kernel/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         raw_spin_lock(&jiffies_lock);
  66         write_seqcount_begin(&jiffies_seq);
  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_seqcount_end(&jiffies_seq);
  90                 raw_spin_unlock(&jiffies_lock);
  91                 return;
  92         }
  93         write_seqcount_end(&jiffies_seq);
  94         raw_spin_unlock(&jiffies_lock);
  95         update_wall_time();
  96 }
  97
  98 /*
  99  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
 100  */
 101 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
 102 {
 103         ktime_t period;
 104
 105         raw_spin_lock(&jiffies_lock);
 106         write_seqcount_begin(&jiffies_seq);
 107         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 108         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 109                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 110         period = last_jiffies_update;
 111         write_seqcount_end(&jiffies_seq);
 112         raw_spin_unlock(&jiffies_lock);
 113         return period;
 114 }
 115
 116
 117 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 118 {
 119         int cpu = smp_processor_id();
 120
 121 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 122         /*
 123          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 124          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 125          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 126          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 127          * jiffies_lock.
 128          */
 129         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 130             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 131                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 132 #endif
 133
 134         /* Check, if the jiffies need an update */
 135         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 136                 tick_do_update_jiffies64(now);
 137 }
 138
 139 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 140 {
 141 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 142         /*
 143          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 144          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 145          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 146          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 147          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 148          * when we go busy again does not account too much ticks.
 149          */
 150         if (ts->tick_stopped) {
 151                 touch_softlockup_watchdog();
 152                 if (is_idle_task(current))
 153                         ts->idle_jiffies++;
 154         }
 155 #endif
 156         update_process_times(user_mode(regs));
 157         profile_tick(CPU_PROFILING);
 158 }
 159
 160 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 161 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 162 cpumask_var_t housekeeping_mask;
 163 bool tick_nohz_full_running;
 164
 165 static bool can_stop_full_tick(void)
 166 {
 167         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 168
 169         if (!sched_can_stop_tick()) {
 170                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 171                 return false;
 172         }
 173
 174         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 175                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 176                 return false;
 177         }
 178
 179         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 180                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 181                 return false;
 182         }
 183
 184         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 185                 trace_tick_stop(0, "missing irq work interrupt\n");
 186                 return false;
 187         }
 188
 189         /* sched_clock_tick() needs us? */
 190 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 191         /*
 192          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 193          * sched_clock_stable is set.
 194          */
 195         if (!sched_clock_stable()) {
 196                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 197                 /*
 198                  * Don't allow the user to think they can get
 199                  * full NO_HZ with this machine.
 200                  */
 201                 WARN_ONCE(tick_nohz_full_running,
 202                           "NO_HZ FULL will not work with unstable sched clock");
 203                 return false;
 204         }
 205 #endif
 206
 207         return true;
 208 }
 209
 210 static void nohz_full_kick_work_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_work_func,
 217         .flags = IRQ_WORK_HARD_IRQ,
 218 };
 219
 220 /*
 221  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
 222  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 223  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
 224  * is NMI safe.
 225  */
 226 void tick_nohz_full_kick(void)
 227 {
 228         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 229                 return;
 230
 231         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
 232 }
 233
 234 /*
 235  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
 236  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 237  */
 238 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
 239 {
 240         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 241                 return;
 242
 243         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
 244 }
 245
 246 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 247 {
 248         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
 249 }
 250
 251 /*
 252  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 253  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 254  */
 255 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 256 {
 257         if (!tick_nohz_full_running)
 258                 return;
 259
 260         preempt_disable();
 261         smp_call_function_many(tick_nohz_full_mask,
 262                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 263         tick_nohz_full_kick();
 264         preempt_enable();
 265 }
 266
 267 /*
 268  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 269  * It might need the tick due to per task/process properties:
 270  * perf events, posix cpu timers, ...
