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/nmi.h>
  21 #include <linux/profile.h>
  22 #include <linux/sched/signal.h>
  23 #include <linux/sched/clock.h>
  24 #include <linux/sched/stat.h>
  25 #include <linux/sched/nohz.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27 #include <linux/irq_work.h>
  28 #include <linux/posix-timers.h>
  29 #include <linux/context_tracking.h>
  30
  31 #include <asm/irq_regs.h>
  32
  33 #include "tick-internal.h"
  34
  35 #include <trace/events/timer.h>
  36
  37 /*
  38  * Per-CPU nohz control structure
  39  */
  40 static DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  41
  42 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  43 {
  44         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  45 }
  46
  47 #if defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || defined(CONFIG_HIGH_RES_TIMERS)
  48 /*
  49  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  50  */
  51 static ktime_t last_jiffies_update;
  52
  53 /*
  54  * Must be called with interrupts disabled !
  55  */
  56 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  57 {
  58         unsigned long ticks = 0;
  59         ktime_t delta;
  60
  61         /*
  62          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  63          */
  64         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  65         if (delta < tick_period)
  66                 return;
  67
  68         /* Reevaluate with jiffies_lock held */
  69         write_seqlock(&jiffies_lock);
  70
  71         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  72         if (delta >= tick_period) {
  73
  74                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  75                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  76                                                 tick_period);
  77
  78                 /* Slow path for long timeouts */
  79                 if (unlikely(delta >= tick_period)) {
  80                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  81
  82                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  83
  84                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  85                                                            incr * ticks);
  86                 }
  87                 do_timer(++ticks);
  88
  89                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  90                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  91         } else {
  92                 write_sequnlock(&jiffies_lock);
  93                 return;
  94         }
  95         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  96         update_wall_time();
  97 }
  98
  99 /*
 100  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
 101  */
 102 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
 103 {
 104         ktime_t period;
 105
 106         write_seqlock(&jiffies_lock);
 107         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 108         if (last_jiffies_update == 0)
 109                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 110         period = last_jiffies_update;
 111         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 112         return period;
 113 }
 114
 115
 116 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 117 {
 118         int cpu = smp_processor_id();
 119
 120 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 121         /*
 122          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 123          * concurrency: This happens only when the CPU in charge went
 124          * into a long sleep. If two CPUs happen to assign themselves to
 125          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 126          * jiffies_lock.
 127          */
 128         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 129             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 130                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 131 #endif
 132
 133         /* Check, if the jiffies need an update */
 134         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 135                 tick_do_update_jiffies64(now);
 136 }
 137
 138 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 139 {
 140 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 141         /*
 142          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 143          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 144          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 145          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 146          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 147          * when we go busy again does not account too much ticks.
 148          */
 149         if (ts->tick_stopped) {
 150                 touch_softlockup_watchdog_sched();
 151                 if (is_idle_task(current))
 152                         ts->idle_jiffies++;
 153                 /*
 154                  * In case the current tick fired too early past its expected
 155                  * expiration, make sure we don't bypass the next clock reprogramming
 156                  * to the same deadline.
 157                  */
 158                 ts->next_tick = 0;
 159         }
 160 #endif
 161         update_process_times(user_mode(regs));
 162         profile_tick(CPU_PROFILING);
 163 }
 164 #endif
 165
 166 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 167 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 168 cpumask_var_t housekeeping_mask;
 169 bool tick_nohz_full_running;
 170 static atomic_t tick_dep_mask;
 171
 172 static bool check_tick_dependency(atomic_t *dep)
 173 {
 174         int val = atomic_read(dep);
 175
 176         if (val & TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER) {
 177                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER);
 178                 return true;
 179         }
 180
 181         if (val & TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS) {
 182                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS);
 183                 return true;
 184         }
 185
 186         if (val & TICK_DEP_MASK_SCHED) {
 187                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_SCHED);
 188                 return true;
 189         }
 190
 191         if (val & TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE) {
 192                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE);
 193                 return true;
 194         }
 195
 196         return false;
 197 }
 198
 199 static bool can_stop_full_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 200 {
 201         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 202
 203         if (unlikely(!cpu_online(cpu)))
 204                 return false;
 205
 206         if (check_tick_dependency(&tick_dep_mask))
 207                 return false;
 208
 209         if (check_tick_dependency(&ts->tick_dep_mask))
 210                 return false;
 211
 212         if (check_tick_dependency(&current->tick_dep_mask))
 213                 return false;
 214
 215         if (check_tick_dependency(&current->signal->tick_dep_mask))
 216                 return false;
 217
 218         return true;
 219 }
 220
 221 static void nohz_full_kick_func(struct irq_work *work)
 222 {
 223         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
 224 }
 225
 226 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 227         .func = nohz_full_kick_func,
 228 };
 229
 230 /*
 231  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
 232  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 233  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
 234  * is NMI safe.
