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/context_tracking.h>
  26
  27 #include <asm/irq_regs.h>
  28
  29 #include "tick-internal.h"
  30
  31 #include <trace/events/timer.h>
  32
  33 /*
  34  * Per cpu nohz control structure
  35  */
  36 static DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  37
  38 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  39 {
  40         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  41 }
  42
  43 #if defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || defined(CONFIG_HIGH_RES_TIMERS)
  44 /*
  45  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  46  */
  47 static ktime_t last_jiffies_update;
  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_sched();
 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 #endif
 155
 156 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 157 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 158 cpumask_var_t housekeeping_mask;
 159 bool tick_nohz_full_running;
 160 static unsigned long tick_dep_mask;
 161
 162 static void trace_tick_dependency(unsigned long dep)
 163 {
 164         if (dep & TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER) {
 165                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER);
 166                 return;
 167         }
 168
 169         if (dep & TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS) {
 170                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS);
 171                 return;
 172         }
 173
 174         if (dep & TICK_DEP_MASK_SCHED) {
 175                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_SCHED);
 176                 return;
 177         }
 178
 179         if (dep & TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE)
 180                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE);
 181 }
 182
 183 static bool can_stop_full_tick(struct tick_sched *ts)
 184 {
 185         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 186
 187         if (tick_dep_mask) {
 188                 trace_tick_dependency(tick_dep_mask);
 189                 return false;
 190         }
 191
 192         if (ts->tick_dep_mask) {
 193                 trace_tick_dependency(ts->tick_dep_mask);
 194                 return false;
 195         }
 196
 197         if (current->tick_dep_mask) {
 198                 trace_tick_dependency(current->tick_dep_mask);
 199                 return false;
 200         }
 201
 202         if (current->signal->tick_dep_mask) {
 203                 trace_tick_dependency(current->signal->tick_dep_mask);
 204                 return false;
 205         }
 206
 207         return true;
 208 }
 209
 210 static void nohz_full_kick_func(struct irq_work *work)
 211 {
 212         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
 213 }
 214
 215 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 216         .func = nohz_full_kick_func,
 217 };
 218
 219 /*
 220  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
 221  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 222  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
 223  * is NMI safe.
 224  */
 225 static void tick_nohz_full_kick(void)
 226 {
 227         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 228                 return;
 229
 230         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
 231 }
 232
 233 /*
 234  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
 235  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 236  */
 237 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
 238 {
 239         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 240                 return;
 241
 242         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
 243 }
 244
 245 /*
 246  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 247  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 248  */
 249 static void tick_nohz_full_kick_all(void)
 250 {
 251         int cpu;
 252
 253         if (!tick_nohz_full_running)
 254                 return;
 255
 256         preempt_disable();
 257         for_each_cpu_and(cpu, tick_nohz_full_mask, cpu_online_mask)
 258                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
 259         preempt_enable();
 260 }
 261
 262 static void tick_nohz_dep_set_all(unsigned long *dep,
 263                                   enum tick_dep_bits bit)
 264 {
 265         unsigned long prev;
 266
 267         prev = fetch_or(dep, BIT_MASK(bit));
 268         if (!prev)
 269                 tick_nohz_full_kick_all();
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Set a global tick dependency. Used by perf events that rely on freq and
 274  * by unstable clock.
 275  */
 276 void tick_nohz_dep_set(enum tick_dep_bits bit)
 277 {
 278         tick_nohz_dep_set_all(&tick_dep_mask, bit);
 279 }
 280
 281 void tick_nohz_dep_clear(enum tick_dep_bits bit)
 282 {
 283         clear_bit(bit, &tick_dep_mask);
 284 }
 285
 286 /*
 287  * Set per-CPU tick dependency. Used by scheduler and perf events in order to
 288  * manage events throttling.