 271  */
 272 void __tick_nohz_task_switch(void)
 273 {
 274         unsigned long flags;
 275
 276         local_irq_save(flags);
 277
 278         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 279                 goto out;
 280
 281         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 282                 tick_nohz_full_kick();
 283
 284 out:
 285         local_irq_restore(flags);
 286 }
 287
 288 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 289 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 290 {
 291         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 292         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 293                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 294                 free_bootmem_cpumask_var(tick_nohz_full_mask);
 295                 return 1;
 296         }
 297         tick_nohz_full_running = true;
 298
 299         return 1;
 300 }
 301 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 302
 303 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 304                                        unsigned long action,
 305                                        void *hcpu)
 306 {
 307         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 308
 309         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 310         case CPU_DOWN_PREPARE:
 311                 /*
 312                  * The boot CPU handles housekeeping duty (unbound timers,
 313                  * workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
 314                  * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
 315                  */
 316                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 317                         return NOTIFY_BAD;
 318                 break;
 319         }
 320         return NOTIFY_OK;
 321 }
 322
 323 static int tick_nohz_init_all(void)
 324 {
 325         int err = -1;
 326
 327 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 328         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 329                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 330                 return err;
 331         }
 332         err = 0;
 333         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 334         tick_nohz_full_running = true;
 335 #endif
 336         return err;
 337 }
 338
 339 void __init tick_nohz_init(void)
 340 {
 341         int cpu;
 342
 343         if (!tick_nohz_full_running) {
 344                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 345                         return;
 346         }
 347
 348         if (!alloc_cpumask_var(&housekeeping_mask, GFP_KERNEL)) {
 349                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate not-full dynticks cpumask\n");
 350                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 351                 tick_nohz_full_running = false;
 352                 return;
 353         }
 354
 355         /*
 356          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
 357          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
 358          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
 359          */
 360         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 361                 pr_warning("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't "
 362                            "support irq work self-IPIs\n");
 363                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 364                 cpumask_copy(housekeeping_mask, cpu_possible_mask);
 365                 tick_nohz_full_running = false;
 366                 return;
 367         }
 368
 369         cpu = smp_processor_id();
 370
 371         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 372                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 373                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 374         }
 375
 376         cpumask_andnot(housekeeping_mask,
 377                        cpu_possible_mask, tick_nohz_full_mask);
 378
 379         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 380                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 381
 382         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 383         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
 384                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
 385
 386         /*
 387          * We need at least one CPU to handle housekeeping work such
 388          * as timekeeping, unbound timers, workqueues, ...
 389          */
 390         WARN_ON_ONCE(cpumask_empty(housekeeping_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 unsigned long 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 void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 569 {
 570         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 571         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 572
 573         /* Forward the time to expire in the future */
 574         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 575
 576         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 577                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 578         else
 579                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 580 }
 581
 582 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 583                                          ktime_t now, int cpu)
 584 {
 585         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
 586         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
 587         unsigned long seq, basejiff;
 588         ktime_t tick;
 589
 590         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 591         do {
 592                 seq = read_seqcount_begin(&jiffies_seq);
 593                 basemono = last_jiffies_update.tv64;
 594                 basejiff = jiffies;
 595         } while (read_seqcount_retry(&jiffies_seq, seq));
 596         ts->last_jiffies = basejiff;
 597
 598         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) ||
 599             arch_needs_cpu() || irq_work_needs_cpu()) {
 600                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
 601         } else {
 602                 /*
 603                  * Get the next pending timer. If high resolution
 604                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
 605                  * timers into account. If high resolution timers are
 606                  * disabled this also looks at the next expiring
 607                  * hrtimer.
 608                  */
 609                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
 610                 ts->next_timer = next_tmr;
 611                 /* Take the next rcu event into account */
 612                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
 613         }
 614
 615         /*
 616          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
 617          * restart it proper.
 618          */
 619         delta = next_tick - basemono;
 620         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
 621                 tick.tv64 = 0;
 622                 if (!ts->tick_stopped)
 623                         goto out;
 624                 if (delta == 0) {
 625                         /* Tick is stopped, but required now. Enforce it */
 626                         tick_nohz_restart(ts, now);
 627                         goto out;
 628                 }
 629         }
 630
 631         /*
 632          * If this cpu is the one which updates jiffies, then give up
 633          * the assignment and let it be taken by the cpu which runs
 634          * the tick timer next, which might be this cpu as well. If we
 635          * don't drop this here the jiffies might be stale and
 636          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
 637          * was the one which had the do_timer() duty last. If this cpu
 638          * is the one which had the do_timer() duty last, we limit the
 639          * sleep time to the timekeeping max_deferement value.
 640          * Otherwise we can sleep as long as we want.
 641          */
 642         delta = timekeeping_max_deferment();
 643         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 644                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 645                 ts->do_timer_last = 1;
 646         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 647                 delta = KTIME_MAX;
 648                 ts->do_timer_last = 0;
 649         } else if (!ts->do_timer_last) {
 650                 delta = KTIME_MAX;
 651         }
 652
 653 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 654         /* Limit the tick delta to the maximum scheduler deferment */
 655         if (!ts->inidle)
 656                 delta = min(delta, scheduler_tick_max_deferment());
 657 #endif
 658
 659         /* Calculate the next expiry time */
 660         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
 661                 expires = basemono + delta;
 662         else
 663                 expires = KTIME_MAX;
 664
 665         expires = min_t(u64, expires, next_tick);
 666         tick.tv64 = expires;
 667
 668         /* Skip reprogram of event if its not changed */
 669         if (ts->tick_stopped && (expires == dev->next_event.tv64))
 670                 goto out;
 671
 672         /*
 673          * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 674          * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 675          * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 676          * first call we save the current tick time, so we can restart
 677          * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 678          */
 679         if (!ts->tick_stopped) {
 680                 nohz_balance_enter_idle(cpu);
 681                 calc_load_enter_idle();
 682
 683                 ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 684                 ts->tick_stopped = 1;
 685                 trace_tick_stop(1, " ");
 686         }
 687
 688         /*
 689          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
 690          * the tick timer.