 235  */
 236 static void tick_nohz_full_kick(void)
 237 {
 238         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 239                 return;
 240
 241         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
 246  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 247  */
 248 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
 249 {
 250         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 251                 return;
 252
 253         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 258  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 259  */
 260 static void tick_nohz_full_kick_all(void)
 261 {
 262         int cpu;
 263
 264         if (!tick_nohz_full_running)
 265                 return;
 266
 267         preempt_disable();
 268         for_each_cpu_and(cpu, tick_nohz_full_mask, cpu_online_mask)
 269                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
 270         preempt_enable();
 271 }
 272
 273 static void tick_nohz_dep_set_all(atomic_t *dep,
 274                                   enum tick_dep_bits bit)
 275 {
 276         int prev;
 277
 278         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), dep);
 279         if (!prev)
 280                 tick_nohz_full_kick_all();
 281 }
 282
 283 /*
 284  * Set a global tick dependency. Used by perf events that rely on freq and
 285  * by unstable clock.
 286  */
 287 void tick_nohz_dep_set(enum tick_dep_bits bit)
 288 {
 289         tick_nohz_dep_set_all(&tick_dep_mask, bit);
 290 }
 291
 292 void tick_nohz_dep_clear(enum tick_dep_bits bit)
 293 {
 294         atomic_andnot(BIT(bit), &tick_dep_mask);
 295 }
 296
 297 /*
 298  * Set per-CPU tick dependency. Used by scheduler and perf events in order to
 299  * manage events throttling.
 300  */
 301 void tick_nohz_dep_set_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
 302 {
 303         int prev;
 304         struct tick_sched *ts;
 305
 306         ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
 307
 308         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
 309         if (!prev) {
 310                 preempt_disable();
 311                 /* Perf needs local kick that is NMI safe */
 312                 if (cpu == smp_processor_id()) {
 313                         tick_nohz_full_kick();
 314                 } else {
 315                         /* Remote irq work not NMI-safe */
 316                         if (!WARN_ON_ONCE(in_nmi()))
 317                                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
 318                 }
 319                 preempt_enable();
 320         }
 321 }
 322
 323 void tick_nohz_dep_clear_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
 324 {
 325         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
 326
 327         atomic_andnot(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
 328 }
 329
 330 /*
 331  * Set a per-task tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
 332  * per task timers.
 333  */
 334 void tick_nohz_dep_set_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
 335 {
 336         /*
 337          * We could optimize this with just kicking the target running the task
 338          * if that noise matters for nohz full users.
 339          */
 340         tick_nohz_dep_set_all(&tsk->tick_dep_mask, bit);
 341 }
 342
 343 void tick_nohz_dep_clear_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
 344 {
 345         atomic_andnot(BIT(bit), &tsk->tick_dep_mask);
 346 }
 347
 348 /*
 349  * Set a per-taskgroup tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
 350  * per process timers.
 351  */
 352 void tick_nohz_dep_set_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
 353 {
 354         tick_nohz_dep_set_all(&sig->tick_dep_mask, bit);
 355 }
 356
 357 void tick_nohz_dep_clear_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
 358 {
 359         atomic_andnot(BIT(bit), &sig->tick_dep_mask);
 360 }
 361
 362 /*
 363  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 364  * It might need the tick due to per task/process properties:
 365  * perf events, posix CPU timers, ...