 289  */
 290 void tick_nohz_dep_set_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
 291 {
 292         unsigned long prev;
 293         struct tick_sched *ts;
 294
 295         ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
 296
 297         prev = fetch_or(&ts->tick_dep_mask, BIT_MASK(bit));
 298         if (!prev) {
 299                 preempt_disable();
 300                 /* Perf needs local kick that is NMI safe */
 301                 if (cpu == smp_processor_id()) {
 302                         tick_nohz_full_kick();
 303                 } else {
 304                         /* Remote irq work not NMI-safe */
 305                         if (!WARN_ON_ONCE(in_nmi()))
 306                                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
 307                 }
 308                 preempt_enable();
 309         }
 310 }
 311
 312 void tick_nohz_dep_clear_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
 313 {
 314         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
 315
 316         clear_bit(bit, &ts->tick_dep_mask);
 317 }
 318
 319 /*
 320  * Set a per-task tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
 321  * per task timers.
 322  */
 323 void tick_nohz_dep_set_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
 324 {
 325         /*
 326          * We could optimize this with just kicking the target running the task
 327          * if that noise matters for nohz full users.
 328          */
 329         tick_nohz_dep_set_all(&tsk->tick_dep_mask, bit);
 330 }
 331
 332 void tick_nohz_dep_clear_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
 333 {
 334         clear_bit(bit, &tsk->tick_dep_mask);
 335 }
 336
 337 /*
 338  * Set a per-taskgroup tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
 339  * per process timers.
 340  */
 341 void tick_nohz_dep_set_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
 342 {
 343         tick_nohz_dep_set_all(&sig->tick_dep_mask, bit);
 344 }
 345
 346 void tick_nohz_dep_clear_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
 347 {
 348         clear_bit(bit, &sig->tick_dep_mask);
 349 }
 350
 351 /*
 352  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 353  * It might need the tick due to per task/process properties:
 354  * perf events, posix cpu timers, ...
 355  */
 356 void __tick_nohz_task_switch(void)
 357 {
 358         unsigned long flags;
 359         struct tick_sched *ts;
 360
 361         local_irq_save(flags);
 362
 363         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 364                 goto out;
 365
 366         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 367
 368         if (ts->tick_stopped) {
 369                 if (current->tick_dep_mask || current->signal->tick_dep_mask)
 370                         tick_nohz_full_kick();
 371         }
 372 out:
 373         local_irq_restore(flags);
 374 }
 375
 376 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 377 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 378 {
 379         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 380         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 381                 pr_warn("NO_HZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 382                 free_bootmem_cpumask_var(tick_nohz_full_mask);
 383                 return 1;
 384         }
 385         tick_nohz_full_running = true;
 386
 387         return 1;
 388 }
 389 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 390
 391 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 392                                        unsigned long action,
 393                                        void *hcpu)
 394 {
 395         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 396
 397         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 398         case CPU_DOWN_PREPARE:
 399                 /*
 400                  * The boot CPU handles housekeeping duty (unbound timers,
 401                  * workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
 402                  * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
 403                  */
 404                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 405                         return NOTIFY_BAD;
 406                 break;
 407         }
 408         return NOTIFY_OK;
 409 }
 410
 411 static int tick_nohz_init_all(void)
 412 {
 413         int err = -1;
 414
 415 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 416         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 417                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 418                 return err;
 419         }
 420         err = 0;
 421         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 422         tick_nohz_full_running = true;
 423 #endif
 424         return err;
 425 }
 426
 427 void __init tick_nohz_init(void)
 428 {
 429         int cpu;
 430
 431         if (!tick_nohz_full_running) {
 432                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 433                         return;
 434         }
 435
 436         if (!alloc_cpumask_var(&housekeeping_mask, GFP_KERNEL)) {
 437                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate not-full dynticks cpumask\n");
 438                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 439                 tick_nohz_full_running = false;
 440                 return;
 441         }
 442
 443         /*
 444          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
 445          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
 446          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
 447          */
 448         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 449                 pr_warn("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't support irq work self-IPIs\n");
 450                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 451                 cpumask_copy(housekeeping_mask, cpu_possible_mask);
 452                 tick_nohz_full_running = false;
 453                 return;
 454         }
 455
 456         cpu = smp_processor_id();
 457
 458         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 459                 pr_warn("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n",
 460                         cpu);
 461                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 462         }
 463
 464         cpumask_andnot(housekeeping_mask,
 465                        cpu_possible_mask, tick_nohz_full_mask);
 466
 467         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 468                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 469
 470         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 471         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
 472                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
 473
 474         /*
 475          * We need at least one CPU to handle housekeeping work such
 476          * as timekeeping, unbound timers, workqueues, ...
