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
  27 #include <asm/irq_regs.h>
  28
  29 #include "tick-internal.h"
  30
  31 #include <trace/events/timer.h>
  32
  33 /*
  34  * Per cpu nohz control structure
  35  */
  36 DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  37
  38 /*
  39  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  40  */
  41 static ktime_t last_jiffies_update;
  42
  43 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  44 {
  45         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  46 }
  47
  48 /*
  49  * Must be called with interrupts disabled !
  50  */
  51 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  52 {
  53         unsigned long ticks = 0;
  54         ktime_t delta;
  55
  56         /*
  57          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  58          */
  59         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  60         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  61                 return;
  62
  63         /* Reevalute with jiffies_lock held */
  64         write_seqlock(&jiffies_lock);
  65
  66         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  67         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  68
  69                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  70                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  71                                                 tick_period);
  72
  73                 /* Slow path for long timeouts */
  74                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  75                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  76
  77                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  78
  79                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  80                                                            incr * ticks);
  81                 }
  82                 do_timer(++ticks);
  83
  84                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  85                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  86         }
  87         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  88 }
  89
  90 /*
  91  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  92  */
  93 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  94 {
  95         ktime_t period;
  96
  97         write_seqlock(&jiffies_lock);
  98         /* Did we start the jiffies update yet ? */
  99         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 100                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 101         period = last_jiffies_update;
 102         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 103         return period;
 104 }
 105
 106
 107 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 108 {
 109         int cpu = smp_processor_id();
 110
 111 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 112         /*
 113          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 114          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 115          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 116          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 117          * jiffies_lock.
 118          */
 119         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 120             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 121                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 122 #endif
 123
 124         /* Check, if the jiffies need an update */
 125         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 126                 tick_do_update_jiffies64(now);
 127 }
 128
 129 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 130 {
 131 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 132         /*
 133          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 134          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 135          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 136          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 137          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 138          * when we go busy again does not account too much ticks.
 139          */
 140         if (ts->tick_stopped) {
 141                 touch_softlockup_watchdog();
 142                 if (is_idle_task(current))
 143                         ts->idle_jiffies++;
 144         }
 145 #endif
 146         update_process_times(user_mode(regs));
 147         profile_tick(CPU_PROFILING);
 148 }
 149
 150 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 151 static cpumask_var_t nohz_full_mask;
 152 bool have_nohz_full_mask;
 153
 154 static bool can_stop_full_tick(void)
 155 {
 156         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 157
 158         if (!sched_can_stop_tick()) {
 159                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 160                 return false;
 161         }
 162
 163         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 164                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 165                 return false;
 166         }
 167
 168         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 169                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 170                 return false;
 171         }
 172
 173         /* sched_clock_tick() needs us? */
 174 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 175         /*
 176          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 177          * sched_clock_stable is set.
 178          */
 179         if (!sched_clock_stable) {
 180                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 181                 /*
 182                  * Don't allow the user to think they can get
 183                  * full NO_HZ with this machine.
 184                  */
 185                 WARN_ONCE(1, "NO_HZ FULL will not work with unstable sched clock");
 186                 return false;
 187         }
 188 #endif
 189
 190         return true;
 191 }
 192
 193 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now);
 194
 195 /*
 196  * Re-evaluate the need for the tick on the current CPU
 197  * and restart it if necessary.
 198  */
 199 void tick_nohz_full_check(void)
 200 {
 201         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 202
 203         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id())) {
 204                 if (ts->tick_stopped && !is_idle_task(current)) {
 205                         if (!can_stop_full_tick())
 206                                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 207                 }
 208         }
 209 }
 210
 211 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 212 {
 213         tick_nohz_full_check();
 214 }
 215
 216 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 217         .func = nohz_full_kick_work_func,
 218 };
 219
 220 /*
 221  * Kick the current 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  */
 224 void tick_nohz_full_kick(void)
 225 {
 226         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 227                 irq_work_queue(&__get_cpu_var(nohz_full_kick_work));
 228 }
 229
 230 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 231 {
 232         tick_nohz_full_check();
 233 }
 234
 235 /*
 236  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 237  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 238  */
 239 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 240 {
 241         if (!have_nohz_full_mask)
 242                 return;
 243
 244         preempt_disable();
 245         smp_call_function_many(nohz_full_mask,
 246                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 247         preempt_enable();
 248 }
 249
 250 /*
 251  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 252  * It might need the tick due to per task/process properties:
 253  * perf events, posix cpu timers, ...
