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 /*
  40  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  41  */
  42 static ktime_t last_jiffies_update;
  43
  44 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  45 {
  46         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  47 }
  48
  49 /*
  50  * Must be called with interrupts disabled !
  51  */
  52 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  53 {
  54         unsigned long ticks = 0;
  55         ktime_t delta;
  56
  57         /*
  58          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  59          */
  60         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  61         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  62                 return;
  63
  64         /* Reevalute with jiffies_lock held */
  65         write_seqlock(&jiffies_lock);
  66
  67         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  68         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  69
  70                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  71                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  72                                                 tick_period);
  73
  74                 /* Slow path for long timeouts */
  75                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  76                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  77
  78                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  79
  80                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  81                                                            incr * ticks);
  82                 }
  83                 do_timer(++ticks);
  84
  85                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  86                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  87         } else {
  88                 write_sequnlock(&jiffies_lock);
  89                 return;
  90         }
  91         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  92         update_wall_time();
  93 }
  94
  95 /*
  96  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  97  */
  98 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  99 {
 100         ktime_t period;
 101
 102         write_seqlock(&jiffies_lock);
 103         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 104         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 105                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 106         period = last_jiffies_update;
 107         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 108         return period;
 109 }
 110
 111
 112 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 113 {
 114         int cpu = smp_processor_id();
 115
 116 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 117         /*
 118          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 119          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 120          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 121          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 122          * jiffies_lock.
 123          */
 124         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 125             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 126                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 127 #endif
 128
 129         /* Check, if the jiffies need an update */
 130         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 131                 tick_do_update_jiffies64(now);
 132 }
 133
 134 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 135 {
 136 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 137         /*
 138          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 139          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 140          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 141          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 142          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 143          * when we go busy again does not account too much ticks.
 144          */
 145         if (ts->tick_stopped) {
 146                 touch_softlockup_watchdog();
 147                 if (is_idle_task(current))
 148                         ts->idle_jiffies++;
 149         }
 150 #endif
 151         update_process_times(user_mode(regs));
 152         profile_tick(CPU_PROFILING);
 153 }
 154
 155 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 156 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 157 cpumask_var_t housekeeping_mask;
 158 bool tick_nohz_full_running;
 159
 160 static bool can_stop_full_tick(void)
 161 {
 162         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 163
 164         if (!sched_can_stop_tick()) {
 165                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 166                 return false;
 167         }
 168
 169         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 170                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 171                 return false;
 172         }
 173
 174         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 175                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 176                 return false;
 177         }
 178
 179         /* sched_clock_tick() needs us? */
 180 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 181         /*
 182          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 183          * sched_clock_stable is set.
 184          */
 185         if (!sched_clock_stable()) {
 186                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 187                 /*
 188                  * Don't allow the user to think they can get
 189                  * full NO_HZ with this machine.
 190                  */
 191                 WARN_ONCE(tick_nohz_full_running,
 192                           "NO_HZ FULL will not work with unstable sched clock");
 193                 return false;
 194         }
 195 #endif
 196
 197         return true;
 198 }
 199
 200 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now);
 201
 202 /*
 203  * Re-evaluate the need for the tick on the current CPU
 204  * and restart it if necessary.
 205  */
 206 void __tick_nohz_full_check(void)
 207 {
 208         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 209
 210         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id())) {
 211                 if (ts->tick_stopped && !is_idle_task(current)) {
 212                         if (!can_stop_full_tick())
 213                                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 214                 }
 215         }
 216 }
 217
 218 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 219 {
 220         __tick_nohz_full_check();
 221 }
 222
 223 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 224         .func = nohz_full_kick_work_func,
 225 };
 226
 227 /*
 228  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
 229  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 230  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
 231  * is NMI safe.
 232  */
 233 void tick_nohz_full_kick(void)
 234 {
 235         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 236                 return;
 237
 238         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
 239 }
 240
 241 /*
 242  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
 243  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 244  */
 245 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
 246 {
 247         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 248                 return;
 249
 250         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
 251 }
 252
 253 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 254 {
 255         __tick_nohz_full_check();
 256 }
 257
 258 /*
 259  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 260  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 261  */
 262 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 263 {
 264         if (!tick_nohz_full_running)
 265                 return;
 266
 267         preempt_disable();
 268         smp_call_function_many(tick_nohz_full_mask,
 269                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 270         tick_nohz_full_kick();
 271         preempt_enable();
 272 }
 273
 274 /*
 275  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 276  * It might need the tick due to per task/process properties:
 277  * perf events, posix cpu timers, ...