 366  */
 367 void __tick_nohz_task_switch(void)
 368 {
 369         unsigned long flags;
 370         struct tick_sched *ts;
 371
 372         local_irq_save(flags);
 373
 374         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 375                 goto out;
 376
 377         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 378
 379         if (ts->tick_stopped) {
 380                 if (atomic_read(&current->tick_dep_mask) ||
 381                     atomic_read(&current->signal->tick_dep_mask))
 382                         tick_nohz_full_kick();
 383         }
 384 out:
 385         local_irq_restore(flags);
 386 }
 387
 388 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 389 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 390 {
 391         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 392         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 393                 pr_warn("NO_HZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 394                 free_bootmem_cpumask_var(tick_nohz_full_mask);
 395                 return 1;
 396         }
 397         tick_nohz_full_running = true;
 398
 399         return 1;
 400 }
 401 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 402
 403 static int tick_nohz_cpu_down(unsigned int cpu)
 404 {
 405         /*
 406          * The boot CPU handles housekeeping duty (unbound timers,
 407          * workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
 408          * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
 409          */
 410         if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 411                 return -EBUSY;
 412         return 0;
 413 }
 414
 415 static int tick_nohz_init_all(void)
 416 {
 417         int err = -1;
 418
 419 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 420         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 421                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 422                 return err;
 423         }
 424         err = 0;
 425         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 426         tick_nohz_full_running = true;
 427 #endif
 428         return err;
 429 }
 430
 431 void __init tick_nohz_init(void)
 432 {
 433         int cpu, ret;
 434
 435         if (!tick_nohz_full_running) {
 436                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 437                         return;
 438         }
 439
 440         if (!alloc_cpumask_var(&housekeeping_mask, GFP_KERNEL)) {
 441                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate not-full dynticks cpumask\n");
 442                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 443                 tick_nohz_full_running = false;
 444                 return;
 445         }
 446
 447         /*
 448          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
 449          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
 450          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
 451          */
 452         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 453                 pr_warn("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't support irq work self-IPIs\n");
 454                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 455                 cpumask_copy(housekeeping_mask, cpu_possible_mask);
 456                 tick_nohz_full_running = false;
 457                 return;
 458         }
 459
 460         cpu = smp_processor_id();
 461
 462         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 463                 pr_warn("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n",
 464                         cpu);
 465                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 466         }
 467
 468         cpumask_andnot(housekeeping_mask,
 469                        cpu_possible_mask, tick_nohz_full_mask);
 470
 471         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 472                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 473
 474         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
 475                                         "kernel/nohz:predown", NULL,
 476                                         tick_nohz_cpu_down);
 477         WARN_ON(ret < 0);
 478         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
 479                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
 480
 481         /*
 482          * We need at least one CPU to handle housekeeping work such
 483          * as timekeeping, unbound timers, workqueues, ...
 484          */
 485         WARN_ON_ONCE(cpumask_empty(housekeeping_mask));
 486 }
 487 #endif
 488
 489 /*
 490  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 491  */
 492 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 493 /*
 494  * NO HZ enabled ?
 495  */
 496 bool tick_nohz_enabled __read_mostly  = true;
 497 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
 498 /*
 499  * Enable / Disable tickless mode
 500  */
 501 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 502 {
 503         return (kstrtobool(str, &tick_nohz_enabled) == 0);
 504 }
 505
 506 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 507
 508 int tick_nohz_tick_stopped(void)
 509 {
 510         return __this_cpu_read(tick_cpu_sched.tick_stopped);
 511 }
 512
 513 /**
 514  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 515  *
 516  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 517  *
 518  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 519  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 520  * value. We do this unconditionally on any CPU, as we don't know whether the
 521  * CPU, which has the update task assigned is in a long sleep.