 691          */
 692         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
 693                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 694                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 695                 goto out;
 696         }
 697
 698         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 699                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, tick, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 700         else
 701                 tick_program_event(tick, 1);
 702 out:
 703         /* Update the estimated sleep length */
 704         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 705         return tick;
 706 }
 707
 708 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 709 {
 710         /* Update jiffies first */
 711         tick_do_update_jiffies64(now);
 712         update_cpu_load_nohz();
 713
 714         calc_load_exit_idle();
 715         touch_softlockup_watchdog();
 716         /*
 717          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 718          */
 719         ts->tick_stopped  = 0;
 720         ts->idle_exittime = now;
 721
 722         tick_nohz_restart(ts, now);
 723 }
 724
 725 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
 726 {
 727 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 728         int cpu = smp_processor_id();
 729
 730         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 731                 return;
 732
 733         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 734                 return;
 735
 736         if (can_stop_full_tick())
 737                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 738         else if (ts->tick_stopped)
 739                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 740 #endif
 741 }
 742
 743 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 744 {
 745         /*
 746          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 747          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 748          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 749          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 750          * invoked.
 751          */
 752         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 753                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 754                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 755                 return false;
 756         }
 757
 758         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 759                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 760                 return false;
 761         }
 762
 763         if (need_resched())
 764                 return false;
 765
 766         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 767                 softirq_check_pending_idle();
 768                 return false;
 769         }
 770
 771         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 772                 /*
 773                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 774                  * if there are full dynticks CPUs around
 775                  */
 776                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 777                         return false;
 778                 /*
 779                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 780                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 781                  */
 782                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 783                         return false;
 784         }
 785
 786         return true;
 787 }
 788
 789 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 790 {
 791         ktime_t now, expires;
 792         int cpu = smp_processor_id();
 793
 794         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 795
 796         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 797                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 798
 799                 ts->idle_calls++;
 800
 801                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 802                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 803                         ts->idle_sleeps++;
 804                         ts->idle_expires = expires;
 805                 }
 806
 807                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 808                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 809         }
 810 }
 811
 812 /**
 813  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 814  *
 815  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 816  * Called when we start the idle loop.
 817  *
 818  * The arch is responsible of calling:
 819  *
 820  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 821  *  to sleep.
 822  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 823  */
 824 void tick_nohz_idle_enter(void)
 825 {
 826         struct tick_sched *ts;
 827
 828         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 829
 830         /*
 831          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 832          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 833          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 834          * exiting idle.
 835          */
 836         set_cpu_sd_state_idle();
 837
 838         local_irq_disable();
 839
 840         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 841         ts->inidle = 1;
 842         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 843
 844         local_irq_enable();
 845 }
 846
 847 /**
 848  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 849  *
 850  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 851  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 852  * an RCU callback, etc...
 853  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 854  */
 855 void tick_nohz_irq_exit(void)
 856 {
 857         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 858
 859         if (ts->inidle)
 860                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 861         else
 862                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
 863 }
 864
 865 /**
 866  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 867  *
 868  * Called from power state control code with interrupts disabled
 869  */
 870 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 871 {
 872         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 873
 874         return ts->sleep_length;
 875 }
 876
 877 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 878 {
 879 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 880         unsigned long ticks;
 881
 882         if (vtime_accounting_enabled())
 883                 return;
 884         /*
 885          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 886          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 887          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 888          */
 889         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 890         /*
 891          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 892          */
 893         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 894                 account_idle_ticks(ticks);
 895 #endif
 896 }
 897
 898 /**
 899  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 900  *
 901  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 902  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 903  * can use RCU again after this function is called.