 278  */
 279 void __tick_nohz_task_switch(struct task_struct *tsk)
 280 {
 281         unsigned long flags;
 282
 283         local_irq_save(flags);
 284
 285         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 286                 goto out;
 287
 288         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 289                 tick_nohz_full_kick();
 290
 291 out:
 292         local_irq_restore(flags);
 293 }
 294
 295 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 296 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 297 {
 298         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 299         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 300                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 301                 free_bootmem_cpumask_var(tick_nohz_full_mask);
 302                 return 1;
 303         }
 304         tick_nohz_full_running = true;
 305
 306         return 1;
 307 }
 308 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 309
 310 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 311                                                  unsigned long action,
 312                                                  void *hcpu)
 313 {
 314         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 315
 316         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 317         case CPU_DOWN_PREPARE:
 318                 /*
 319                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
 320                  * we can't safely shutdown that CPU.
 321                  */
 322                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 323                         return NOTIFY_BAD;
 324                 break;
 325         }
 326         return NOTIFY_OK;
 327 }
 328
 329 static int tick_nohz_init_all(void)
 330 {
 331         int err = -1;
 332
 333 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 334         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 335                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 336                 return err;
 337         }
 338         err = 0;
 339         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 340         tick_nohz_full_running = true;
 341 #endif
 342         return err;
 343 }
 344
 345 void __init tick_nohz_init(void)
 346 {
 347         int cpu;
 348
 349         if (!tick_nohz_full_running) {
 350                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 351                         return;
 352         }
 353
 354         if (!alloc_cpumask_var(&housekeeping_mask, GFP_KERNEL)) {
 355                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate not-full dynticks cpumask\n");
 356                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 357                 tick_nohz_full_running = false;
 358                 return;
 359         }
 360
 361         /*
 362          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
 363          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
 364          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
 365          */
 366         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 367                 pr_warning("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't "
 368                            "support irq work self-IPIs\n");
 369                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 370                 cpumask_copy(housekeeping_mask, cpu_possible_mask);
 371                 tick_nohz_full_running = false;
 372                 return;
 373         }
 374
 375         cpu = smp_processor_id();
 376
 377         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 378                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 379                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 380         }
 381
 382         cpumask_andnot(housekeeping_mask,
 383                        cpu_possible_mask, tick_nohz_full_mask);
 384
 385         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 386                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 387
 388         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 389         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
 390                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
 391 }
 392 #endif
 393
 394 /*
 395  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 396  */
 397 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 398 /*
 399  * NO HZ enabled ?
 400  */
 401 static int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 402 int tick_nohz_active  __read_mostly;
 403 /*
 404  * Enable / Disable tickless mode
 405  */
 406 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 407 {
 408         if (!strcmp(str, "off"))
 409                 tick_nohz_enabled = 0;
 410         else if (!strcmp(str, "on"))
 411                 tick_nohz_enabled = 1;
 412         else
 413                 return 0;
 414         return 1;
 415 }
 416
 417 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 418
 419 int tick_nohz_tick_stopped(void)
 420 {
 421         return __this_cpu_read(tick_cpu_sched.tick_stopped);
 422 }
 423
 424 /**
 425  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 426  *
 427  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 428  *
 429  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 430  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 431  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 432  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 433  */
 434 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 435 {
 436         unsigned long flags;
 437
 438         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 439
 440         local_irq_save(flags);
 441         tick_do_update_jiffies64(now);
 442         local_irq_restore(flags);
 443
 444         touch_softlockup_watchdog();
 445 }
 446
 447 /*
 448  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 449  */
 450 static void
 451 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 452 {
 453         ktime_t delta;
 454
 455         if (ts->idle_active) {
 456                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 457                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 458                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 459                 else
 460                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 461                 ts->idle_entrytime = now;
 462         }
 463
 464         if (last_update_time)
 465                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 466
 467 }
 468
 469 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 470 {
 471         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 472         ts->idle_active = 0;
 473
 474         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 475 }
 476
 477 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 478 {
 479         ktime_t now = ktime_get();
 480
 481         ts->idle_entrytime = now;
 482         ts->idle_active = 1;
 483         sched_clock_idle_sleep_event();
 484         return now;
 485 }
 486
 487 /**
 488  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 489  * @cpu: CPU number to query
 490  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 491  * counters if NULL.
 492  *
 493  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 494  * CPU, in microseconds.
 495  *
 496  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 497  * and is as accurate as ktime_get() is.