 254  */
 255 void tick_nohz_task_switch(struct task_struct *tsk)
 256 {
 257         unsigned long flags;
 258
 259         local_irq_save(flags);
 260
 261         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 262                 goto out;
 263
 264         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 265                 tick_nohz_full_kick();
 266
 267 out:
 268         local_irq_restore(flags);
 269 }
 270
 271 int tick_nohz_full_cpu(int cpu)
 272 {
 273         if (!have_nohz_full_mask)
 274                 return 0;
 275
 276         return cpumask_test_cpu(cpu, nohz_full_mask);
 277 }
 278
 279 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 280 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 281 {
 282         int cpu;
 283
 284         alloc_bootmem_cpumask_var(&nohz_full_mask);
 285         if (cpulist_parse(str, nohz_full_mask) < 0) {
 286                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 287                 return 1;
 288         }
 289
 290         cpu = smp_processor_id();
 291         if (cpumask_test_cpu(cpu, nohz_full_mask)) {
 292                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 293                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz_full_mask);
 294         }
 295         have_nohz_full_mask = true;
 296
 297         return 1;
 298 }
 299 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 300
 301 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 302                                                  unsigned long action,
 303                                                  void *hcpu)
 304 {
 305         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 306
 307         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 308         case CPU_DOWN_PREPARE:
 309                 /*
 310                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
 311                  * we can't safely shutdown that CPU.
 312                  */
 313                 if (have_nohz_full_mask && tick_do_timer_cpu == cpu)
 314                         return NOTIFY_BAD;
 315                 break;
 316         }
 317         return NOTIFY_OK;
 318 }
 319
 320 /*
 321  * Worst case string length in chunks of CPU range seems 2 steps
 322  * separations: 0,2,4,6,...
 323  * This is NR_CPUS + sizeof('\0')
 324  */
 325 static char __initdata nohz_full_buf[NR_CPUS + 1];
 326
 327 static int tick_nohz_init_all(void)
 328 {
 329         int err = -1;
 330
 331 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 332         if (!alloc_cpumask_var(&nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 333                 pr_err("NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 334                 return err;
 335         }
 336         err = 0;
 337         cpumask_setall(nohz_full_mask);
 338         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), nohz_full_mask);
 339         have_nohz_full_mask = true;
 340 #endif
 341         return err;
 342 }
 343
 344 void __init tick_nohz_init(void)
 345 {
 346         int cpu;
 347
 348         if (!have_nohz_full_mask) {
 349                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 350                         return;
 351         }
 352
 353         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 354         cpulist_scnprintf(nohz_full_buf, sizeof(nohz_full_buf), nohz_full_mask);
 355         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %s.\n", nohz_full_buf);
 356 }
 357 #else
 358 #define have_nohz_full_mask (0)
 359 #endif
 360
 361 /*
 362  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 363  */
 364 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 365 /*
 366  * NO HZ enabled ?
