arch/s390/kernel/vtime.c

   1 /*
   2  *  arch/s390/kernel/vtime.c
   3  *    Virtual cpu timer based timer functions.
   4  *
   5  *  S390 version
   6  *    Copyright (C) 2004 IBM Deutschland Entwicklung GmbH, IBM Corporation
   7  *    Author(s): Jan Glauber <jan.glauber@de.ibm.com>
   8  */
   9
  10 #include <linux/module.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/time.h>
  13 #include <linux/delay.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/smp.h>
  16 #include <linux/types.h>
  17 #include <linux/timex.h>
  18 #include <linux/notifier.h>
  19 #include <linux/kernel_stat.h>
  20 #include <linux/rcupdate.h>
  21 #include <linux/posix-timers.h>
  22 #include <linux/cpu.h>
  23 #include <linux/kprobes.h>
  24
  25 #include <asm/timer.h>
  26 #include <asm/irq_regs.h>
  27 #include <asm/cputime.h>
  28 #include <asm/irq.h>
  29
  30 static DEFINE_PER_CPU(struct vtimer_queue, virt_cpu_timer);
  31
  32 DEFINE_PER_CPU(struct s390_idle_data, s390_idle);
  33
  34 static inline __u64 get_vtimer(void)
  35 {
  36         __u64 timer;
  37
  38         asm volatile("STPT %0" : "=m" (timer));
  39         return timer;
  40 }
  41
  42 static inline void set_vtimer(__u64 expires)
  43 {
  44         __u64 timer;
  45
  46         asm volatile ("  STPT %0\n"  /* Store current cpu timer value */
  47                       "  SPT %1"     /* Set new value immediately afterwards */
  48                       : "=m" (timer) : "m" (expires) );
  49         S390_lowcore.system_timer += S390_lowcore.last_update_timer - timer;
  50         S390_lowcore.last_update_timer = expires;
  51 }
  52
  53 /*
  54  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
  55  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
  56  */
  57 static void do_account_vtime(struct task_struct *tsk, int hardirq_offset)
  58 {
  59         struct thread_info *ti = task_thread_info(tsk);
  60         __u64 timer, clock, user, system, steal;
  61
  62         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
  63         clock = S390_lowcore.last_update_clock;
  64         asm volatile ("  STPT %0\n"    /* Store current cpu timer value */
  65                       "  STCK %1"      /* Store current tod clock value */
  66                       : "=m" (S390_lowcore.last_update_timer),
  67                         "=m" (S390_lowcore.last_update_clock) );
  68         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
  69         S390_lowcore.steal_timer += S390_lowcore.last_update_clock - clock;
  70
  71         user = S390_lowcore.user_timer - ti->user_timer;
  72         S390_lowcore.steal_timer -= user;
  73         ti->user_timer = S390_lowcore.user_timer;
  74         account_user_time(tsk, user, user);
  75
  76         system = S390_lowcore.system_timer - ti->system_timer;
  77         S390_lowcore.steal_timer -= system;
  78         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
  79         account_system_time(tsk, hardirq_offset, system, system);
  80
  81         steal = S390_lowcore.steal_timer;
  82         if ((s64) steal > 0) {
  83                 S390_lowcore.steal_timer = 0;
  84                 account_steal_time(steal);
  85         }
  86 }
  87
  88 void account_vtime(struct task_struct *prev, struct task_struct *next)
  89 {
  90         struct thread_info *ti;
  91
  92         do_account_vtime(prev, 0);
  93         ti = task_thread_info(prev);
  94         ti->user_timer = S390_lowcore.user_timer;
  95         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
  96         ti = task_thread_info(next);
  97         S390_lowcore.user_timer = ti->user_timer;
  98         S390_lowcore.system_timer = ti->system_timer;
  99 }
 100
 101 void account_process_tick(struct task_struct *tsk, int user_tick)
 102 {
 103         do_account_vtime(tsk, HARDIRQ_OFFSET);
 104 }
 105
 106 /*
 107  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
 108  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
 109  */
 110 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
 111 {
 112         struct thread_info *ti = task_thread_info(tsk);
 113         __u64 timer, system;
 114
 115         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
 116         S390_lowcore.last_update_timer = get_vtimer();
 117         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
 118
 119         system = S390_lowcore.system_timer - ti->system_timer;
 120         S390_lowcore.steal_timer -= system;
 121         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
 122         account_system_time(tsk, 0, system, system);
 123 }
 124 EXPORT_SYMBOL_GPL(account_system_vtime);
 125
