kernel/time/tick-sched.c

   1 /*
   2  *  linux/kernel/time/tick-sched.c
   3  *
   4  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
   5  *  Copyright(C) 2005-2007, Red Hat, Inc., Ingo Molnar
   6  *  Copyright(C) 2006-2007  Timesys Corp., Thomas Gleixner
   7  *
   8  *  No idle tick implementation for low and high resolution timers
   9  *
  10  *  Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar
  11  *
  12  *  Distribute under GPLv2.
  13  */
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/err.h>
  16 #include <linux/hrtimer.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/kernel_stat.h>
  19 #include <linux/percpu.h>
  20 #include <linux/profile.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/irq_work.h>
  24 #include <linux/posix-timers.h>
  25 #include <linux/perf_event.h>
  26 #include <linux/context_tracking.h>
  27
  28 #include <asm/irq_regs.h>
  29
  30 #include "tick-internal.h"
  31
  32 #include <trace/events/timer.h>
  33
  34 /*
  35  * Per cpu nohz control structure
  36  */
  37 static DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  38
  39 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  40 {
  41         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  42 }
  43
  44 #if defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || defined(CONFIG_HIGH_RES_TIMERS)
  45 /*
  46  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  47  */
  48 static ktime_t last_jiffies_update;
  49
  50 /*
  51  * Must be called with interrupts disabled !
  52  */
  53 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  54 {
  55         unsigned long ticks = 0;
  56         ktime_t delta;
  57
  58         /*
  59          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  60          */
  61         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  62         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  63                 return;
  64
  65         /* Reevalute with jiffies_lock held */
  66         write_seqlock(&jiffies_lock);
  67
  68         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  69         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  70
  71                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  72                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  73                                                 tick_period);
  74
  75                 /* Slow path for long timeouts */
  76                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  77                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  78
  79                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  80
  81                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  82                                                            incr * ticks);
  83                 }
  84                 do_timer(++ticks);
  85
  86                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  87                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  88         } else {
  89                 write_sequnlock(&jiffies_lock);
  90                 return;
  91         }
  92         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  93         update_wall_time();
  94 }
  95
  96 /*
  97  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  98  */
  99 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
 100 {
 101         ktime_t period;
 102
 103         write_seqlock(&jiffies_lock);
 104         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 105         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 106                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 107         period = last_jiffies_update;
 108         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 109         return period;
 110 }
 111
 112
 113 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 114 {
 115         int cpu = smp_processor_id();
 116
 117 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 118         /*
 119          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 120          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 121          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 122          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 123          * jiffies_lock.
 124          */
 125         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 126             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 127                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 128 #endif
 129
 130         /* Check, if the jiffies need an update */
 131         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 132                 tick_do_update_jiffies64(now);
 133 }
 134
 135 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 136 {
 137 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 138         /*
 139          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 140          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 141          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 142          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 143          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 144          * when we go busy again does not account too much ticks.
 145          */
 146         if (ts->tick_stopped) {
 147                 touch_softlockup_watchdog_sched();
 148                 if (is_idle_task(current))
 149                         ts->idle_jiffies++;
 150         }
 151 #endif
 152         update_process_times(user_mode(regs));
 153         profile_tick(CPU_PROFILING);
 154 }
 155 #endif
 156
 157 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 158 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 159 cpumask_var_t housekeeping_mask;
 160 bool tick_nohz_full_running;
 161
 162 static bool can_stop_full_tick(void)
 163 {
 164         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 165
 166         if (!sched_can_stop_tick()) {
 167                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 168                 return false;
 169         }
 170
 171         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 172                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 173                 return false;
 174         }
 175
 176         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 177                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 178                 return false;
 179         }
 180
 181         /* sched_clock_tick() needs us? */
 182 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 183         /*
 184          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 185          * sched_clock_stable is set.
 186          */
 187         if (!sched_clock_stable()) {
 188                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 189                 /*
 190                  * Don't allow the user to think they can get
 191                  * full NO_HZ with this machine.
