kernel/time/tick-sched.c

   1 /*
   2  *  linux/kernel/time/tick-sched.c
   3  *
   4  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
   5  *  Copyright(C) 2005-2007, Red Hat, Inc., Ingo Molnar
   6  *  Copyright(C) 2006-2007  Timesys Corp., Thomas Gleixner
   7  *
   8  *  No idle tick implementation for low and high resolution timers
   9  *
  10  *  Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar
  11  *
  12  *  Distribute under GPLv2.
  13  */
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/err.h>
  16 #include <linux/hrtimer.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/kernel_stat.h>
  19 #include <linux/percpu.h>
  20 #include <linux/profile.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/irq_work.h>
  24 #include <linux/posix-timers.h>
  25 #include <linux/perf_event.h>
  26 #include <linux/context_tracking.h>
  27
  28 #include <asm/irq_regs.h>
  29
  30 #include "tick-internal.h"
  31
  32 #include <trace/events/timer.h>
  33
  34 /*
  35  * Per cpu nohz control structure
  36  */
  37 DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  38
  39 /*
  40  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  41  */
  42 static ktime_t last_jiffies_update;
  43
  44 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  45 {
  46         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  47 }
  48
  49 /*
  50  * Must be called with interrupts disabled !
  51  */
  52 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  53 {
  54         unsigned long ticks = 0;
  55         ktime_t delta;
  56
  57         /*
  58          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  59          */
  60         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  61         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  62                 return;
  63
  64         /* Reevalute with jiffies_lock held */
  65         write_seqlock(&jiffies_lock);
  66
  67         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  68         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  69
  70                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  71                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  72                                                 tick_period);
  73
  74                 /* Slow path for long timeouts */
  75                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  76                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  77
  78                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  79
  80                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  81                                                            incr * ticks);
  82                 }
  83                 do_timer(++ticks);
  84
  85                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  86                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  87         }
  88         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  89 }
  90
  91 /*
  92  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  93  */
  94 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  95 {
  96         ktime_t period;
  97
  98         write_seqlock(&jiffies_lock);
  99         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 100         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 101                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 102         period = last_jiffies_update;
 103         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 104         return period;
 105 }
 106
 107
 108 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 109 {
 110         int cpu = smp_processor_id();
 111
 112 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 113         /*
 114          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 115          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 116          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 117          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 118          * jiffies_lock.
 119          */
 120         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 121             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 122                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 123 #endif
 124
 125         /* Check, if the jiffies need an update */
 126         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 127                 tick_do_update_jiffies64(now);
 128 }
 129
 130 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 131 {
 132 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 133         /*
 134          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 135          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 136          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 137          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 138          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 139          * when we go busy again does not account too much ticks.
 140          */
 141         if (ts->tick_stopped) {
 142                 touch_softlockup_watchdog();
 143                 if (is_idle_task(current))
 144                         ts->idle_jiffies++;
 145         }
 146 #endif
 147         update_process_times(user_mode(regs));
 148         profile_tick(CPU_PROFILING);
 149 }
 150
 151 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 152 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 153 bool tick_nohz_full_running;
 154
 155 static bool can_stop_full_tick(void)
 156 {
 157         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 158
 159         if (!sched_can_stop_tick()) {
 160                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 161                 return false;
 162         }
 163
 164         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 165                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 166                 return false;
 167         }
 168
 169         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 170                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 171                 return false;
 172         }
 173
 174         /* sched_clock_tick() needs us? */
 175 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 176         /*
 177          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 178          * sched_clock_stable is set.
 179          */
 180         if (!sched_clock_stable) {
 181                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 182                 /*
 183                  * Don't allow the user to think they can get
 184                  * full NO_HZ with this machine.
 185                  */
 186                 WARN_ONCE(tick_nohz_full_running,
 187                           "NO_HZ FULL will not work with unstable sched clock");
 188                 return false;
 189         }
 190 #endif
 191
 192         return true;
 193 }
 194
 195 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now);
 196
 197 /*
 198  * Re-evaluate the need for the tick on the current CPU
 199  * and restart it if necessary.