 126 void __kprobes vtime_start_cpu(__u64 int_clock, __u64 enter_timer)
 127 {
 128         struct s390_idle_data *idle = &__get_cpu_var(s390_idle);
 129         struct vtimer_queue *vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 130         __u64 idle_time, expires;
 131
 132         if (idle->idle_enter == 0ULL)
 133                 return;
 134
 135         /* Account time spent with enabled wait psw loaded as idle time. */
 136         idle_time = int_clock - idle->idle_enter;
 137         account_idle_time(idle_time);
 138         S390_lowcore.steal_timer +=
 139                 idle->idle_enter - S390_lowcore.last_update_clock;
 140         S390_lowcore.last_update_clock = int_clock;
 141
 142         /* Account system time spent going idle. */
 143         S390_lowcore.system_timer += S390_lowcore.last_update_timer - vq->idle;
 144         S390_lowcore.last_update_timer = enter_timer;
 145
 146         /* Restart vtime CPU timer */
 147         if (vq->do_spt) {
 148                 /* Program old expire value but first save progress. */
 149                 expires = vq->idle - enter_timer;
 150                 expires += get_vtimer();
 151                 set_vtimer(expires);
 152         } else {
 153                 /* Don't account the CPU timer delta while the cpu was idle. */
 154                 vq->elapsed -= vq->idle - enter_timer;
 155         }
 156
 157         idle->sequence++;
 158         smp_wmb();
 159         idle->idle_time += idle_time;
 160         idle->idle_enter = 0ULL;
 161         idle->idle_count++;
 162         smp_wmb();
 163         idle->sequence++;
 164 }
 165
 166 void __kprobes vtime_stop_cpu(void)
 167 {
 168         struct s390_idle_data *idle = &__get_cpu_var(s390_idle);
 169         struct vtimer_queue *vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 170         psw_t psw;
 171
 172         /* Wait for external, I/O or machine check interrupt. */
 173         psw.mask = psw_kernel_bits | PSW_MASK_WAIT | PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
 174
 175         idle->nohz_delay = 0;
 176
 177         /* Check if the CPU timer needs to be reprogrammed. */
 178         if (vq->do_spt) {
 179                 __u64 vmax = VTIMER_MAX_SLICE;
 180                 /*
 181                  * The inline assembly is equivalent to
 182                  *      vq->idle = get_cpu_timer();
 183                  *      set_cpu_timer(VTIMER_MAX_SLICE);
 184                  *      idle->idle_enter = get_clock();
 185                  *      __load_psw_mask(psw_kernel_bits | PSW_MASK_WAIT |
 186                  *                         PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT);
 187                  * The difference is that the inline assembly makes sure that
 188                  * the last three instruction are stpt, stck and lpsw in that
 189                  * order. This is done to increase the precision.
 190                  */
 191                 asm volatile(
 192 #ifndef CONFIG_64BIT
 193                         "       basr    1,0\n"
 194                         "0:     ahi     1,1f-0b\n"
 195                         "       st      1,4(%2)\n"
 196 #else /* CONFIG_64BIT */
 197                         "       larl    1,1f\n"
 198                         "       stg     1,8(%2)\n"
 199 #endif /* CONFIG_64BIT */
 200                         "       stpt    0(%4)\n"
 201                         "       spt     0(%5)\n"
 202                         "       stck    0(%3)\n"
 203 #ifndef CONFIG_64BIT
 204                         "       lpsw    0(%2)\n"
 205 #else /* CONFIG_64BIT */
 206                         "       lpswe   0(%2)\n"
 207 #endif /* CONFIG_64BIT */
 208                         "1:"
 209                         : "=m" (idle->idle_enter), "=m" (vq->idle)
 210                         : "a" (&psw), "a" (&idle->idle_enter),
 211                           "a" (&vq->idle), "a" (&vmax), "m" (vmax), "m" (psw)
 212                         : "memory", "cc", "1");
 213         } else {
 214                 /*
 215                  * The inline assembly is equivalent to
 216                  *      vq->idle = get_cpu_timer();
 217                  *      idle->idle_enter = get_clock();
 218                  *      __load_psw_mask(psw_kernel_bits | PSW_MASK_WAIT |
 219                  *                         PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT);
 220                  * The difference is that the inline assembly makes sure that
 221                  * the last three instruction are stpt, stck and lpsw in that
 222                  * order. This is done to increase the precision.