 904  */
 905 void tick_nohz_idle_exit(void)
 906 {
 907         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 908         ktime_t now;
 909
 910         local_irq_disable();
 911
 912         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 913
 914         ts->inidle = 0;
 915
 916         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 917                 now = ktime_get();
 918
 919         if (ts->idle_active)
 920                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
 921
 922         if (ts->tick_stopped) {
 923                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 924                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 925         }
 926
 927         local_irq_enable();
 928 }
 929
 930 /*
 931  * The nohz low res interrupt handler
 932  */
 933 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 934 {
 935         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 936         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 937         ktime_t now = ktime_get();
 938
 939         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 940
 941         tick_sched_do_timer(now);
 942         tick_sched_handle(ts, regs);
 943
 944         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
 945         if (unlikely(ts->tick_stopped))
 946                 return;
 947
 948         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 949         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 950 }
 951
 952 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
 953 {
 954         if (!tick_nohz_enabled)
 955                 return;
 956         ts->nohz_mode = mode;
 957         /* One update is enough */
 958         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
 959                 timers_update_migration(true);
 960 }
 961
 962 /**
 963  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 964  */
 965 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 966 {
 967         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 968         ktime_t next;
 969
 970         if (!tick_nohz_enabled)
 971                 return;
 972
 973         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
 974                 return;
 975
 976         /*
 977          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
 978          * hrtimer_forward with the highres code.
 979          */
 980         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 981         /* Get the next period */
 982         next = tick_init_jiffy_update();
 983
 984         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
 985         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
 986         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 987         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
 988 }
 989
 990 /*
 991  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
 992  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
 993  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
 994  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
 995  * the first place.
 996  *
 997  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
 998  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
 999  * when idle is left.
1000  */
1001 static void tick_nohz_kick_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1002 {
1003 #if 0
1004         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1005         ktime_t delta;
1006
1007         /*
1008          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1009          * already reached or less/equal than the tick period.
1010          */
1011         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1012         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1013                 return;
1014
1015         tick_nohz_restart(ts, now);
1016 #endif
1017 }
1018
1019 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1020 {
1021         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1022         ktime_t now;
1023
1024         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1025                 return;
1026         now = ktime_get();
1027         if (ts->idle_active)
1028                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1029         if (ts->tick_stopped) {
1030                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1031                 tick_nohz_kick_tick(ts, now);
1032         }
1033 }
1034
1035 #else
1036
1037 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1038 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1039 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1040
1041 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1042
1043 /*
1044  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1045  */
1046 void tick_irq_enter(void)
1047 {
1048         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1049         tick_nohz_irq_enter();
1050 }
1051
1052 /*
1053  * High resolution timer specific code
1054  */
1055 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1056 /*
1057  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1058  * Called with interrupts disabled.
1059  */
1060 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1061 {
1062         struct tick_sched *ts =
1063                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1064         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1065         ktime_t now = ktime_get();
1066
1067         tick_sched_do_timer(now);
1068
1069         /*
1070          * Do not call, when we are not in irq context and have
1071          * no valid regs pointer
1072          */
1073         if (regs)
1074                 tick_sched_handle(ts, regs);
1075
1076         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1077         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1078                 return HRTIMER_NORESTART;
1079
1080         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1081
1082         return HRTIMER_RESTART;
1083 }
1084
1085 static int sched_skew_tick;
1086
1087 static int __init skew_tick(char *str)
1088 {
1089         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1090
1091         return 0;
1092 }
1093 early_param("skew_tick", skew_tick);
1094
1095 /**
1096  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1097  */
1098 void tick_setup_sched_timer(void)
1099 {
1100         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1101         ktime_t now = ktime_get();
1102
1103         /*
1104          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1105          */
1106         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1107         ts->sched_timer.irqsafe = 1;
1108         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1109
1110         /* Get the next period (per cpu) */
1111         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1112
1113         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1114         if (sched_skew_tick) {
1115                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1116                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1117                 offset *= smp_processor_id();
1118                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1119         }
1120
1121         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1122         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1123         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1124 }
1125 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1126
1127 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1128 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1129 {
1130         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1131
1132 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1133         if (ts->sched_timer.base)
1134                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1135 # endif
1136
1137         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1138 }
1139 #endif
1140
1141 /**
1142  * Async notification about clocksource changes
1143  */
1144 void tick_clock_notify(void)
1145 {
1146         int cpu;
1147
1148         for_each_possible_cpu(cpu)
1149                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1150 }
1151
1152 /*
1153  * Async notification about clock event changes
1154  */
1155 void tick_oneshot_notify(void)
1156 {
1157         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1158
1159         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1160 }
1161
1162 /**
1163  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1164  *
1165  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1166  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1167  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1168  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1169  */
1170 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1171 {
1172         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1173
1174         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1175                 return 0;
1176
1177         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1178                 return 0;
1179
1180         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1181                 return 0;
1182
1183         if (!allow_nohz)
1184                 return 1;
1185
1186         tick_nohz_switch_to_nohz();
1187         return 0;
1188 }