 200  */
 201 void __tick_nohz_full_check(void)
 202 {
 203         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 204
 205         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id())) {
 206                 if (ts->tick_stopped && !is_idle_task(current)) {
 207                         if (!can_stop_full_tick())
 208                                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 209                 }
 210         }
 211 }
 212
 213 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 214 {
 215         __tick_nohz_full_check();
 216 }
 217
 218 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 219         .func = nohz_full_kick_work_func,
 220 };
 221
 222 /*
 223  * Kick the current CPU if it's full dynticks in order to force it to
 224  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 225  */
 226 void tick_nohz_full_kick(void)
 227 {
 228         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 229                 irq_work_queue(&__get_cpu_var(nohz_full_kick_work));
 230 }
 231
 232 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 233 {
 234         __tick_nohz_full_check();
 235 }
 236
 237 /*
 238  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 239  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 240  */
 241 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 242 {
 243         if (!tick_nohz_full_running)
 244                 return;
 245
 246         preempt_disable();
 247         smp_call_function_many(tick_nohz_full_mask,
 248                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 249         tick_nohz_full_kick();
 250         preempt_enable();
 251 }
 252
 253 /*
 254  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 255  * It might need the tick due to per task/process properties:
 256  * perf events, posix cpu timers, ...
 257  */
 258 void __tick_nohz_task_switch(struct task_struct *tsk)
 259 {
 260         unsigned long flags;
 261
 262         local_irq_save(flags);
 263
 264         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 265                 goto out;
 266
 267         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 268                 tick_nohz_full_kick();
 269
 270 out:
 271         local_irq_restore(flags);
 272 }
 273
 274 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 275 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 276 {
 277         int cpu;
 278
 279         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 280         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 281                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 282                 return 1;
 283         }
 284
 285         cpu = smp_processor_id();
 286         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 287                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 288                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 289         }
 290         tick_nohz_full_running = true;
 291
 292         return 1;
 293 }
 294 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 295
 296 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 297                                                  unsigned long action,
 298                                                  void *hcpu)
 299 {
 300         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 301
 302         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 303         case CPU_DOWN_PREPARE:
 304                 /*
 305                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
 306                  * we can't safely shutdown that CPU.
 307                  */
 308                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 309                         return NOTIFY_BAD;
 310                 break;
 311         }
 312         return NOTIFY_OK;
 313 }
 314
 315 /*
 316  * Worst case string length in chunks of CPU range seems 2 steps
 317  * separations: 0,2,4,6,...
 318  * This is NR_CPUS + sizeof('\0')
 319  */
 320 static char __initdata nohz_full_buf[NR_CPUS + 1];
 321
 322 static int tick_nohz_init_all(void)
 323 {
 324         int err = -1;
 325
 326 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 327         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 328                 pr_err("NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 329                 return err;
 330         }
 331         err = 0;
 332         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 333         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), tick_nohz_full_mask);
 334         tick_nohz_full_running = true;
 335 #endif
 336         return err;
 337 }
 338
 339 void __init tick_nohz_init(void)
 340 {
 341         int cpu;
 342
 343         if (!tick_nohz_full_running) {
 344                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 345                         return;
 346         }
 347
 348         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 349                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 350
 351         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 352         cpulist_scnprintf(nohz_full_buf, sizeof(nohz_full_buf), tick_nohz_full_mask);
 353         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %s.\n", nohz_full_buf);
 354 }
 355 #endif
 356
 357 /*
 358  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 359  */
 360 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 361 /*
 362  * NO HZ enabled ?
 363  */
 364 static int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 365 int tick_nohz_active  __read_mostly;
 366 /*
 367  * Enable / Disable tickless mode
 368  */
 369 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 370 {
 371         if (!strcmp(str, "off"))
 372                 tick_nohz_enabled = 0;
 373         else if (!strcmp(str, "on"))
 374                 tick_nohz_enabled = 1;
 375         else
 376                 return 0;
 377         return 1;
 378 }
 379
 380 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 381
 382 /**
 383  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 384  *
 385  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 386  *
 387  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 388  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 389  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 390  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 391  */
 392 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 393 {
 394         unsigned long flags;
 395
 396         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 397
 398         local_irq_save(flags);
 399         tick_do_update_jiffies64(now);
 400         local_irq_restore(flags);
 401
 402         touch_softlockup_watchdog();
 403 }
 404
 405 /*
 406  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 407  */
 408 static void
 409 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 410 {
 411         ktime_t delta;
 412
 413         if (ts->idle_active) {
 414                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 415                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 416                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 417                 else
 418                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 419                 ts->idle_entrytime = now;
 420         }
 421
 422         if (last_update_time)
 423                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 424
 425 }
 426
 427 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 428 {
 429         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 430         ts->idle_active = 0;
 431
 432         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 433 }
 434
 435 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 436 {
 437         ktime_t now = ktime_get();
 438
 439         ts->idle_entrytime = now;
 440         ts->idle_active = 1;
 441         sched_clock_idle_sleep_event();
 442         return now;
 443 }
 444
 445 /**
 446  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 447  * @cpu: CPU number to query
 448  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 449  * counters if NULL.