 223                  */
 224                 asm volatile(
 225 #ifndef CONFIG_64BIT
 226                         "       basr    1,0\n"
 227                         "0:     ahi     1,1f-0b\n"
 228                         "       st      1,4(%2)\n"
 229 #else /* CONFIG_64BIT */
 230                         "       larl    1,1f\n"
 231                         "       stg     1,8(%2)\n"
 232 #endif /* CONFIG_64BIT */
 233                         "       stpt    0(%4)\n"
 234                         "       stck    0(%3)\n"
 235 #ifndef CONFIG_64BIT
 236                         "       lpsw    0(%2)\n"
 237 #else /* CONFIG_64BIT */
 238                         "       lpswe   0(%2)\n"
 239 #endif /* CONFIG_64BIT */
 240                         "1:"
 241                         : "=m" (idle->idle_enter), "=m" (vq->idle)
 242                         : "a" (&psw), "a" (&idle->idle_enter),
 243                           "a" (&vq->idle), "m" (psw)
 244                         : "memory", "cc", "1");
 245         }
 246 }
 247
 248 cputime64_t s390_get_idle_time(int cpu)
 249 {
 250         struct s390_idle_data *idle;
 251         unsigned long long now, idle_time, idle_enter;
 252         unsigned int sequence;
 253
 254         idle = &per_cpu(s390_idle, cpu);
 255
 256         now = get_clock();
 257 repeat:
 258         sequence = idle->sequence;
 259         smp_rmb();
 260         if (sequence & 1)
 261                 goto repeat;
 262         idle_time = 0;
 263         idle_enter = idle->idle_enter;
 264         if (idle_enter != 0ULL && idle_enter < now)
 265                 idle_time = now - idle_enter;
 266         smp_rmb();
 267         if (idle->sequence != sequence)
 268                 goto repeat;
 269         return idle_time;
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Sorted add to a list. List is linear searched until first bigger
 274  * element is found.
 275  */
 276 static void list_add_sorted(struct vtimer_list *timer, struct list_head *head)
 277 {
 278         struct vtimer_list *event;
 279
 280         list_for_each_entry(event, head, entry) {
 281                 if (event->expires > timer->expires) {
 282                         list_add_tail(&timer->entry, &event->entry);
 283                         return;
 284                 }
 285         }
 286         list_add_tail(&timer->entry, head);
 287 }
 288
 289 /*
 290  * Do the callback functions of expired vtimer events.
 291  * Called from within the interrupt handler.
 292  */
 293 static void do_callbacks(struct list_head *cb_list)
 294 {
 295         struct vtimer_queue *vq;
 296         struct vtimer_list *event, *tmp;
 297
 298         if (list_empty(cb_list))
 299                 return;
 300
 301         vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 302
 303         list_for_each_entry_safe(event, tmp, cb_list, entry) {
 304                 list_del_init(&event->entry);
 305                 (event->function)(event->data);
 306                 if (event->interval) {
 307                         /* Recharge interval timer */
 308                         event->expires = event->interval + vq->elapsed;
 309                         spin_lock(&vq->lock);
 310                         list_add_sorted(event, &vq->list);
 311                         spin_unlock(&vq->lock);
 312                 }
 313         }
 314 }
 315
 316 /*
 317  * Handler for the virtual CPU timer.