 477          */
 478         WARN_ON_ONCE(cpumask_empty(housekeeping_mask));
 479 }
 480 #endif
 481
 482 /*
 483  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 484  */
 485 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 486 /*
 487  * NO HZ enabled ?
 488  */
 489 bool tick_nohz_enabled __read_mostly  = true;
 490 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
 491 /*
 492  * Enable / Disable tickless mode
 493  */
 494 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 495 {
 496         return (kstrtobool(str, &tick_nohz_enabled) == 0);
 497 }
 498
 499 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 500
 501 int tick_nohz_tick_stopped(void)
 502 {
 503         return __this_cpu_read(tick_cpu_sched.tick_stopped);
 504 }
 505
 506 /**
 507  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 508  *
 509  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 510  *
 511  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 512  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 513  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 514  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 515  */
 516 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 517 {
 518         unsigned long flags;
 519
 520         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 521
 522         local_irq_save(flags);
 523         tick_do_update_jiffies64(now);
 524         local_irq_restore(flags);
 525
 526         touch_softlockup_watchdog_sched();
 527 }
 528
 529 /*
 530  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 531  */
 532 static void
 533 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 534 {
 535         ktime_t delta;
 536
 537         if (ts->idle_active) {
 538                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 539                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 540                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 541                 else
 542                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 543                 ts->idle_entrytime = now;
 544         }
 545
 546         if (last_update_time)
 547                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 548
 549 }
 550
 551 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 552 {
 553         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 554         ts->idle_active = 0;
 555
 556         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 557 }
 558
 559 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 560 {
 561         ktime_t now = ktime_get();
 562
 563         ts->idle_entrytime = now;
 564         ts->idle_active = 1;
 565         sched_clock_idle_sleep_event();
 566         return now;
 567 }
 568
 569 /**
 570  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 571  * @cpu: CPU number to query
 572  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 573  * counters if NULL.
 574  *
 575  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 576  * CPU, in microseconds.
 577  *
 578  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 579  * and is as accurate as ktime_get() is.
 580  *
 581  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 582  */
 583 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 584 {
 585         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 586         ktime_t now, idle;
 587
 588         if (!tick_nohz_active)
 589                 return -1;
 590
 591         now = ktime_get();
 592         if (last_update_time) {
 593                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 594                 idle = ts->idle_sleeptime;
 595         } else {
 596                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 597                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 598
 599                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 600                 } else {
 601                         idle = ts->idle_sleeptime;
 602                 }
 603         }
 604
 605         return ktime_to_us(idle);
 606
 607 }
 608 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 609
 610 /**
 611  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 612  * @cpu: CPU number to query
 613  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 614  * counters if NULL.
 615  *
 616  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 617  * CPU, in microseconds.
 618  *
 619  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 620  * and is as accurate as ktime_get() is.
 621  *
 622  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 623  */
 624 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 625 {
 626         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 627         ktime_t now, iowait;
 628
 629         if (!tick_nohz_active)
 630                 return -1;
 631
 632         now = ktime_get();
 633         if (last_update_time) {
 634                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 635                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 636         } else {
 637                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 638                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 639
 640                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 641                 } else {
 642                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 643                 }
 644         }
 645
 646         return ktime_to_us(iowait);
 647 }
 648 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 649
 650 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 651 {
 652         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 653         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 654
 655         /* Forward the time to expire in the future */
 656         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 657
 658         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 659                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 660         else
 661                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 662 }
 663
 664 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 665                                          ktime_t now, int cpu)
 666 {
 667         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
 668         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
 669         unsigned long seq, basejiff;
 670         ktime_t tick;
 671
 672         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 673         do {
 674                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 675                 basemono = last_jiffies_update.tv64;
 676                 basejiff = jiffies;
 677         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 678         ts->last_jiffies = basejiff;
 679
 680         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) ||
 681             arch_needs_cpu() || irq_work_needs_cpu()) {
 682                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
 683         } else {
 684                 /*
 685                  * Get the next pending timer. If high resolution
 686                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
 687                  * timers into account. If high resolution timers are
 688                  * disabled this also looks at the next expiring
 689                  * hrtimer.