 498  *
 499  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 500  */
 501 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 502 {
 503         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 504         ktime_t now, idle;
 505
 506         if (!tick_nohz_active)
 507                 return -1;
 508
 509         now = ktime_get();
 510         if (last_update_time) {
 511                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 512                 idle = ts->idle_sleeptime;
 513         } else {
 514                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 515                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 516
 517                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 518                 } else {
 519                         idle = ts->idle_sleeptime;
 520                 }
 521         }
 522
 523         return ktime_to_us(idle);
 524
 525 }
 526 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 527
 528 /**
 529  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 530  * @cpu: CPU number to query
 531  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 532  * counters if NULL.
 533  *
 534  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 535  * CPU, in microseconds.
 536  *
 537  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 538  * and is as accurate as ktime_get() is.
 539  *
 540  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 541  */
 542 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 543 {
 544         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 545         ktime_t now, iowait;
 546
 547         if (!tick_nohz_active)
 548                 return -1;
 549
 550         now = ktime_get();
 551         if (last_update_time) {
 552                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 553                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 554         } else {
 555                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 556                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 557
 558                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 559                 } else {
 560                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 561                 }
 562         }
 563
 564         return ktime_to_us(iowait);
 565 }
 566 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 567
 568 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 569                                          ktime_t now, int cpu)
 570 {
 571         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 572         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 573         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 574         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
 575         u64 time_delta;
 576
 577         time_delta = timekeeping_max_deferment();
 578
 579         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 580         do {
 581                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 582                 last_update = last_jiffies_update;
 583                 last_jiffies = jiffies;
 584         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 585
 586         if (rcu_needs_cpu(&rcu_delta_jiffies) ||
 587             arch_needs_cpu() || irq_work_needs_cpu()) {
 588                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 589                 delta_jiffies = 1;
 590         } else {
 591                 /* Get the next timer wheel timer */
 592                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 593                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 594                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 595                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 596                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 597                 }
 598         }
 599
 600         /*
 601          * Do not stop the tick, if we are only one off (or less)
 602          * or if the cpu is required for RCU:
 603          */
 604         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies <= 1)
 605                 goto out;
 606
 607         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 608         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 609
 610                 /*
 611                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 612                  * give up the assignment and let it be taken by the
 613                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 614                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 615                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 616                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 617                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 618                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 619                  * limit the sleep time to the timekeeping
 620                  * max_deferement value which we retrieved
 621                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 622                  */
 623                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 624                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 625                         ts->do_timer_last = 1;
 626                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 627                         time_delta = KTIME_MAX;
 628                         ts->do_timer_last = 0;
 629                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 630                         time_delta = KTIME_MAX;
 631                 }
 632
 633 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 634                 if (!ts->inidle) {
 635                         time_delta = min(time_delta,
 636                                          scheduler_tick_max_deferment());
 637                 }
 638 #endif
 639
 640                 /*
 641                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 642                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 643                  * that there is no timer pending or at least extremely
 644                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 645                  * case we set the expiry to the end of time.
 646                  */
 647                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 648                         /*
 649                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 650                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 651                          * permitted by the current clocksource then adjust
 652                          * the time delta accordingly to ensure the
 653                          * clocksource does not wrap.
 654                          */
 655                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 656                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 657                 }
 658
 659                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 660                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 661                 else
 662                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 663
 664                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 665                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 666                         goto out;
 667
 668                 ret = expires;
 669
 670                 /*
 671                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 672                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 673                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 674                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 675                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 676                  */
 677                 if (!ts->tick_stopped) {
 678                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 679                         calc_load_enter_idle();
 680
 681                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 682                         ts->tick_stopped = 1;
 683                         trace_tick_stop(1, " ");
 684                 }
 685
 686                 /*
 687                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 688                  * in this case we simply stop the tick timer.
 689                  */
 690                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 691                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 692                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 693                         goto out;
 694                 }
 695
 696                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 697                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 698                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 699                         /* Check, if the timer was already in the past */
 700                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 701                                 goto out;
 702                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 703                                 goto out;
 704                 /*
 705                  * We are past the event already. So we crossed a
 706                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 707                  * softirq.
 708                  */
 709                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 710         }
 711         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 712 out:
 713         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 714         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 715         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 716
 717         return ret;
 718 }
 719
 720 static void tick_nohz_full_stop_tick(struct tick_sched *ts)
 721 {
 722 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 723         int cpu = smp_processor_id();
 724
 725         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu) || is_idle_task(current))
 726                 return;
 727
 728         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 729                 return;
 730
 731         if (!can_stop_full_tick())
 732                 return;
 733
 734         tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 735 #endif
 736 }
 737
 738 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 739 {
 740         /*
 741          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 742          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 743          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 744          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 745          * invoked.