 318  */
 319 static void do_cpu_timer_interrupt(unsigned int ext_int_code,
 320                                    unsigned int param32, unsigned long param64)
 321 {
 322         struct vtimer_queue *vq;
 323         struct vtimer_list *event, *tmp;
 324         struct list_head cb_list;       /* the callback queue */
 325         __u64 elapsed, next;
 326
 327         kstat_cpu(smp_processor_id()).irqs[EXTINT_TMR]++;
 328         INIT_LIST_HEAD(&cb_list);
 329         vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 330
 331         /* walk timer list, fire all expired events */
 332         spin_lock(&vq->lock);
 333
 334         elapsed = vq->elapsed + (vq->timer - S390_lowcore.async_enter_timer);
 335         BUG_ON((s64) elapsed < 0);
 336         vq->elapsed = 0;
 337         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &vq->list, entry) {
 338                 if (event->expires < elapsed)
 339                         /* move expired timer to the callback queue */
 340                         list_move_tail(&event->entry, &cb_list);
 341                 else
 342                         event->expires -= elapsed;
 343         }
 344         spin_unlock(&vq->lock);
 345
 346         vq->do_spt = list_empty(&cb_list);
 347         do_callbacks(&cb_list);
 348
 349         /* next event is first in list */
 350         next = VTIMER_MAX_SLICE;
 351         spin_lock(&vq->lock);
 352         if (!list_empty(&vq->list)) {
 353                 event = list_first_entry(&vq->list, struct vtimer_list, entry);
 354                 next = event->expires;
 355         } else
 356                 vq->do_spt = 0;
 357         spin_unlock(&vq->lock);
 358         /*
 359          * To improve precision add the time spent by the
 360          * interrupt handler to the elapsed time.
 361          * Note: CPU timer counts down and we got an interrupt,
 362          *       the current content is negative
 363          */
 364         elapsed = S390_lowcore.async_enter_timer - get_vtimer();
 365         set_vtimer(next - elapsed);
 366         vq->timer = next - elapsed;
 367         vq->elapsed = elapsed;
 368 }
 369
 370 void init_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 371 {
 372         timer->function = NULL;
 373         INIT_LIST_HEAD(&timer->entry);
 374 }
 375 EXPORT_SYMBOL(init_virt_timer);
 376
 377 static inline int vtimer_pending(struct vtimer_list *timer)
 378 {
 379         return (!list_empty(&timer->entry));
 380 }
 381
 382 /*
 383  * this function should only run on the specified CPU
 384  */
 385 static void internal_add_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 386 {
 387         struct vtimer_queue *vq;
 388         unsigned long flags;
 389         __u64 left, expires;
 390
 391         vq = &per_cpu(virt_cpu_timer, timer->cpu);
 392         spin_lock_irqsave(&vq->lock, flags);
 393
 394         BUG_ON(timer->cpu != smp_processor_id());
 395
 396         if (list_empty(&vq->list)) {
 397                 /* First timer on this cpu, just program it. */
 398                 list_add(&timer->entry, &vq->list);
 399                 set_vtimer(timer->expires);
 400                 vq->timer = timer->expires;
 401                 vq->elapsed = 0;
 402         } else {
 403                 /* Check progress of old timers. */
 404                 expires = timer->expires;
 405                 left = get_vtimer();
 406                 if (likely((s64) expires < (s64) left)) {
 407                         /* The new timer expires before the current timer. */
 408                         set_vtimer(expires);
 409                         vq->elapsed += vq->timer - left;
 410                         vq->timer = expires;
 411                 } else {
 412                         vq->elapsed += vq->timer - left;
 413                         vq->timer = left;
 414                 }
 415                 /* Insert new timer into per cpu list. */
 416                 timer->expires += vq->elapsed;
 417                 list_add_sorted(timer, &vq->list);
 418         }
 419
 420         spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 421         /* release CPU acquired in prepare_vtimer or mod_virt_timer() */
 422         put_cpu();
 423 }
 424
 425 static inline void prepare_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 426 {
 427         BUG_ON(!timer->function);
 428         BUG_ON(!timer->expires || timer->expires > VTIMER_MAX_SLICE);
 429         BUG_ON(vtimer_pending(timer));
 430         timer->cpu = get_cpu();
 431 }
 432
 433 /*
 434  * add_virt_timer - add an oneshot virtual CPU timer
 435  */
 436 void add_virt_timer(void *new)
 437 {
 438         struct vtimer_list *timer;
 439
 440         timer = (struct vtimer_list *)new;
 441         prepare_vtimer(timer);
 442         timer->interval = 0;
 443         internal_add_vtimer(timer);
 444 }
 445 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer);
 446
 447 /*
 448  * add_virt_timer_int - add an interval virtual CPU timer