 522  */
 523 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 524 {
 525         unsigned long flags;
 526
 527         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 528
 529         local_irq_save(flags);
 530         tick_do_update_jiffies64(now);
 531         local_irq_restore(flags);
 532
 533         touch_softlockup_watchdog_sched();
 534 }
 535
 536 /*
 537  * Updates the per-CPU time idle statistics counters
 538  */
 539 static void
 540 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 541 {
 542         ktime_t delta;
 543
 544         if (ts->idle_active) {
 545                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 546                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 547                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 548                 else
 549                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 550                 ts->idle_entrytime = now;
 551         }
 552
 553         if (last_update_time)
 554                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 555
 556 }
 557
 558 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 559 {
 560         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 561         ts->idle_active = 0;
 562
 563         sched_clock_idle_wakeup_event();
 564 }
 565
 566 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 567 {
 568         ktime_t now = ktime_get();
 569
 570         ts->idle_entrytime = now;
 571         ts->idle_active = 1;
 572         sched_clock_idle_sleep_event();
 573         return now;
 574 }
 575
 576 /**
 577  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a CPU
 578  * @cpu: CPU number to query
 579  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 580  * counters if NULL.
 581  *
 582  * Return the cumulative idle time (since boot) for a given
 583  * CPU, in microseconds.
 584  *
 585  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 586  * and is as accurate as ktime_get() is.
 587  *
 588  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 589  */
 590 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 591 {
 592         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 593         ktime_t now, idle;
 594
 595         if (!tick_nohz_active)
 596                 return -1;
 597
 598         now = ktime_get();
 599         if (last_update_time) {
 600                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 601                 idle = ts->idle_sleeptime;
 602         } else {
 603                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 604                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 605
 606                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 607                 } else {
 608                         idle = ts->idle_sleeptime;
 609                 }
 610         }
 611
 612         return ktime_to_us(idle);
 613
 614 }
 615 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 616
 617 /**
 618  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a CPU
 619  * @cpu: CPU number to query
 620  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 621  * counters if NULL.
 622  *
 623  * Return the cumulative iowait time (since boot) for a given
 624  * CPU, in microseconds.
 625  *
 626  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 627  * and is as accurate as ktime_get() is.
 628  *
 629  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 630  */
 631 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 632 {
 633         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 634         ktime_t now, iowait;
 635
 636         if (!tick_nohz_active)
 637                 return -1;
 638
 639         now = ktime_get();
 640         if (last_update_time) {
 641                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 642                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 643         } else {
 644                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 645                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 646
 647                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 648                 } else {
 649                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 650                 }
 651         }
 652
 653         return ktime_to_us(iowait);
 654 }
 655 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 656
 657 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 658 {
 659         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 660         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 661
 662         /* Forward the time to expire in the future */
 663         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 664
 665         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 666                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 667         else
 668                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 669
 670         /*
 671          * Reset to make sure next tick stop doesn't get fooled by past
 672          * cached clock deadline.
 673          */
 674         ts->next_tick = 0;
 675 }
 676
 677 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 678                                          ktime_t now, int cpu)
 679 {
 680         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
 681         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
 682         unsigned long seq, basejiff;
 683         ktime_t tick;
 684
 685         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 686         do {
 687                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 688                 basemono = last_jiffies_update;
 689                 basejiff = jiffies;
 690         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 691         ts->last_jiffies = basejiff;
 692
 693         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) ||
 694             arch_needs_cpu() || irq_work_needs_cpu()) {
 695                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
 696         } else {
 697                 /*
 698                  * Get the next pending timer. If high resolution
 699                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
 700                  * timers into account. If high resolution timers are
 701                  * disabled this also looks at the next expiring
 702                  * hrtimer.
 703                  */
 704                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
 705                 ts->next_timer = next_tmr;
 706                 /* Take the next rcu event into account */
 707                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
 708         }
 709
 710         /*
 711          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
 712          * force prod the timer.