 367  */
 368 int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 369
 370 /*
 371  * Enable / Disable tickless mode
 372  */
 373 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 374 {
 375         if (!strcmp(str, "off"))
 376                 tick_nohz_enabled = 0;
 377         else if (!strcmp(str, "on"))
 378                 tick_nohz_enabled = 1;
 379         else
 380                 return 0;
 381         return 1;
 382 }
 383
 384 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 385
 386 /**
 387  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 388  *
 389  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 390  *
 391  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 392  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 393  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 394  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 395  */
 396 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 397 {
 398         int cpu = smp_processor_id();
 399         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 400         unsigned long flags;
 401
 402         ts->idle_waketime = now;
 403
 404         local_irq_save(flags);
 405         tick_do_update_jiffies64(now);
 406         local_irq_restore(flags);
 407
 408         touch_softlockup_watchdog();
 409 }
 410
 411 /*
 412  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 413  */
 414 static void
 415 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 416 {
 417         ktime_t delta;
 418
 419         if (ts->idle_active) {
 420                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 421                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 422                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 423                 else
 424                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 425                 ts->idle_entrytime = now;
 426         }
 427
 428         if (last_update_time)
 429                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 430
 431 }
 432
 433 static void tick_nohz_stop_idle(int cpu, ktime_t now)
 434 {
 435         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 436
 437         update_ts_time_stats(cpu, ts, now, NULL);
 438         ts->idle_active = 0;
 439
 440         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 441 }
 442
 443 static ktime_t tick_nohz_start_idle(int cpu, struct tick_sched *ts)
 444 {
 445         ktime_t now = ktime_get();
 446
 447         ts->idle_entrytime = now;
 448         ts->idle_active = 1;
 449         sched_clock_idle_sleep_event();
 450         return now;
 451 }
 452
 453 /**
 454  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 455  * @cpu: CPU number to query
 456  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 457  * counters if NULL.
 458  *
 459  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 460  * CPU, in microseconds.
 461  *
 462  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 463  * and is as accurate as ktime_get() is.
 464  *
 465  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 466  */
 467 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 468 {
 469         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 470         ktime_t now, idle;
 471
 472         if (!tick_nohz_enabled)
 473                 return -1;
 474
 475         now = ktime_get();
 476         if (last_update_time) {
 477                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 478                 idle = ts->idle_sleeptime;
 479         } else {
 480                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 481                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 482
 483                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 484                 } else {
 485                         idle = ts->idle_sleeptime;
 486                 }
 487         }
 488
 489         return ktime_to_us(idle);
 490
 491 }
 492 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 493
 494 /**
 495  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 496  * @cpu: CPU number to query
 497  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 498  * counters if NULL.
 499  *
 500  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 501  * CPU, in microseconds.
 502  *
 503  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 504  * and is as accurate as ktime_get() is.
 505  *
 506  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 507  */
 508 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 509 {
 510         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 511         ktime_t now, iowait;
 512
 513         if (!tick_nohz_enabled)
 514                 return -1;
 515
 516         now = ktime_get();
 517         if (last_update_time) {
 518                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 519                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 520         } else {
 521                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 522                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 523
 524                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 525                 } else {
 526                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 527                 }
 528         }
 529
 530         return ktime_to_us(iowait);
 531 }
 532 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 533
 534 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 535                                          ktime_t now, int cpu)
 536 {
 537         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 538         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 539         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 540         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 541         u64 time_delta;
 542
 543         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 544         do {
 545                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 546                 last_update = last_jiffies_update;
 547                 last_jiffies = jiffies;
 548                 time_delta = timekeeping_max_deferment();
 549         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 550
 551         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) ||
 552             arch_needs_cpu(cpu) || irq_work_needs_cpu()) {
 553                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 554                 delta_jiffies = 1;
 555         } else {
 556                 /* Get the next timer wheel timer */
 557                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 558                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 559                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 560                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 561                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 562                 }
 563         }
 564
 565         /*
 566          * Do not stop the tick, if we are only one off (or less)
 567          * or if the cpu is required for RCU:
 568          */
 569         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies <= 1)
 570                 goto out;
 571
 572         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 573         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 574
 575                 /*
 576                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 577                  * give up the assignment and let it be taken by the
 578                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 579                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 580                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 581                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 582                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 583                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 584                  * limit the sleep time to the timekeeping
 585                  * max_deferement value which we retrieved
 586                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 587                  */
 588                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 589                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 590                         ts->do_timer_last = 1;
 591                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 592                         time_delta = KTIME_MAX;
 593                         ts->do_timer_last = 0;
 594                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 595                         time_delta = KTIME_MAX;
 596                 }
 597
 598 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 599                 if (!ts->inidle) {
 600                         time_delta = min(time_delta,
 601                                          scheduler_tick_max_deferment());
 602                 }
 603 #endif
 604
 605                 /*
 606                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 607                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 608                  * that there is no timer pending or at least extremely
 609                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 610                  * case we set the expiry to the end of time.