 449  */
 450 void add_virt_timer_periodic(void *new)
 451 {
 452         struct vtimer_list *timer;
 453
 454         timer = (struct vtimer_list *)new;
 455         prepare_vtimer(timer);
 456         timer->interval = timer->expires;
 457         internal_add_vtimer(timer);
 458 }
 459 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer_periodic);
 460
 461 int __mod_vtimer(struct vtimer_list *timer, __u64 expires, int periodic)
 462 {
 463         struct vtimer_queue *vq;
 464         unsigned long flags;
 465         int cpu;
 466
 467         BUG_ON(!timer->function);
 468         BUG_ON(!expires || expires > VTIMER_MAX_SLICE);
 469
 470         if (timer->expires == expires && vtimer_pending(timer))
 471                 return 1;
 472
 473         cpu = get_cpu();
 474         vq = &per_cpu(virt_cpu_timer, cpu);
 475
 476         /* disable interrupts before test if timer is pending */
 477         spin_lock_irqsave(&vq->lock, flags);
 478
 479         /* if timer isn't pending add it on the current CPU */
 480         if (!vtimer_pending(timer)) {
 481                 spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 482
 483                 if (periodic)
 484                         timer->interval = expires;
 485                 else
 486                         timer->interval = 0;
 487                 timer->expires = expires;
 488                 timer->cpu = cpu;
 489                 internal_add_vtimer(timer);
 490                 return 0;
 491         }
 492
 493         /* check if we run on the right CPU */
 494         BUG_ON(timer->cpu != cpu);
 495
 496         list_del_init(&timer->entry);
 497         timer->expires = expires;
 498         if (periodic)
 499                 timer->interval = expires;
 500
 501         /* the timer can't expire anymore so we can release the lock */
 502         spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 503         internal_add_vtimer(timer);
 504         return 1;
 505 }
 506
 507 /*
 508  * If we change a pending timer the function must be called on the CPU
 509  * where the timer is running on.
 510  *
 511  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 512  */
 513 int mod_virt_timer(struct vtimer_list *timer, __u64 expires)
 514 {
 515         return __mod_vtimer(timer, expires, 0);
 516 }
 517 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer);
 518
 519 /*
 520  * If we change a pending timer the function must be called on the CPU
 521  * where the timer is running on.
 522  *
 523  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 524  */
 525 int mod_virt_timer_periodic(struct vtimer_list *timer, __u64 expires)
 526 {
 527         return __mod_vtimer(timer, expires, 1);
 528 }
 529 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer_periodic);
 530
 531 /*
 532  * delete a virtual timer
 533  *
 534  * returns whether the deleted timer was pending (1) or not (0)
 535  */
 536 int del_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 537 {
 538         unsigned long flags;
 539         struct vtimer_queue *vq;
 540
 541         /* check if timer is pending */
 542         if (!vtimer_pending(timer))
 543                 return 0;
 544
 545         vq = &per_cpu(virt_cpu_timer, timer->cpu);
 546         spin_lock_irqsave(&vq->lock, flags);
 547
 548         /* we don't interrupt a running timer, just let it expire! */
 549         list_del_init(&timer->entry);
 550
 551         spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 552         return 1;
 553 }
 554 EXPORT_SYMBOL(del_virt_timer);
 555
 556 /*
 557  * Start the virtual CPU timer on the current CPU.
 558  */
 559 void init_cpu_vtimer(void)
 560 {
 561         struct vtimer_queue *vq;
 562
 563         /* initialize per cpu vtimer structure */
 564         vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 565         INIT_LIST_HEAD(&vq->list);
 566         spin_lock_init(&vq->lock);
 567
 568         /* enable cpu timer interrupts */
 569         __ctl_set_bit(0,10);
 570 }
 571
 572 static int __cpuinit s390_nohz_notify(struct notifier_block *self,
 573                                       unsigned long action, void *hcpu)
 574 {
 575         struct s390_idle_data *idle;
 576         long cpu = (long) hcpu;
 577
 578         idle = &per_cpu(s390_idle, cpu);
 579         switch (action) {
 580         case CPU_DYING:
 581         case CPU_DYING_FROZEN:
 582                 idle->nohz_delay = 0;
 583         default:
 584                 break;
 585         }
 586         return NOTIFY_OK;
 587 }
 588
 589 void __init vtime_init(void)
 590 {
 591         /* request the cpu timer external interrupt */
 592         if (register_external_interrupt(0x1005, do_cpu_timer_interrupt))
 593                 panic("Couldn't request external interrupt 0x1005");
 594
 595         /* Enable cpu timer interrupts on the boot cpu. */
 596         init_cpu_vtimer();
 597         cpu_notifier(s390_nohz_notify, 0);
 598 }
 599