 313
 314         /* if list is empty we only have to set the timer */
 315         if (list_empty(&vt_list->list)) {
 316                 /* reset the offset, this may happen if the last timer was
 317                  * just deleted by mod_virt_timer and the interrupt
 318                  * didn't happen until here
 319                  */
 320                 vt_list->offset = 0;
 321                 goto fire;
 322         }
 323
 324         /* save progress */
 325         asm volatile ("STPT %0" : "=m" (done));
 326
 327         /* calculate completed work */
 328         done = vt_list->to_expire - done + vt_list->offset;
 329         vt_list->offset = 0;
 330
 331         list_for_each_entry(event, &vt_list->list, entry)
 332                 event->expires -= done;
 333
 334  fire:
 335         list_add_sorted(timer, &vt_list->list);
 336
 337         /* get first element, which is the next vtimer slice */
 338         event = list_entry(vt_list->list.next, struct vtimer_list, entry);
 339
 340         set_vtimer(event->expires);
 341         spin_unlock_irqrestore(&vt_list->lock, flags);
 342         /* release CPU aquired in prepare_vtimer or mod_virt_timer() */
 343         put_cpu();
 344 }
 345
 346 static inline int prepare_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 347 {
 348         if (check_vtimer(timer) || !timer->function) {
 349                 printk("add_virt_timer: uninitialized timer\n");
 350                 return -EINVAL;
 351         }
 352
 353         if (!timer->expires || timer->expires > VTIMER_MAX_SLICE) {
 354                 printk("add_virt_timer: invalid timer expire value!\n");
 355                 return -EINVAL;
 356         }
 357
 358         if (vtimer_pending(timer)) {
 359                 printk("add_virt_timer: timer pending\n");
 360                 return -EBUSY;
 361         }
 362
 363         timer->cpu = get_cpu();
 364         return 0;
 365 }
 366
 367 /*
 368  * add_virt_timer - add an oneshot virtual CPU timer
 369  */
 370 void add_virt_timer(void *new)
 371 {
 372         struct vtimer_list *timer;
 373
 374         timer = (struct vtimer_list *)new;
 375
 376         if (prepare_vtimer(timer) < 0)
 377                 return;
 378
 379         timer->interval = 0;
 380         internal_add_vtimer(timer);
 381 }
 382 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer);
 383
 384 /*
 385  * add_virt_timer_int - add an interval virtual CPU timer
 386  */
 387 void add_virt_timer_periodic(void *new)
 388 {
 389         struct vtimer_list *timer;
 390
 391         timer = (struct vtimer_list *)new;
 392
 393         if (prepare_vtimer(timer) < 0)
 394                 return;
 395
 396         timer->interval = timer->expires;
 397         internal_add_vtimer(timer);
 398 }
 399 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer_periodic);
 400
 401 /*
 402  * If we change a pending timer the function must be called on the CPU
 403  * where the timer is running on, e.g. by smp_call_function_on()
 404  *
 405  * The original mod_timer adds the timer if it is not pending. For compatibility
 406  * we do the same. The timer will be added on the current CPU as a oneshot timer.