 611                  */
 612                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 613                         /*
 614                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 615                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 616                          * permitted by the current clocksource then adjust
 617                          * the time delta accordingly to ensure the
 618                          * clocksource does not wrap.
 619                          */
 620                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 621                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 622                 }
 623
 624                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 625                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 626                 else
 627                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 628
 629                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 630                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 631                         goto out;
 632
 633                 ret = expires;
 634
 635                 /*
 636                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 637                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 638                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 639                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 640                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 641                  */
 642                 if (!ts->tick_stopped) {
 643                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 644                         calc_load_enter_idle();
 645
 646                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 647                         ts->tick_stopped = 1;
 648                         trace_tick_stop(1, " ");
 649                 }
 650
 651                 /*
 652                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 653                  * in this case we simply stop the tick timer.
 654                  */
 655                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 656                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 657                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 658                         goto out;
 659                 }
 660
 661                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 662                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 663                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 664                         /* Check, if the timer was already in the past */
 665                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 666                                 goto out;
 667                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 668                                 goto out;
 669                 /*
 670                  * We are past the event already. So we crossed a
 671                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 672                  * softirq.
 673                  */
 674                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 675         }
 676         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 677 out:
 678         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 679         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 680         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 681
 682         return ret;
 683 }
 684
 685 static void tick_nohz_full_stop_tick(struct tick_sched *ts)
 686 {
 687 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 688        int cpu = smp_processor_id();
 689
 690        if (!tick_nohz_full_cpu(cpu) || is_idle_task(current))
 691                return;
 692
 693        if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 694                return;
 695
 696        if (!can_stop_full_tick())
 697                return;
 698
 699        tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 700 #endif
 701 }
 702
 703 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 704 {
 705         /*
 706          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 707          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 708          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 709          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 710          * invoked.
 711          */
 712         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 713                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 714                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 715                 return false;
 716         }
 717
 718         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
 719                 return false;
 720
 721         if (need_resched())
 722                 return false;
 723
 724         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 725                 static int ratelimit;
 726
 727                 if (ratelimit < 10 &&
 728                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 729                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 730                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 731                         ratelimit++;
 732                 }
 733                 return false;
 734         }
 735
 736         if (have_nohz_full_mask) {
 737                 /*
 738                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 739                  * if there are full dynticks CPUs around
 740                  */
 741                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 742                         return false;
 743                 /*
 744                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 745                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 746                  */
 747                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 748                         return false;
 749         }
 750
 751         return true;
 752 }
 753
 754 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 755 {
 756         ktime_t now, expires;
 757         int cpu = smp_processor_id();
 758
 759         now = tick_nohz_start_idle(cpu, ts);
 760
 761         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 762                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 763
 764                 ts->idle_calls++;
 765
 766                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 767                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 768                         ts->idle_sleeps++;
 769                         ts->idle_expires = expires;
 770                 }
 771
 772                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 773                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 774         }
 775 }
 776
 777 /**
 778  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 779  *
 780  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 781  * Called when we start the idle loop.
 782  *
 783  * The arch is responsible of calling:
 784  *
 785  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 786  *  to sleep.
 787  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 788  */
 789 void tick_nohz_idle_enter(void)
 790 {
 791         struct tick_sched *ts;
 792
 793         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 794
 795         /*
 796          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 797          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 798          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 799          * exiting idle.
