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