 192                  */
 193                 WARN_ONCE(tick_nohz_full_running,
 194                           "NO_HZ FULL will not work with unstable sched clock");
 195                 return false;
 196         }
 197 #endif
 198
 199         return true;
 200 }
 201
 202 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 203 {
 204         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
 205 }
 206
 207 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 208         .func = nohz_full_kick_work_func,
 209 };
 210
 211 /*
 212  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
 213  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 214  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
 215  * is NMI safe.
 216  */
 217 void tick_nohz_full_kick(void)
 218 {
 219         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 220                 return;
 221
 222         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
 223 }
 224
 225 /*
 226  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
 227  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 228  */
 229 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
 230 {
 231         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 232                 return;
 233
 234         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
 235 }
 236
 237 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 238 {
 239         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
 240 }
 241
 242 /*
 243  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 244  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 245  */
 246 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 247 {
 248         if (!tick_nohz_full_running)
 249                 return;
 250
 251         preempt_disable();
 252         smp_call_function_many(tick_nohz_full_mask,
 253                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 254         tick_nohz_full_kick();
 255         preempt_enable();
 256 }
 257
 258 /*
 259  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 260  * It might need the tick due to per task/process properties:
 261  * perf events, posix cpu timers, ...
 262  */
 263 void __tick_nohz_task_switch(void)
 264 {
 265         unsigned long flags;
 266
 267         local_irq_save(flags);
 268
 269         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 270                 goto out;
 271
 272         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 273                 tick_nohz_full_kick();
 274
 275 out:
 276         local_irq_restore(flags);
 277 }
 278
 279 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 280 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 281 {
 282         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 283         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 284                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 285                 free_bootmem_cpumask_var(tick_nohz_full_mask);
 286                 return 1;
 287         }
 288         tick_nohz_full_running = true;
 289
 290         return 1;
 291 }
 292 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 293
 294 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 295                                        unsigned long action,
 296                                        void *hcpu)
 297 {
 298         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 299
 300         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 301         case CPU_DOWN_PREPARE:
 302                 /*
 303                  * The boot CPU handles housekeeping duty (unbound timers,
 304                  * workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
 305                  * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
 306                  */
 307                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 308                         return NOTIFY_BAD;
 309                 break;
 310         }
 311         return NOTIFY_OK;
 312 }
 313
 314 static int tick_nohz_init_all(void)
 315 {
 316         int err = -1;
 317
 318 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 319         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 320                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 321                 return err;
 322         }
 323         err = 0;
 324         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 325         tick_nohz_full_running = true;
 326 #endif
 327         return err;
 328 }
 329
 330 void __init tick_nohz_init(void)
 331 {
 332         int cpu;
 333
 334         if (!tick_nohz_full_running) {
 335                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 336                         return;
 337         }
 338
 339         if (!alloc_cpumask_var(&housekeeping_mask, GFP_KERNEL)) {
 340                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate not-full dynticks cpumask\n");
 341                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 342                 tick_nohz_full_running = false;
 343                 return;
 344         }
 345
 346         /*
 347          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
 348          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
 349          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
 350          */
 351         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 352                 pr_warning("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't "
 353                            "support irq work self-IPIs\n");
 354                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 355                 cpumask_copy(housekeeping_mask, cpu_possible_mask);
 356                 tick_nohz_full_running = false;
 357                 return;
 358         }
 359
 360         cpu = smp_processor_id();
 361
 362         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 363                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 364                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 365         }
 366
 367         cpumask_andnot(housekeeping_mask,
 368                        cpu_possible_mask, tick_nohz_full_mask);
 369
 370         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 371                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 372
 373         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 374         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
 375                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
 376
 377         /*
 378          * We need at least one CPU to handle housekeeping work such
 379          * as timekeeping, unbound timers, workqueues, ...
 380          */
 381         WARN_ON_ONCE(cpumask_empty(housekeeping_mask));
 382 }
 383 #endif
 384
 385 /*
 386  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 387  */
 388 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 389 /*
 390  * NO HZ enabled ?