 713          */
 714         delta = next_tick - basemono;
 715         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
 716                 /*
 717                  * Tell the timer code that the base is not idle, i.e. undo
 718                  * the effect of get_next_timer_interrupt():
 719                  */
 720                 timer_clear_idle();
 721                 /*
 722                  * We've not stopped the tick yet, and there's a timer in the
 723                  * next period, so no point in stopping it either, bail.
 724                  */
 725                 if (!ts->tick_stopped) {
 726                         tick = 0;
 727                         goto out;
 728                 }
 729         }
 730
 731         /*
 732          * If this CPU is the one which updates jiffies, then give up
 733          * the assignment and let it be taken by the CPU which runs
 734          * the tick timer next, which might be this CPU as well. If we
 735          * don't drop this here the jiffies might be stale and
 736          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
 737          * was the one which had the do_timer() duty last. If this CPU
 738          * is the one which had the do_timer() duty last, we limit the
 739          * sleep time to the timekeeping max_deferment value.
 740          * Otherwise we can sleep as long as we want.
 741          */
 742         delta = timekeeping_max_deferment();
 743         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 744                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 745                 ts->do_timer_last = 1;
 746         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 747                 delta = KTIME_MAX;
 748                 ts->do_timer_last = 0;
 749         } else if (!ts->do_timer_last) {
 750                 delta = KTIME_MAX;
 751         }
 752
 753 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 754         /* Limit the tick delta to the maximum scheduler deferment */
 755         if (!ts->inidle)
 756                 delta = min(delta, scheduler_tick_max_deferment());
 757 #endif
 758
 759         /* Calculate the next expiry time */
 760         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
 761                 expires = basemono + delta;
 762         else
 763                 expires = KTIME_MAX;
 764
 765         expires = min_t(u64, expires, next_tick);
 766         tick = expires;
 767
 768         /* Skip reprogram of event if its not changed */
 769         if (ts->tick_stopped && (expires == ts->next_tick)) {
 770                 /* Sanity check: make sure clockevent is actually programmed */
 771                 if (tick == KTIME_MAX || ts->next_tick == hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer))
 772                         goto out;
 773
 774                 WARN_ON_ONCE(1);
 775                 printk_once("basemono: %llu ts->next_tick: %llu dev->next_event: %llu timer->active: %d timer->expires: %llu\n",
 776                             basemono, ts->next_tick, dev->next_event,
 777                             hrtimer_active(&ts->sched_timer), hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer));
 778         }
 779
 780         /*
 781          * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 782          * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 783          * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 784          * first call we save the current tick time, so we can restart
 785          * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 786          */
 787         if (!ts->tick_stopped) {
 788                 calc_load_nohz_start();
 789                 cpu_load_update_nohz_start();
 790
 791                 ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 792                 ts->tick_stopped = 1;
 793                 trace_tick_stop(1, TICK_DEP_MASK_NONE);
 794         }
 795
 796         ts->next_tick = tick;
 797
 798         /*
 799          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
 800          * the tick timer.
 801          */
 802         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
 803                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 804                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 805                 goto out;
 806         }
 807
 808         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick);
 809
 810         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 811                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 812         else
 813                 tick_program_event(tick, 1);
 814 out:
 815         /*
 816          * Update the estimated sleep length until the next timer
 817          * (not only the tick).
 818          */
 819         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 820         return tick;
 821 }
 822
 823 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 824 {
 825         /* Update jiffies first */
 826         tick_do_update_jiffies64(now);
 827         cpu_load_update_nohz_stop();
 828
 829         /*
 830          * Clear the timer idle flag, so we avoid IPIs on remote queueing and
 831          * the clock forward checks in the enqueue path:
 832          */
 833         timer_clear_idle();
 834
 835         calc_load_nohz_stop();
 836         touch_softlockup_watchdog_sched();
 837         /*
 838          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 839          */
 840         ts->tick_stopped  = 0;
 841         ts->idle_exittime = now;
 842
 843         tick_nohz_restart(ts, now);
 844 }
 845
 846 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
 847 {
 848 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 849         int cpu = smp_processor_id();
 850
 851         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 852                 return;
 853
 854         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 855                 return;
 856
 857         if (can_stop_full_tick(cpu, ts))
 858                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 859         else if (ts->tick_stopped)
 860                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 861 #endif
 862 }
 863
 864 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 865 {
 866         /*
 867          * If this CPU is offline and it is the one which updates
 868          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 869          * the CPU which runs the tick timer next. If we don't drop
 870          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 871          * invoked.