 746          */
 747         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 748                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 749                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 750                 return false;
 751         }
 752
 753         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 754                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 755                 return false;
 756         }
 757
 758         if (need_resched())
 759                 return false;
 760
 761         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 762                 static int ratelimit;
 763
 764                 if (ratelimit < 10 &&
 765                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 766                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 767                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 768                         ratelimit++;
 769                 }
 770                 return false;
 771         }
 772
 773         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 774                 /*
 775                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 776                  * if there are full dynticks CPUs around
 777                  */
 778                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 779                         return false;
 780                 /*
 781                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 782                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 783                  */
 784                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 785                         return false;
 786         }
 787
 788         return true;
 789 }
 790
 791 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 792 {
 793         ktime_t now, expires;
 794         int cpu = smp_processor_id();
 795
 796         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 797
 798         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 799                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 800
 801                 ts->idle_calls++;
 802
 803                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 804                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 805                         ts->idle_sleeps++;
 806                         ts->idle_expires = expires;
 807                 }
 808
 809                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 810                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 811         }
 812 }
 813
 814 /**
 815  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 816  *
 817  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 818  * Called when we start the idle loop.
 819  *
 820  * The arch is responsible of calling:
 821  *
 822  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 823  *  to sleep.
 824  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 825  */
 826 void tick_nohz_idle_enter(void)
 827 {
 828         struct tick_sched *ts;
 829
 830         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 831
 832         /*
 833          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 834          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 835          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 836          * exiting idle.
 837          */
 838         set_cpu_sd_state_idle();
 839
 840         local_irq_disable();
 841
 842         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 843         ts->inidle = 1;
 844         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 845
 846         local_irq_enable();
 847 }
 848
 849 /**
 850  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 851  *
 852  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 853  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 854  * an RCU callback, etc...
 855  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 856  */
 857 void tick_nohz_irq_exit(void)
 858 {
 859         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 860
 861         if (ts->inidle)
 862                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 863         else
 864                 tick_nohz_full_stop_tick(ts);
 865 }
 866
 867 /**
 868  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 869  *
 870  * Called from power state control code with interrupts disabled
 871  */
 872 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 873 {
 874         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 875
 876         return ts->sleep_length;
 877 }
 878
 879 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 880 {
 881         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 882         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 883
 884         while (1) {
 885                 /* Forward the time to expire in the future */
 886                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 887
 888                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 889                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 890                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 891                         /* Check, if the timer was already in the past */
 892                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 893                                 break;
 894                 } else {
 895                         if (!tick_program_event(
 896                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 897                                 break;
 898                 }
 899                 /* Reread time and update jiffies */
 900                 now = ktime_get();
 901                 tick_do_update_jiffies64(now);
 902         }
 903 }
 904
 905 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 906 {
 907         /* Update jiffies first */
 908         tick_do_update_jiffies64(now);
 909         update_cpu_load_nohz();
 910
 911         calc_load_exit_idle();
 912         touch_softlockup_watchdog();
 913         /*
 914          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 915          */
 916         ts->tick_stopped  = 0;
 917         ts->idle_exittime = now;
 918
 919         tick_nohz_restart(ts, now);
 920 }
 921
 922 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 923 {
 924 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 925         unsigned long ticks;
 926
 927         if (vtime_accounting_enabled())
 928                 return;
 929         /*
 930          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 931          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 932          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 933          */
 934         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 935         /*
 936          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 937          */
 938         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 939                 account_idle_ticks(ticks);
 940 #endif
 941 }
 942
 943 /**
 944  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 945  *
 946  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 947  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 948  * can use RCU again after this function is called.
 949  */
 950 void tick_nohz_idle_exit(void)
 951 {
 952         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 953         ktime_t now;
 954
 955         local_irq_disable();
 956
 957         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 958
 959         ts->inidle = 0;
 960
 961         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 962                 now = ktime_get();
 963
 964         if (ts->idle_active)
 965                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
 966
 967         if (ts->tick_stopped) {
 968                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 969                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 970         }
 971
 972         local_irq_enable();
 973 }
 974
 975 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 976 {
 977         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 978         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 979 }
 980
 981 /*
 982  * The nohz low res interrupt handler
 983  */
 984 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 985 {
 986         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 987         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 988         ktime_t now = ktime_get();
 989
 990         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 991
 992         tick_sched_do_timer(now);
 993         tick_sched_handle(ts, regs);
 994
 995         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
 996         if (unlikely(ts->tick_stopped))
 997                 return;
 998
 999         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
1000                 now = ktime_get();
1001                 tick_do_update_jiffies64(now);
1002         }
1003 }
1004
1005 /**
1006  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
1007  */
1008 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
1009 {
1010         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1011         ktime_t next;
1012
1013         if (!tick_nohz_enabled)
1014                 return;
1015
1016         local_irq_disable();
1017         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
1018                 local_irq_enable();
1019                 return;
1020         }
1021         tick_nohz_active = 1;
1022         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
1023
1024         /*
1025          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1026          * hrtimer_forward with the highres code.