 450  *
 451  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 452  * CPU, in microseconds.
 453  *
 454  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 455  * and is as accurate as ktime_get() is.
 456  *
 457  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 458  */
 459 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 460 {
 461         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 462         ktime_t now, idle;
 463
 464         if (!tick_nohz_active)
 465                 return -1;
 466
 467         now = ktime_get();
 468         if (last_update_time) {
 469                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 470                 idle = ts->idle_sleeptime;
 471         } else {
 472                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 473                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 474
 475                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 476                 } else {
 477                         idle = ts->idle_sleeptime;
 478                 }
 479         }
 480
 481         return ktime_to_us(idle);
 482
 483 }
 484 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 485
 486 /**
 487  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 488  * @cpu: CPU number to query
 489  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 490  * counters if NULL.
 491  *
 492  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 493  * CPU, in microseconds.
 494  *
 495  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 496  * and is as accurate as ktime_get() is.
 497  *
 498  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 499  */
 500 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 501 {
 502         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 503         ktime_t now, iowait;
 504
 505         if (!tick_nohz_active)
 506                 return -1;
 507
 508         now = ktime_get();
 509         if (last_update_time) {
 510                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 511                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 512         } else {
 513                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 514                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 515
 516                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 517                 } else {
 518                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 519                 }
 520         }
 521
 522         return ktime_to_us(iowait);
 523 }
 524 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 525
 526 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 527                                          ktime_t now, int cpu)
 528 {
 529         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 530         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 531         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 532         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 533         u64 time_delta;
 534
 535         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 536         do {
 537                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 538                 last_update = last_jiffies_update;
 539                 last_jiffies = jiffies;
 540                 time_delta = timekeeping_max_deferment();
 541         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 542
 543         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) ||
 544             arch_needs_cpu(cpu) || irq_work_needs_cpu()) {
 545                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 546                 delta_jiffies = 1;
 547         } else {
 548                 /* Get the next timer wheel timer */
 549                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 550                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 551                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 552                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 553                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 554                 }
 555         }
 556
 557         /*
 558          * Do not stop the tick, if we are only one off (or less)
 559          * or if the cpu is required for RCU:
 560          */
 561         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies <= 1)
 562                 goto out;
 563
 564         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 565         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 566
 567                 /*
 568                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 569                  * give up the assignment and let it be taken by the
 570                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 571                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 572                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 573                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 574                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 575                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 576                  * limit the sleep time to the timekeeping
 577                  * max_deferement value which we retrieved
 578                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 579                  */
 580                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 581                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 582                         ts->do_timer_last = 1;
 583                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 584                         time_delta = KTIME_MAX;
 585                         ts->do_timer_last = 0;
 586                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 587                         time_delta = KTIME_MAX;
 588                 }
 589
 590 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 591                 if (!ts->inidle) {
 592                         time_delta = min(time_delta,
 593                                          scheduler_tick_max_deferment());
 594                 }
 595 #endif
 596
 597                 /*
 598                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 599                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 600                  * that there is no timer pending or at least extremely
 601                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 602                  * case we set the expiry to the end of time.
 603                  */
 604                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 605                         /*
 606                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 607                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 608                          * permitted by the current clocksource then adjust
 609                          * the time delta accordingly to ensure the
 610                          * clocksource does not wrap.
 611                          */
 612                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 613                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 614                 }
 615
 616                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 617                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 618                 else
 619                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 620
 621                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 622                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 623                         goto out;
 624
 625                 ret = expires;
 626
 627                 /*
 628                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 629                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 630                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 631                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 632                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 633                  */
 634                 if (!ts->tick_stopped) {
 635                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 636                         calc_load_enter_idle();
 637
 638                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 639                         ts->tick_stopped = 1;
 640                         trace_tick_stop(1, " ");
 641                 }
 642
 643                 /*
 644                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 645                  * in this case we simply stop the tick timer.
 646                  */
 647                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 648                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 649                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 650                         goto out;
 651                 }
 652
 653                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 654                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 655                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 656                         /* Check, if the timer was already in the past */
 657                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 658                                 goto out;
 659                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 660                                 goto out;
 661                 /*
 662                  * We are past the event already. So we crossed a
 663                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 664                  * softirq.