 872          */
 873         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 874                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 875                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 876                 /*
 877                  * Make sure the CPU doesn't get fooled by obsolete tick
 878                  * deadline if it comes back online later.
 879                  */
 880                 ts->next_tick = 0;
 881                 return false;
 882         }
 883
 884         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 885                 ts->sleep_length = NSEC_PER_SEC / HZ;
 886                 return false;
 887         }
 888
 889         if (need_resched())
 890                 return false;
 891
 892         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 893                 static int ratelimit;
 894
 895                 if (ratelimit < 10 &&
 896                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 897                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 898                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 899                         ratelimit++;
 900                 }
 901                 return false;
 902         }
 903
 904         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 905                 /*
 906                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 907                  * if there are full dynticks CPUs around
 908                  */
 909                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 910                         return false;
 911                 /*
 912                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 913                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 914                  */
 915                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 916                         return false;
 917         }
 918
 919         return true;
 920 }
 921
 922 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 923 {
 924         ktime_t now, expires;
 925         int cpu = smp_processor_id();
 926
 927         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 928
 929         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 930                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 931
 932                 ts->idle_calls++;
 933
 934                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 935                 if (expires > 0LL) {
 936                         ts->idle_sleeps++;
 937                         ts->idle_expires = expires;
 938                 }
 939
 940                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped) {
 941                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 942                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 943                 }
 944         }
 945 }
 946
 947 /**
 948  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 949  *
 950  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 951  * Called when we start the idle loop.
 952  *
 953  * The arch is responsible of calling:
 954  *
 955  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 956  *  to sleep.
 957  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 958  */
 959 void tick_nohz_idle_enter(void)
 960 {
 961         struct tick_sched *ts;
 962
 963         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 964
 965         /*
 966          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 967          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 968          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 969          * exiting idle.
 970          */
 971         set_cpu_sd_state_idle();
 972
 973         local_irq_disable();
 974
 975         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 976         ts->inidle = 1;
 977         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 978
 979         local_irq_enable();
 980 }
 981
 982 /**
 983  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 984  *
 985  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 986  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 987  * an RCU callback, etc...
 988  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 989  */
 990 void tick_nohz_irq_exit(void)
 991 {
 992         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 993
 994         if (ts->inidle)
 995                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 996         else
 997                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
 998 }
 999
1000 /**
1001  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
1002  *
1003  * Called from power state control code with interrupts disabled
1004  */
1005 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
1006 {
1007         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1008
1009         return ts->sleep_length;
1010 }
1011
1012 /**
1013  * tick_nohz_get_idle_calls - return the current idle calls counter value
1014  *
1015  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
1016  */
1017 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls(void)
1018 {
1019         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1020
1021         return ts->idle_calls;
1022 }
1023
1024 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
1025 {
1026 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
1027         unsigned long ticks;
1028
1029         if (vtime_accounting_cpu_enabled())
1030                 return;
1031         /*
1032          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
1033          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
1034          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
1035          */
1036         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
1037         /*
1038          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
1039          */
1040         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
1041                 account_idle_ticks(ticks);
1042 #endif
1043 }
1044
1045 /**
1046  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
1047  *
1048  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
1049  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
1050  * can use RCU again after this function is called.