 690                  */
 691                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
 692                 ts->next_timer = next_tmr;
 693                 /* Take the next rcu event into account */
 694                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
 695         }
 696
 697         /*
 698          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
 699          * force prod the timer.
 700          */
 701         delta = next_tick - basemono;
 702         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
 703                 tick.tv64 = 0;
 704                 /*
 705                  * We've not stopped the tick yet, and there's a timer in the
 706                  * next period, so no point in stopping it either, bail.
 707                  */
 708                 if (!ts->tick_stopped)
 709                         goto out;
 710
 711                 /*
 712                  * If, OTOH, we did stop it, but there's a pending (expired)
 713                  * timer reprogram the timer hardware to fire now.
 714                  *
 715                  * We will not restart the tick proper, just prod the timer
 716                  * hardware into firing an interrupt to process the pending
 717                  * timers. Just like tick_irq_exit() will not restart the tick
 718                  * for 'normal' interrupts.
 719                  *
 720                  * Only once we exit the idle loop will we re-enable the tick,
 721                  * see tick_nohz_idle_exit().
 722                  */
 723                 if (delta == 0) {
 724                         tick_nohz_restart(ts, now);
 725                         goto out;
 726                 }
 727         }
 728
 729         /*
 730          * If this cpu is the one which updates jiffies, then give up
 731          * the assignment and let it be taken by the cpu which runs
 732          * the tick timer next, which might be this cpu as well. If we
 733          * don't drop this here the jiffies might be stale and
 734          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
 735          * was the one which had the do_timer() duty last. If this cpu
 736          * is the one which had the do_timer() duty last, we limit the
 737          * sleep time to the timekeeping max_deferement value.
 738          * Otherwise we can sleep as long as we want.
 739          */
 740         delta = timekeeping_max_deferment();
 741         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 742                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 743                 ts->do_timer_last = 1;
 744         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 745                 delta = KTIME_MAX;
 746                 ts->do_timer_last = 0;
 747         } else if (!ts->do_timer_last) {
 748                 delta = KTIME_MAX;
 749         }
 750
 751 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 752         /* Limit the tick delta to the maximum scheduler deferment */
 753         if (!ts->inidle)
 754                 delta = min(delta, scheduler_tick_max_deferment());
 755 #endif
 756
 757         /* Calculate the next expiry time */
 758         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
 759                 expires = basemono + delta;
 760         else
 761                 expires = KTIME_MAX;
 762
 763         expires = min_t(u64, expires, next_tick);
 764         tick.tv64 = expires;
 765
 766         /* Skip reprogram of event if its not changed */
 767         if (ts->tick_stopped && (expires == dev->next_event.tv64))
 768                 goto out;
 769
 770         /*
 771          * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 772          * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 773          * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 774          * first call we save the current tick time, so we can restart
 775          * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 776          */
 777         if (!ts->tick_stopped) {
 778                 nohz_balance_enter_idle(cpu);
 779                 calc_load_enter_idle();
 780
 781                 ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 782                 ts->tick_stopped = 1;
 783                 trace_tick_stop(1, TICK_DEP_MASK_NONE);
 784         }
 785
 786         /*
 787          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
 788          * the tick timer.