 800          */
 801         set_cpu_sd_state_idle();
 802
 803         local_irq_disable();
 804
 805         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 806         /*
 807          * set ts->inidle unconditionally. even if the system did not
 808          * switch to nohz mode the cpu frequency governers rely on the
 809          * update of the idle time accounting in tick_nohz_start_idle().
 810          */
 811         ts->inidle = 1;
 812         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 813
 814         local_irq_enable();
 815 }
 816 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_enter);
 817
 818 /**
 819  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 820  *
 821  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 822  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 823  * an RCU callback, etc...
 824  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 825  */
 826 void tick_nohz_irq_exit(void)
 827 {
 828         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 829
 830         if (ts->inidle)
 831                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 832         else
 833                 tick_nohz_full_stop_tick(ts);
 834 }
 835
 836 /**
 837  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 838  *
 839  * Called from power state control code with interrupts disabled
 840  */
 841 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 842 {
 843         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 844
 845         return ts->sleep_length;
 846 }
 847
 848 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 849 {
 850         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 851         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 852
 853         while (1) {
 854                 /* Forward the time to expire in the future */
 855                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 856
 857                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 858                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 859                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 860                         /* Check, if the timer was already in the past */
 861                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 862                                 break;
 863                 } else {
 864                         if (!tick_program_event(
 865                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 866                                 break;
 867                 }
 868                 /* Reread time and update jiffies */
 869                 now = ktime_get();
 870                 tick_do_update_jiffies64(now);
 871         }
 872 }
 873
 874 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 875 {
 876         /* Update jiffies first */
 877         tick_do_update_jiffies64(now);
 878         update_cpu_load_nohz();
 879
 880         calc_load_exit_idle();
 881         touch_softlockup_watchdog();
 882         /*
 883          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 884          */
 885         ts->tick_stopped  = 0;
 886         ts->idle_exittime = now;
 887
 888         tick_nohz_restart(ts, now);
 889 }
 890
 891 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 892 {
 893 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 894         unsigned long ticks;
 895
 896         if (vtime_accounting_enabled())
 897                 return;
 898         /*
 899          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 900          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 901          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 902          */
 903         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 904         /*
 905          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 906          */
 907         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 908                 account_idle_ticks(ticks);
 909 #endif
 910 }
 911
 912 /**
 913  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 914  *
 915  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 916  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 917  * can use RCU again after this function is called.
 918  */
 919 void tick_nohz_idle_exit(void)
 920 {
 921         int cpu = smp_processor_id();
 922         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 923         ktime_t now;
 924
 925         local_irq_disable();
 926
 927         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 928
 929         ts->inidle = 0;
 930
 931         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 932                 now = ktime_get();
 933
 934         if (ts->idle_active)
 935                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
 936
 937         if (ts->tick_stopped) {
 938                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 939                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 940         }
 941
 942         local_irq_enable();
 943 }
 944 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_exit);
 945
 946 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 947 {
 948         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 949         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 950 }
 951
 952 /*
 953  * The nohz low res interrupt handler
 954  */
 955 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 956 {
 957         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 958         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 959         ktime_t now = ktime_get();
 960
 961         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 962
 963         tick_sched_do_timer(now);
 964         tick_sched_handle(ts, regs);
 965
 966         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
 967                 now = ktime_get();
 968                 tick_do_update_jiffies64(now);
 969         }
 970 }
 971
 972 /**
 973  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 974  */
 975 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 976 {
 977         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 978         ktime_t next;
 979
 980         if (!tick_nohz_enabled)
 981                 return;
 982
 983         local_irq_disable();
 984         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
 985                 local_irq_enable();
 986                 return;
 987         }
 988
 989         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
 990
 991         /*
 992          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
 993          * hrtimer_forward with the highres code.