 665                  */
 666                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 667         }
 668         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 669 out:
 670         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 671         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 672         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 673
 674         return ret;
 675 }
 676
 677 static void tick_nohz_full_stop_tick(struct tick_sched *ts)
 678 {
 679 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 680        int cpu = smp_processor_id();
 681
 682        if (!tick_nohz_full_cpu(cpu) || is_idle_task(current))
 683                return;
 684
 685        if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 686                return;
 687
 688        if (!can_stop_full_tick())
 689                return;
 690
 691        tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 692 #endif
 693 }
 694
 695 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 696 {
 697         /*
 698          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 699          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 700          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 701          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 702          * invoked.
 703          */
 704         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 705                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 706                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 707                 return false;
 708         }
 709
 710         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 711                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 712                 return false;
 713         }
 714
 715         if (need_resched())
 716                 return false;
 717
 718         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 719                 static int ratelimit;
 720
 721                 if (ratelimit < 10 &&
 722                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 723                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 724                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 725                         ratelimit++;
 726                 }
 727                 return false;
 728         }
 729
 730         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 731                 /*
 732                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 733                  * if there are full dynticks CPUs around
 734                  */
 735                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 736                         return false;
 737                 /*
 738                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 739                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 740                  */
 741                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 742                         return false;
 743         }
 744
 745         return true;
 746 }
 747
 748 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 749 {
 750         ktime_t now, expires;
 751         int cpu = smp_processor_id();
 752
 753         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 754
 755         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 756                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 757
 758                 ts->idle_calls++;
 759
 760                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 761                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 762                         ts->idle_sleeps++;
 763                         ts->idle_expires = expires;
 764                 }
 765
 766                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 767                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 768         }
 769 }
 770
 771 /**
 772  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 773  *
 774  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 775  * Called when we start the idle loop.
 776  *
 777  * The arch is responsible of calling:
 778  *
 779  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 780  *  to sleep.
 781  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 782  */
 783 void tick_nohz_idle_enter(void)
 784 {
 785         struct tick_sched *ts;
 786
 787         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 788
 789         /*
 790          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 791          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 792          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 793          * exiting idle.
 794          */
 795         set_cpu_sd_state_idle();
 796
 797         local_irq_disable();
 798
 799         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 800         ts->inidle = 1;
 801         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 802
 803         local_irq_enable();
 804 }
 805 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_enter);
 806
 807 /**
 808  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 809  *
 810  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 811  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 812  * an RCU callback, etc...
 813  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 814  */
 815 void tick_nohz_irq_exit(void)
 816 {
 817         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 818
 819         if (ts->inidle)
 820                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 821         else
 822                 tick_nohz_full_stop_tick(ts);
 823 }
 824
 825 /**
 826  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 827  *
 828  * Called from power state control code with interrupts disabled
 829  */
 830 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 831 {
 832         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 833
 834         return ts->sleep_length;
 835 }
 836
 837 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 838 {
 839         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 840         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 841
 842         while (1) {
 843                 /* Forward the time to expire in the future */
 844                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 845
 846                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 847                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 848                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 849                         /* Check, if the timer was already in the past */
 850                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 851                                 break;
 852                 } else {
 853                         if (!tick_program_event(
 854                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 855                                 break;
 856                 }
 857                 /* Reread time and update jiffies */
 858                 now = ktime_get();
 859                 tick_do_update_jiffies64(now);
 860         }
 861 }
 862
 863 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 864 {
 865         /* Update jiffies first */
 866         tick_do_update_jiffies64(now);
 867         update_cpu_load_nohz();
 868
 869         calc_load_exit_idle();
 870         touch_softlockup_watchdog();
 871         /*
 872          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 873          */
 874         ts->tick_stopped  = 0;
 875         ts->idle_exittime = now;
 876
 877         tick_nohz_restart(ts, now);
 878 }
 879
 880 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 881 {
 882 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 883         unsigned long ticks;
 884
 885         if (vtime_accounting_enabled())
 886                 return;
 887         /*
 888          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 889          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 890          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 891          */
 892         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 893         /*
 894          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 895          */
 896         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 897                 account_idle_ticks(ticks);
 898 #endif
 899 }
 900
 901 /**
 902  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 903  *
 904  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 905  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 906  * can use RCU again after this function is called.