 407  *
 408  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 409  */
 410 int mod_virt_timer(struct vtimer_list *timer, __u64 expires)
 411 {
 412         struct vtimer_queue *vt_list;
 413         unsigned long flags;
 414         int cpu;
 415
 416         if (check_vtimer(timer) || !timer->function) {
 417                 printk("mod_virt_timer: uninitialized timer\n");
 418                 return  -EINVAL;
 419         }
 420
 421         if (!expires || expires > VTIMER_MAX_SLICE) {
 422                 printk("mod_virt_timer: invalid expire range\n");
 423                 return -EINVAL;
 424         }
 425
 426         /*
 427          * This is a common optimization triggered by the
 428          * networking code - if the timer is re-modified
 429          * to be the same thing then just return:
 430          */
 431         if (timer->expires == expires && vtimer_pending(timer))
 432                 return 1;
 433
 434         cpu = get_cpu();
 435         vt_list = &per_cpu(virt_cpu_timer, cpu);
 436
 437         /* disable interrupts before test if timer is pending */
 438         spin_lock_irqsave(&vt_list->lock, flags);
 439
 440         /* if timer isn't pending add it on the current CPU */
 441         if (!vtimer_pending(timer)) {
 442                 spin_unlock_irqrestore(&vt_list->lock, flags);
 443                 /* we do not activate an interval timer with mod_virt_timer */
 444                 timer->interval = 0;
 445                 timer->expires = expires;
 446                 timer->cpu = cpu;
 447                 internal_add_vtimer(timer);
 448                 return 0;
 449         }
 450
 451         /* check if we run on the right CPU */
 452         if (timer->cpu != cpu) {
 453                 printk("mod_virt_timer: running on wrong CPU, check your code\n");
 454                 spin_unlock_irqrestore(&vt_list->lock, flags);
 455                 put_cpu();
 456                 return -EINVAL;
 457         }
 458
 459         list_del_init(&timer->entry);
 460         timer->expires = expires;
 461
 462         /* also change the interval if we have an interval timer */
 463         if (timer->interval)
 464                 timer->interval = expires;
 465
 466         /* the timer can't expire anymore so we can release the lock */
 467         spin_unlock_irqrestore(&vt_list->lock, flags);
 468         internal_add_vtimer(timer);
 469         return 1;
 470 }
 471 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer);
 472
 473 /*
 474  * delete a virtual timer
 475  *
 476  * returns whether the deleted timer was pending (1) or not (0)
 477  */
 478 int del_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 479 {
 480         unsigned long flags;
 481         struct vtimer_queue *vt_list;
 482
 483         if (check_vtimer(timer)) {
 484                 printk("del_virt_timer: timer not initialized\n");
 485                 return -EINVAL;
 486         }
 487
 488         /* check if timer is pending */
 489         if (!vtimer_pending(timer))
 490                 return 0;
 491
 492         vt_list = &per_cpu(virt_cpu_timer, timer->cpu);
 493         spin_lock_irqsave(&vt_list->lock, flags);
 494
 495         /* we don't interrupt a running timer, just let it expire! */
 496         list_del_init(&timer->entry);
 497
 498         /* last timer removed */
 499         if (list_empty(&vt_list->list)) {
 500                 vt_list->to_expire = 0;
 501                 vt_list->offset = 0;
 502         }
 503
 504         spin_unlock_irqrestore(&vt_list->lock, flags);
 505         return 1;
 506 }
 507 EXPORT_SYMBOL(del_virt_timer);
 508
 509 /*
 510  * Start the virtual CPU timer on the current CPU.
 511  */
 512 void init_cpu_vtimer(void)
 513 {
 514         struct vtimer_queue *vt_list;
 515         unsigned long cr0;
 516
 517         /* kick the virtual timer */
 518         S390_lowcore.exit_timer = VTIMER_MAX_SLICE;
 519         S390_lowcore.last_update_timer = VTIMER_MAX_SLICE;
 520         asm volatile ("SPT %0" : : "m" (S390_lowcore.last_update_timer));
 521         asm volatile ("STCK %0" : "=m" (S390_lowcore.last_update_clock));
 522         __ctl_store(cr0, 0, 0);
 523         cr0 |= 0x400;
 524         __ctl_load(cr0, 0, 0);
 525
 526         vt_list = &per_cpu(virt_cpu_timer, smp_processor_id());
 527         INIT_LIST_HEAD(&vt_list->list);
 528         spin_lock_init(&vt_list->lock);
 529         vt_list->to_expire = 0;
 530         vt_list->offset = 0;
 531         vt_list->idle = 0;
 532
 533 }
 534
 535 static int vtimer_idle_notify(struct notifier_block *self,
 536                               unsigned long action, void *hcpu)
 537 {
 538         switch (action) {
 539         case CPU_IDLE:
 540                 stop_cpu_timer();
 541                 break;
 542         case CPU_NOT_IDLE:
 543                 start_cpu_timer();
 544                 break;
 545         }
 546         return NOTIFY_OK;
 547 }
 548
 549 static struct notifier_block vtimer_idle_nb = {
 550         .notifier_call = vtimer_idle_notify,
 551 };
 552
 553 void __init vtime_init(void)
 554 {
 555         /* request the cpu timer external interrupt */
 556         if (register_early_external_interrupt(0x1005, do_cpu_timer_interrupt,
 557                                               &ext_int_info_timer) != 0)
 558                 panic("Couldn't request external interrupt 0x1005");
 559
 560         if (register_idle_notifier(&vtimer_idle_nb))
 561                 panic("Couldn't register idle notifier");
 562
 563         init_cpu_vtimer();
 564 }
 565