 391  */
 392 int tick_nohz_enabled __read_mostly = 1;
 393 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
 394 /*
 395  * Enable / Disable tickless mode
 396  */
 397 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 398 {
 399         if (!strcmp(str, "off"))
 400                 tick_nohz_enabled = 0;
 401         else if (!strcmp(str, "on"))
 402                 tick_nohz_enabled = 1;
 403         else
 404                 return 0;
 405         return 1;
 406 }
 407
 408 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 409
 410 int tick_nohz_tick_stopped(void)
 411 {
 412         return __this_cpu_read(tick_cpu_sched.tick_stopped);
 413 }
 414
 415 /**
 416  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 417  *
 418  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 419  *
 420  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 421  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 422  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 423  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 424  */
 425 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 426 {
 427         unsigned long flags;
 428
 429         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 430
 431         local_irq_save(flags);
 432         tick_do_update_jiffies64(now);
 433         local_irq_restore(flags);
 434
 435         touch_softlockup_watchdog_sched();
 436 }
 437
 438 /*
 439  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 440  */
 441 static void
 442 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 443 {
 444         ktime_t delta;
 445
 446         if (ts->idle_active) {
 447                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 448                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 449                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 450                 else
 451                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 452                 ts->idle_entrytime = now;
 453         }
 454
 455         if (last_update_time)
 456                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 457
 458 }
 459
 460 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 461 {
 462         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 463         ts->idle_active = 0;
 464
 465         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 466 }
 467
 468 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 469 {
 470         ktime_t now = ktime_get();
 471
 472         ts->idle_entrytime = now;
 473         ts->idle_active = 1;
 474         sched_clock_idle_sleep_event();
 475         return now;
 476 }
 477
 478 /**
 479  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 480  * @cpu: CPU number to query
 481  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 482  * counters if NULL.
 483  *
 484  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 485  * CPU, in microseconds.
 486  *
 487  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 488  * and is as accurate as ktime_get() is.
 489  *
 490  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 491  */
 492 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 493 {
 494         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 495         ktime_t now, idle;
 496
 497         if (!tick_nohz_active)
 498                 return -1;
 499
 500         now = ktime_get();
 501         if (last_update_time) {
 502                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 503                 idle = ts->idle_sleeptime;
 504         } else {
 505                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 506                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 507
 508                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 509                 } else {
 510                         idle = ts->idle_sleeptime;
 511                 }
 512         }
 513
 514         return ktime_to_us(idle);
 515
 516 }
 517 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 518
 519 /**
 520  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 521  * @cpu: CPU number to query
 522  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 523  * counters if NULL.
 524  *
 525  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 526  * CPU, in microseconds.
 527  *
 528  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 529  * and is as accurate as ktime_get() is.
 530  *
 531  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 532  */
 533 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 534 {
 535         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 536         ktime_t now, iowait;
 537
 538         if (!tick_nohz_active)
 539                 return -1;
 540
 541         now = ktime_get();
 542         if (last_update_time) {
 543                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 544                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 545         } else {
 546                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 547                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 548
 549                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 550                 } else {
 551                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 552                 }
 553         }
 554
 555         return ktime_to_us(iowait);
 556 }
 557 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 558
 559 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 560 {
 561         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 562         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 563
 564         /* Forward the time to expire in the future */
 565         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 566
 567         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 568                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 569         else
 570                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 571 }
 572
 573 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 574                                          ktime_t now, int cpu)
 575 {
 576         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
 577         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
 578         unsigned long seq, basejiff;
 579         ktime_t tick;
 580
 581         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 582         do {
 583                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 584                 basemono = last_jiffies_update.tv64;
 585                 basejiff = jiffies;
 586         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 587         ts->last_jiffies = basejiff;
 588
 589         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) ||
 590             arch_needs_cpu() || irq_work_needs_cpu()) {
 591                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
 592         } else {
 593                 /*
 594                  * Get the next pending timer. If high resolution
 595                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
 596                  * timers into account. If high resolution timers are
 597                  * disabled this also looks at the next expiring
 598                  * hrtimer.