 994          */
 995         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 996         /* Get the next period */
 997         next = tick_init_jiffy_update();
 998
 999         for (;;) {
1000                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1001                 if (!tick_program_event(next, 0))
1002                         break;
1003                 next = ktime_add(next, tick_period);
1004         }
1005         local_irq_enable();
1006 }
1007
1008 /*
1009  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1010  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1011  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1012  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1013  * the first place.
1014  *
1015  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1016  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1017  * when idle is left.
1018  */
1019 static void tick_nohz_kick_tick(int cpu, ktime_t now)
1020 {
1021 #if 0
1022         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1023
1024         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1025         ktime_t delta;
1026
1027         /*
1028          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1029          * already reached or less/equal than the tick period.
1030          */
1031         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1032         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1033                 return;
1034
1035         tick_nohz_restart(ts, now);
1036 #endif
1037 }
1038
1039 static inline void tick_check_nohz(int cpu)
1040 {
1041         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1042         ktime_t now;
1043
1044         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1045                 return;
1046         now = ktime_get();
1047         if (ts->idle_active)
1048                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
1049         if (ts->tick_stopped) {
1050                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1051                 tick_nohz_kick_tick(cpu, now);
1052         }
1053 }
1054
1055 #else
1056
1057 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1058 static inline void tick_check_nohz(int cpu) { }
1059
1060 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1061
1062 /*
1063  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1064  */
1065 void tick_check_idle(int cpu)
1066 {
1067         tick_check_oneshot_broadcast(cpu);
1068         tick_check_nohz(cpu);
1069 }
1070
1071 /*
1072  * High resolution timer specific code
1073  */
1074 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1075 /*
1076  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1077  * Called with interrupts disabled.
1078  */
1079 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1080 {
1081         struct tick_sched *ts =
1082                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1083         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1084         ktime_t now = ktime_get();
1085
1086         tick_sched_do_timer(now);
1087
1088         /*
1089          * Do not call, when we are not in irq context and have
1090          * no valid regs pointer
1091          */
1092         if (regs)
1093                 tick_sched_handle(ts, regs);
1094
1095         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1096
1097         return HRTIMER_RESTART;
1098 }
1099
1100 static int sched_skew_tick;
1101
1102 static int __init skew_tick(char *str)
1103 {
1104         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1105
1106         return 0;
1107 }
1108 early_param("skew_tick", skew_tick);
1109
1110 /**
1111  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1112  */
1113 void tick_setup_sched_timer(void)
1114 {
1115         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1116         ktime_t now = ktime_get();
1117
1118         /*
1119          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1120          */
1121         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1122         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1123
1124         /* Get the next period (per cpu) */
1125         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1126
1127         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1128         if (sched_skew_tick) {
1129                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1130                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1131                 offset *= smp_processor_id();
1132                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1133         }
1134
1135         for (;;) {
1136                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1137                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
1138                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1139                 /* Check, if the timer was already in the past */
1140                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
1141                         break;
1142                 now = ktime_get();
1143         }
1144
1145 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1146         if (tick_nohz_enabled)
1147                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
1148 #endif
1149 }
1150 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1151
1152 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1153 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1154 {
1155         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1156
1157 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1158         if (ts->sched_timer.base)
1159                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1160 # endif
1161
1162         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1163 }
1164 #endif
1165
1166 /**
1167  * Async notification about clocksource changes
1168  */
1169 void tick_clock_notify(void)
1170 {
1171         int cpu;
1172
1173         for_each_possible_cpu(cpu)
1174                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1175 }
1176
1177 /*
1178  * Async notification about clock event changes
1179  */
1180 void tick_oneshot_notify(void)
1181 {
1182         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1183
1184         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1185 }
1186
1187 /**
1188  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1189  *
1190  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1191  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1192  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1193  * or runtime).
1194  */
1195 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1196 {
1197         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1198
1199         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1200                 return 0;
1201
1202         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1203                 return 0;
1204
1205         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1206                 return 0;
1207
1208         if (!allow_nohz)
1209                 return 1;
1210
1211         tick_nohz_switch_to_nohz();
1212         return 0;
1213 }