1027          */
1028         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1029         /* Get the next period */
1030         next = tick_init_jiffy_update();
1031
1032         for (;;) {
1033                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1034                 if (!tick_program_event(next, 0))
1035                         break;
1036                 next = ktime_add(next, tick_period);
1037         }
1038         local_irq_enable();
1039 }
1040
1041 /*
1042  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1043  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1044  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1045  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1046  * the first place.
1047  *
1048  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1049  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1050  * when idle is left.
1051  */
1052 static void tick_nohz_kick_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1053 {
1054 #if 0
1055         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1056         ktime_t delta;
1057
1058         /*
1059          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1060          * already reached or less/equal than the tick period.
1061          */
1062         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1063         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1064                 return;
1065
1066         tick_nohz_restart(ts, now);
1067 #endif
1068 }
1069
1070 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1071 {
1072         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1073         ktime_t now;
1074
1075         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1076                 return;
1077         now = ktime_get();
1078         if (ts->idle_active)
1079                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1080         if (ts->tick_stopped) {
1081                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1082                 tick_nohz_kick_tick(ts, now);
1083         }
1084 }
1085
1086 #else
1087
1088 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1089 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1090
1091 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1092
1093 /*
1094  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1095  */
1096 void tick_irq_enter(void)
1097 {
1098         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1099         tick_nohz_irq_enter();
1100 }
1101
1102 /*
1103  * High resolution timer specific code
1104  */
1105 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1106 /*
1107  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1108  * Called with interrupts disabled.
1109  */
1110 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1111 {
1112         struct tick_sched *ts =
1113                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1114         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1115         ktime_t now = ktime_get();
1116
1117         tick_sched_do_timer(now);
1118
1119         /*
1120          * Do not call, when we are not in irq context and have
1121          * no valid regs pointer
1122          */
1123         if (regs)
1124                 tick_sched_handle(ts, regs);
1125
1126         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1127         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1128                 return HRTIMER_NORESTART;
1129
1130         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1131
1132         return HRTIMER_RESTART;
1133 }
1134
1135 static int sched_skew_tick;
1136
1137 static int __init skew_tick(char *str)
1138 {
1139         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1140
1141         return 0;
1142 }
1143 early_param("skew_tick", skew_tick);
1144
1145 /**
1146  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1147  */
1148 void tick_setup_sched_timer(void)
1149 {
1150         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1151         ktime_t now = ktime_get();
1152
1153         /*
1154          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1155          */
1156         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1157         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1158
1159         /* Get the next period (per cpu) */
1160         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1161
1162         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1163         if (sched_skew_tick) {
1164                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1165                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1166                 offset *= smp_processor_id();
1167                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1168         }
1169
1170         for (;;) {
1171                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1172                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
1173                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1174                 /* Check, if the timer was already in the past */
1175                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
1176                         break;
1177                 now = ktime_get();
1178         }
1179
1180 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1181         if (tick_nohz_enabled) {
1182                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
1183                 tick_nohz_active = 1;
1184         }
1185 #endif
1186 }
1187 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1188
1189 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1190 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1191 {
1192         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1193
1194 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1195         if (ts->sched_timer.base)
1196                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1197 # endif
1198
1199         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1200 }
1201 #endif
1202
1203 /**
1204  * Async notification about clocksource changes
1205  */
1206 void tick_clock_notify(void)
1207 {
1208         int cpu;
1209
1210         for_each_possible_cpu(cpu)
1211                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1212 }
1213
1214 /*
1215  * Async notification about clock event changes
1216  */
1217 void tick_oneshot_notify(void)
1218 {
1219         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1220
1221         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1222 }
1223
1224 /**
1225  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1226  *
1227  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1228  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1229  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1230  * or runtime).
1231  */
1232 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1233 {
1234         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1235
1236         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1237                 return 0;
1238
1239         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1240                 return 0;
1241
1242         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1243                 return 0;
1244
1245         if (!allow_nohz)
1246                 return 1;
1247
1248         tick_nohz_switch_to_nohz();
1249         return 0;
1250 }