 599                  */
 600                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
 601                 ts->next_timer = next_tmr;
 602                 /* Take the next rcu event into account */
 603                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
 604         }
 605
 606         /*
 607          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
 608          * force prod the timer.
 609          */
 610         delta = next_tick - basemono;
 611         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
 612                 tick.tv64 = 0;
 613                 /*
 614                  * We've not stopped the tick yet, and there's a timer in the
 615                  * next period, so no point in stopping it either, bail.
 616                  */
 617                 if (!ts->tick_stopped)
 618                         goto out;
 619
 620                 /*
 621                  * If, OTOH, we did stop it, but there's a pending (expired)
 622                  * timer reprogram the timer hardware to fire now.
 623                  *
 624                  * We will not restart the tick proper, just prod the timer
 625                  * hardware into firing an interrupt to process the pending
 626                  * timers. Just like tick_irq_exit() will not restart the tick
 627                  * for 'normal' interrupts.
 628                  *
 629                  * Only once we exit the idle loop will we re-enable the tick,
 630                  * see tick_nohz_idle_exit().
 631                  */
 632                 if (delta == 0) {
 633                         tick_nohz_restart(ts, now);
 634                         goto out;
 635                 }
 636         }
 637
 638         /*
 639          * If this cpu is the one which updates jiffies, then give up
 640          * the assignment and let it be taken by the cpu which runs
 641          * the tick timer next, which might be this cpu as well. If we
 642          * don't drop this here the jiffies might be stale and
 643          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
 644          * was the one which had the do_timer() duty last. If this cpu
 645          * is the one which had the do_timer() duty last, we limit the
 646          * sleep time to the timekeeping max_deferement value.
 647          * Otherwise we can sleep as long as we want.
 648          */
 649         delta = timekeeping_max_deferment();
 650         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 651                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 652                 ts->do_timer_last = 1;
 653         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 654                 delta = KTIME_MAX;
 655                 ts->do_timer_last = 0;
 656         } else if (!ts->do_timer_last) {
 657                 delta = KTIME_MAX;
 658         }
 659
 660 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 661         /* Limit the tick delta to the maximum scheduler deferment */
 662         if (!ts->inidle)
 663                 delta = min(delta, scheduler_tick_max_deferment());
 664 #endif
 665
 666         /* Calculate the next expiry time */
 667         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
 668                 expires = basemono + delta;
 669         else
 670                 expires = KTIME_MAX;
 671
 672         expires = min_t(u64, expires, next_tick);
 673         tick.tv64 = expires;
 674
 675         /* Skip reprogram of event if its not changed */
 676         if (ts->tick_stopped && (expires == dev->next_event.tv64))
 677                 goto out;
 678
 679         /*
 680          * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 681          * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 682          * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 683          * first call we save the current tick time, so we can restart
 684          * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 685          */
 686         if (!ts->tick_stopped) {
 687                 nohz_balance_enter_idle(cpu);
 688                 calc_load_enter_idle();
 689
 690                 ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 691                 ts->tick_stopped = 1;
 692                 trace_tick_stop(1, " ");
 693         }
 694
 695         /*
 696          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
 697          * the tick timer.
 698          */
 699         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
 700                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 701                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 702                 goto out;
 703         }
 704
 705         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 706                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, tick, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 707         else
 708                 tick_program_event(tick, 1);
 709 out:
 710         /* Update the estimated sleep length */
 711         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 712         return tick;
 713 }
 714
 715 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now, int active)
 716 {
 717         /* Update jiffies first */
 718         tick_do_update_jiffies64(now);
 719         update_cpu_load_nohz(active);
 720
 721         calc_load_exit_idle();
 722         touch_softlockup_watchdog_sched();
 723         /*
 724          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 725          */
 726         ts->tick_stopped  = 0;
 727         ts->idle_exittime = now;
 728
 729         tick_nohz_restart(ts, now);
 730 }
 731
 732 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
 733 {
 734 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 735         int cpu = smp_processor_id();
 736
 737         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 738                 return;
 739
 740         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 741                 return;
 742
 743         if (can_stop_full_tick())
 744                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 745         else if (ts->tick_stopped)
 746                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get(), 1);
 747 #endif
 748 }
 749
 750 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 751 {
 752         /*
 753          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 754          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 755          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 756          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 757          * invoked.