 789          */
 790         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
 791                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 792                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 793                 goto out;
 794         }
 795
 796         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 797                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, tick, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 798         else
 799                 tick_program_event(tick, 1);
 800 out:
 801         /* Update the estimated sleep length */
 802         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 803         return tick;
 804 }
 805
 806 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now, int active)
 807 {
 808         /* Update jiffies first */
 809         tick_do_update_jiffies64(now);
 810         update_cpu_load_nohz(active);
 811
 812         calc_load_exit_idle();
 813         touch_softlockup_watchdog_sched();
 814         /*
 815          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 816          */
 817         ts->tick_stopped  = 0;
 818         ts->idle_exittime = now;
 819
 820         tick_nohz_restart(ts, now);
 821 }
 822
 823 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
 824 {
 825 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 826         int cpu = smp_processor_id();
 827
 828         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 829                 return;
 830
 831         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 832                 return;
 833
 834         if (can_stop_full_tick(ts))
 835                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 836         else if (ts->tick_stopped)
 837                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get(), 1);
 838 #endif
 839 }
 840
 841 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 842 {
 843         /*
 844          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 845          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 846          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 847          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 848          * invoked.
 849          */
 850         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 851                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 852                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 853                 return false;
 854         }
 855
 856         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 857                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 858                 return false;
 859         }
 860
 861         if (need_resched())
 862                 return false;
 863
 864         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 865                 static int ratelimit;
 866
 867                 if (ratelimit < 10 &&
 868                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 869                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 870                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 871                         ratelimit++;
 872                 }
 873                 return false;
 874         }
 875
 876         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 877                 /*
 878                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 879                  * if there are full dynticks CPUs around
 880                  */
 881                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 882                         return false;
 883                 /*
 884                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 885                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 886                  */
 887                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 888                         return false;
 889         }
 890
 891         return true;
 892 }
 893
 894 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 895 {
 896         ktime_t now, expires;
 897         int cpu = smp_processor_id();
 898
 899         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 900
 901         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 902                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 903
 904                 ts->idle_calls++;
 905
 906                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 907                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 908                         ts->idle_sleeps++;
 909                         ts->idle_expires = expires;
 910                 }
 911
 912                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 913                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 914         }
 915 }
 916
 917 /**
 918  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 919  *
 920  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 921  * Called when we start the idle loop.
 922  *
 923  * The arch is responsible of calling:
 924  *
 925  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 926  *  to sleep.
 927  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 928  */
 929 void tick_nohz_idle_enter(void)
 930 {
 931         struct tick_sched *ts;
 932
 933         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 934
 935         /*
 936          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 937          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 938          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 939          * exiting idle.
 940          */
 941         set_cpu_sd_state_idle();
 942
 943         local_irq_disable();
 944
 945         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 946         ts->inidle = 1;
 947         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 948
 949         local_irq_enable();
 950 }
 951
 952 /**
 953  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 954  *
 955  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 956  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 957  * an RCU callback, etc...
 958  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 959  */
 960 void tick_nohz_irq_exit(void)
 961 {
 962         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 963
 964         if (ts->inidle)
 965                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 966         else
 967                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
 968 }
 969
 970 /**
 971  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 972  *
 973  * Called from power state control code with interrupts disabled
 974  */
 975 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 976 {
 977         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 978
 979         return ts->sleep_length;
 980 }
 981
 982 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 983 {
 984 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 985         unsigned long ticks;
 986
 987         if (vtime_accounting_cpu_enabled())
 988                 return;
 989         /*
 990          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 991          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 992          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 993          */
 994         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 995         /*
 996          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 997          */
 998         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 999                 account_idle_ticks(ticks);
1000 #endif
1001 }
1002
1003 /**
1004  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
1005  *
1006  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
1007  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
1008  * can use RCU again after this function is called.
1009  */
1010 void tick_nohz_idle_exit(void)
1011 {
1012         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1013         ktime_t now;
1014
1015         local_irq_disable();
1016
1017         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
1018
1019         ts->inidle = 0;
1020
1021         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
1022                 now = ktime_get();
1023
1024         if (ts->idle_active)
1025                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1026
1027         if (ts->tick_stopped) {
1028                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now, 0);
1029                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
1030         }
1031
1032         local_irq_enable();
1033 }
1034
1035 /*
1036  * The nohz low res interrupt handler
1037  */
1038 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
1039 {
1040         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1041         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1042         ktime_t now = ktime_get();
1043
1044         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
1045
1046         tick_sched_do_timer(now);
1047         tick_sched_handle(ts, regs);
1048
1049         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
1050         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1051                 return;
1052
1053         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1054         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1055 }
1056
1057 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
1058 {
1059         if (!tick_nohz_enabled)
1060                 return;
1061         ts->nohz_mode = mode;
1062         /* One update is enough */
1063         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
1064                 timers_update_migration(true);
1065 }
1066
1067 /**
1068  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
1069  */
1070 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
1071 {
1072         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1073         ktime_t next;
1074
1075         if (!tick_nohz_enabled)
1076                 return;
1077
1078         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
1079                 return;
1080
1081         /*
1082          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1083          * hrtimer_forward with the highres code.