1051  */
1052 void tick_nohz_idle_exit(void)
1053 {
1054         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1055         ktime_t now;
1056
1057         local_irq_disable();
1058
1059         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
1060
1061         ts->inidle = 0;
1062
1063         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
1064                 now = ktime_get();
1065
1066         if (ts->idle_active)
1067                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1068
1069         if (ts->tick_stopped) {
1070                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
1071                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
1072         }
1073
1074         local_irq_enable();
1075 }
1076
1077 /*
1078  * The nohz low res interrupt handler
1079  */
1080 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
1081 {
1082         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1083         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1084         ktime_t now = ktime_get();
1085
1086         dev->next_event = KTIME_MAX;
1087
1088         tick_sched_do_timer(now);
1089         tick_sched_handle(ts, regs);
1090
1091         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
1092         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1093                 return;
1094
1095         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1096         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1097 }
1098
1099 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
1100 {
1101         if (!tick_nohz_enabled)
1102                 return;
1103         ts->nohz_mode = mode;
1104         /* One update is enough */
1105         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
1106                 timers_update_migration(true);
1107 }
1108
1109 /**
1110  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
1111  */
1112 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
1113 {
1114         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1115         ktime_t next;
1116
1117         if (!tick_nohz_enabled)
1118                 return;
1119
1120         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
1121                 return;
1122
1123         /*
1124          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1125          * hrtimer_forward with the highres code.
1126          */
1127         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1128         /* Get the next period */
1129         next = tick_init_jiffy_update();
1130
1131         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1132         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
1133         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1134         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
1135 }
1136
1137 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1138 {
1139         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1140         ktime_t now;
1141
1142         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1143                 return;
1144         now = ktime_get();
1145         if (ts->idle_active)
1146                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1147         if (ts->tick_stopped)
1148                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1149 }
1150
1151 #else
1152
1153 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1154 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1155 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1156
1157 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1158
1159 /*
1160  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1161  */
1162 void tick_irq_enter(void)
1163 {
1164         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1165         tick_nohz_irq_enter();
1166 }
1167
1168 /*
1169  * High resolution timer specific code
1170  */
1171 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1172 /*
1173  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1174  * Called with interrupts disabled.
1175  */
1176 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1177 {
1178         struct tick_sched *ts =
1179                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1180         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1181         ktime_t now = ktime_get();
1182
1183         tick_sched_do_timer(now);
1184
1185         /*
1186          * Do not call, when we are not in irq context and have
1187          * no valid regs pointer
1188          */
1189         if (regs)
1190                 tick_sched_handle(ts, regs);
1191         else
1192                 ts->next_tick = 0;
1193
1194         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1195         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1196                 return HRTIMER_NORESTART;
1197
1198         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1199
1200         return HRTIMER_RESTART;
1201 }
1202
1203 static int sched_skew_tick;
1204
1205 static int __init skew_tick(char *str)
1206 {
1207         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1208
1209         return 0;
1210 }
1211 early_param("skew_tick", skew_tick);
1212
1213 /**
1214  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1215  */
1216 void tick_setup_sched_timer(void)
1217 {
1218         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1219         ktime_t now = ktime_get();
1220
1221         /*
1222          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1223          */
1224         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1225         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1226
1227         /* Get the next period (per-CPU) */
1228         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1229
1230         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1231         if (sched_skew_tick) {
1232                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1233                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1234                 offset *= smp_processor_id();
1235                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1236         }
1237
1238         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1239         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1240         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1241 }
1242 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1243
1244 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1245 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1246 {
1247         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1248
1249 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1250         if (ts->sched_timer.base)
1251                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1252 # endif
1253
1254         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1255 }
1256 #endif
1257
1258 /**
1259  * Async notification about clocksource changes
1260  */
1261 void tick_clock_notify(void)
1262 {
1263         int cpu;
1264
1265         for_each_possible_cpu(cpu)
1266                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1267 }
1268
1269 /*
1270  * Async notification about clock event changes
1271  */
1272 void tick_oneshot_notify(void)
1273 {
1274         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1275
1276         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1277 }
1278
1279 /**
1280  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1281  *
1282  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1283  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1284  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1285  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1286  */
1287 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1288 {
1289         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1290
1291         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1292                 return 0;
1293
1294         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1295                 return 0;
1296
1297         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1298                 return 0;
1299
1300         if (!allow_nohz)
1301                 return 1;
1302
1303         tick_nohz_switch_to_nohz();
1304         return 0;
1305 }