 758          */
 759         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 760                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 761                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 762                 return false;
 763         }
 764
 765         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 766                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 767                 return false;
 768         }
 769
 770         if (need_resched())
 771                 return false;
 772
 773         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 774                 static int ratelimit;
 775
 776                 if (ratelimit < 10 &&
 777                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 778                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 779                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 780                         ratelimit++;
 781                 }
 782                 return false;
 783         }
 784
 785         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 786                 /*
 787                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 788                  * if there are full dynticks CPUs around
 789                  */
 790                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 791                         return false;
 792                 /*
 793                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 794                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 795                  */
 796                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 797                         return false;
 798         }
 799
 800         return true;
 801 }
 802
 803 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 804 {
 805         ktime_t now, expires;
 806         int cpu = smp_processor_id();
 807
 808         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 809
 810         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 811                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 812
 813                 ts->idle_calls++;
 814
 815                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 816                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 817                         ts->idle_sleeps++;
 818                         ts->idle_expires = expires;
 819                 }
 820
 821                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 822                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 823         }
 824 }
 825
 826 /**
 827  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 828  *
 829  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 830  * Called when we start the idle loop.
 831  *
 832  * The arch is responsible of calling:
 833  *
 834  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 835  *  to sleep.
 836  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 837  */
 838 void tick_nohz_idle_enter(void)
 839 {
 840         struct tick_sched *ts;
 841
 842         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 843
 844         /*
 845          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 846          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 847          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 848          * exiting idle.
 849          */
 850         set_cpu_sd_state_idle();
 851
 852         local_irq_disable();
 853
 854         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 855         ts->inidle = 1;
 856         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 857
 858         local_irq_enable();
 859 }
 860
 861 /**
 862  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 863  *
 864  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 865  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 866  * an RCU callback, etc...
 867  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 868  */
 869 void tick_nohz_irq_exit(void)
 870 {
 871         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 872
 873         if (ts->inidle)
 874                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 875         else
 876                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
 877 }
 878
 879 /**
 880  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 881  *
 882  * Called from power state control code with interrupts disabled
 883  */
 884 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 885 {
 886         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 887
 888         return ts->sleep_length;
 889 }
 890
 891 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 892 {
 893 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 894         unsigned long ticks;
 895
 896         if (vtime_accounting_cpu_enabled())
 897                 return;
 898         /*
 899          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 900          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 901          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 902          */
 903         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 904         /*
 905          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 906          */
 907         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 908                 account_idle_ticks(ticks);
 909 #endif
 910 }
 911
 912 /**
 913  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 914  *
 915  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 916  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 917  * can use RCU again after this function is called.
 918  */
 919 void tick_nohz_idle_exit(void)
 920 {
 921         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 922         ktime_t now;
 923
 924         local_irq_disable();
 925
 926         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 927
 928         ts->inidle = 0;
 929
 930         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 931                 now = ktime_get();
 932
 933         if (ts->idle_active)
 934                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
 935
 936         if (ts->tick_stopped) {
 937                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now, 0);
 938                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 939         }
 940
 941         local_irq_enable();
 942 }
 943
 944 /*
 945  * The nohz low res interrupt handler
 946  */
 947 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 948 {
 949         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 950         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 951         ktime_t now = ktime_get();
 952
 953         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 954
 955         tick_sched_do_timer(now);
 956         tick_sched_handle(ts, regs);
 957
 958         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
 959         if (unlikely(ts->tick_stopped))
 960                 return;
 961
 962         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 963         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 964 }
 965
 966 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
 967 {
 968         if (!tick_nohz_enabled)
 969                 return;
 970         ts->nohz_mode = mode;
 971         /* One update is enough */
 972         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
 973                 timers_update_migration(true);
 974 }
 975
 976 /**
 977  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 978  */
 979 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 980 {
 981         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 982         ktime_t next;
 983
 984         if (!tick_nohz_enabled)
 985                 return;
 986
 987         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
 988                 return;
 989
 990         /*
 991          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
 992          * hrtimer_forward with the highres code.