1084          */
1085         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1086         /* Get the next period */
1087         next = tick_init_jiffy_update();
1088
1089         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1090         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
1091         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1092         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
1093 }
1094
1095 /*
1096  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1097  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1098  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1099  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1100  * the first place.
1101  *
1102  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1103  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1104  * when idle is left.
1105  */
1106 static void tick_nohz_kick_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1107 {
1108 #if 0
1109         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1110         ktime_t delta;
1111
1112         /*
1113          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1114          * already reached or less/equal than the tick period.
1115          */
1116         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1117         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1118                 return;
1119
1120         tick_nohz_restart(ts, now);
1121 #endif
1122 }
1123
1124 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1125 {
1126         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1127         ktime_t now;
1128
1129         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1130                 return;
1131         now = ktime_get();
1132         if (ts->idle_active)
1133                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1134         if (ts->tick_stopped) {
1135                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1136                 tick_nohz_kick_tick(ts, now);
1137         }
1138 }
1139
1140 #else
1141
1142 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1143 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1144 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1145
1146 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1147
1148 /*
1149  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1150  */
1151 void tick_irq_enter(void)
1152 {
1153         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1154         tick_nohz_irq_enter();
1155 }
1156
1157 /*
1158  * High resolution timer specific code
1159  */
1160 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1161 /*
1162  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1163  * Called with interrupts disabled.
1164  */
1165 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1166 {
1167         struct tick_sched *ts =
1168                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1169         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1170         ktime_t now = ktime_get();
1171
1172         tick_sched_do_timer(now);
1173
1174         /*
1175          * Do not call, when we are not in irq context and have
1176          * no valid regs pointer
1177          */
1178         if (regs)
1179                 tick_sched_handle(ts, regs);
1180
1181         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1182         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1183                 return HRTIMER_NORESTART;
1184
1185         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1186
1187         return HRTIMER_RESTART;
1188 }
1189
1190 static int sched_skew_tick;
1191
1192 static int __init skew_tick(char *str)
1193 {
1194         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1195
1196         return 0;
1197 }
1198 early_param("skew_tick", skew_tick);
1199
1200 /**
1201  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1202  */
1203 void tick_setup_sched_timer(void)
1204 {
1205         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1206         ktime_t now = ktime_get();
1207
1208         /*
1209          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1210          */
1211         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1212         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1213
1214         /* Get the next period (per cpu) */
1215         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1216
1217         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1218         if (sched_skew_tick) {
1219                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1220                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1221                 offset *= smp_processor_id();
1222                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1223         }
1224
1225         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1226         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1227         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1228 }
1229 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1230
1231 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1232 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1233 {
1234         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1235
1236 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1237         if (ts->sched_timer.base)
1238                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1239 # endif
1240
1241         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1242 }
1243 #endif
1244
1245 /**
1246  * Async notification about clocksource changes
1247  */
1248 void tick_clock_notify(void)
1249 {
1250         int cpu;
1251
1252         for_each_possible_cpu(cpu)
1253                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1254 }
1255
1256 /*
1257  * Async notification about clock event changes
1258  */
1259 void tick_oneshot_notify(void)
1260 {
1261         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1262
1263         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1264 }
1265
1266 /**
1267  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1268  *
1269  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1270  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1271  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1272  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1273  */
1274 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1275 {
1276         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1277
1278         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1279                 return 0;
1280
1281         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1282                 return 0;
1283
1284         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1285                 return 0;
1286
1287         if (!allow_nohz)
1288                 return 1;
1289
1290         tick_nohz_switch_to_nohz();
1291         return 0;
1292 }