 993          */
 994         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 995         /* Get the next period */
 996         next = tick_init_jiffy_update();
 997
 998         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
 999         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
1000         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1001         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
1002 }
1003
1004 /*
1005  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1006  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1007  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1008  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1009  * the first place.
1010  *
1011  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1012  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1013  * when idle is left.
1014  */
1015 static void tick_nohz_kick_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1016 {
1017 #if 0
1018         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1019         ktime_t delta;
1020
1021         /*
1022          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1023          * already reached or less/equal than the tick period.
1024          */
1025         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1026         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1027                 return;
1028
1029         tick_nohz_restart(ts, now);
1030 #endif
1031 }
1032
1033 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1034 {
1035         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1036         ktime_t now;
1037
1038         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1039                 return;
1040         now = ktime_get();
1041         if (ts->idle_active)
1042                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1043         if (ts->tick_stopped) {
1044                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1045                 tick_nohz_kick_tick(ts, now);
1046         }
1047 }
1048
1049 #else
1050
1051 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1052 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1053 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1054
1055 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1056
1057 /*
1058  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1059  */
1060 void tick_irq_enter(void)
1061 {
1062         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1063         tick_nohz_irq_enter();
1064 }
1065
1066 /*
1067  * High resolution timer specific code
1068  */
1069 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1070 /*
1071  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1072  * Called with interrupts disabled.
1073  */
1074 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1075 {
1076         struct tick_sched *ts =
1077                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1078         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1079         ktime_t now = ktime_get();
1080
1081         tick_sched_do_timer(now);
1082
1083         /*
1084          * Do not call, when we are not in irq context and have
1085          * no valid regs pointer
1086          */
1087         if (regs)
1088                 tick_sched_handle(ts, regs);
1089
1090         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1091         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1092                 return HRTIMER_NORESTART;
1093
1094         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1095
1096         return HRTIMER_RESTART;
1097 }
1098
1099 static int sched_skew_tick;
1100
1101 static int __init skew_tick(char *str)
1102 {
1103         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1104
1105         return 0;
1106 }
1107 early_param("skew_tick", skew_tick);
1108
1109 /**
1110  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1111  */
1112 void tick_setup_sched_timer(void)
1113 {
1114         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1115         ktime_t now = ktime_get();
1116
1117         /*
1118          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1119          */
1120         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1121         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1122
1123         /* Get the next period (per cpu) */
1124         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1125
1126         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1127         if (sched_skew_tick) {
1128                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1129                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1130                 offset *= smp_processor_id();
1131                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1132         }
1133
1134         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1135         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1136         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1137 }
1138 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1139
1140 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1141 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1142 {
1143         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1144
1145 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1146         if (ts->sched_timer.base)
1147                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1148 # endif
1149
1150         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1151 }
1152 #endif
1153
1154 /**
1155  * Async notification about clocksource changes
1156  */
1157 void tick_clock_notify(void)
1158 {
1159         int cpu;
1160
1161         for_each_possible_cpu(cpu)
1162                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1163 }
1164
1165 /*
1166  * Async notification about clock event changes
1167  */
1168 void tick_oneshot_notify(void)
1169 {
1170         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1171
1172         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1173 }
1174
1175 /**
1176  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1177  *
1178  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1179  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1180  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1181  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1182  */
1183 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1184 {
1185         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1186
1187         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1188                 return 0;
1189
1190         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1191                 return 0;
1192
1193         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1194                 return 0;
1195
1196         if (!allow_nohz)
1197                 return 1;
1198
1199         tick_nohz_switch_to_nohz();
1200         return 0;
1201 }