 907  */
 908 void tick_nohz_idle_exit(void)
 909 {
 910         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 911         ktime_t now;
 912
 913         local_irq_disable();
 914
 915         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 916
 917         ts->inidle = 0;
 918
 919         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 920                 now = ktime_get();
 921
 922         if (ts->idle_active)
 923                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
 924
 925         if (ts->tick_stopped) {
 926                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 927                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 928         }
 929
 930         local_irq_enable();
 931 }
 932 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_exit);
 933
 934 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 935 {
 936         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 937         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 938 }
 939
 940 /*
 941  * The nohz low res interrupt handler
 942  */
 943 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 944 {
 945         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 946         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 947         ktime_t now = ktime_get();
 948
 949         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 950
 951         tick_sched_do_timer(now);
 952         tick_sched_handle(ts, regs);
 953
 954         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
 955                 now = ktime_get();
 956                 tick_do_update_jiffies64(now);
 957         }
 958 }
 959
 960 /**
 961  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 962  */
 963 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 964 {
 965         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 966         ktime_t next;
 967
 968         if (!tick_nohz_active)
 969                 return;
 970
 971         local_irq_disable();
 972         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
 973                 local_irq_enable();
 974                 return;
 975         }
 976         tick_nohz_active = 1;
 977         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
 978
 979         /*
 980          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
 981          * hrtimer_forward with the highres code.
 982          */
 983         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 984         /* Get the next period */
 985         next = tick_init_jiffy_update();
 986
 987         for (;;) {
 988                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
 989                 if (!tick_program_event(next, 0))
 990                         break;
 991                 next = ktime_add(next, tick_period);
 992         }
 993         local_irq_enable();
 994 }
 995
 996 /*
 997  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
 998  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
 999  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1000  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1001  * the first place.
1002  *
1003  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1004  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1005  * when idle is left.
1006  */
1007 static void tick_nohz_kick_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1008 {
1009 #if 0
1010         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1011         ktime_t delta;
1012
1013         /*
1014          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1015          * already reached or less/equal than the tick period.
1016          */
1017         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1018         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1019                 return;
1020
1021         tick_nohz_restart(ts, now);
1022 #endif
1023 }
1024
1025 static inline void tick_check_nohz_this_cpu(void)
1026 {
1027         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1028         ktime_t now;
1029
1030         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1031                 return;
1032         now = ktime_get();
1033         if (ts->idle_active)
1034                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1035         if (ts->tick_stopped) {
1036                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1037                 tick_nohz_kick_tick(ts, now);
1038         }
1039 }
1040
1041 #else
1042
1043 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1044 static inline void tick_check_nohz_this_cpu(void) { }
1045
1046 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1047
1048 /*
1049  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1050  */
1051 void tick_check_idle(void)
1052 {
1053         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1054         tick_check_nohz_this_cpu();
1055 }
1056
1057 /*
1058  * High resolution timer specific code
1059  */
1060 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1061 /*
1062  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1063  * Called with interrupts disabled.
1064  */
1065 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1066 {
1067         struct tick_sched *ts =
1068                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1069         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1070         ktime_t now = ktime_get();
1071
1072         tick_sched_do_timer(now);
1073
1074         /*
1075          * Do not call, when we are not in irq context and have
1076          * no valid regs pointer
1077          */
1078         if (regs)
1079                 tick_sched_handle(ts, regs);
1080
1081         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1082
1083         return HRTIMER_RESTART;
1084 }
1085
1086 static int sched_skew_tick;
1087
1088 static int __init skew_tick(char *str)
1089 {
1090         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1091
1092         return 0;
1093 }
1094 early_param("skew_tick", skew_tick);
1095
1096 /**
1097  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1098  */
1099 void tick_setup_sched_timer(void)
1100 {
1101         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1102         ktime_t now = ktime_get();
1103
1104         /*
1105          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1106          */
1107         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1108         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1109
1110         /* Get the next period (per cpu) */
1111         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1112
1113         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1114         if (sched_skew_tick) {
1115                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1116                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1117                 offset *= smp_processor_id();
1118                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1119         }
1120
1121         for (;;) {
1122                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1123                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
1124                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1125                 /* Check, if the timer was already in the past */
1126                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
1127                         break;
1128                 now = ktime_get();
1129         }
1130
1131 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1132         if (tick_nohz_enabled) {
1133                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
1134                 tick_nohz_active = 1;
1135         }
1136 #endif
1137 }
1138 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1139
1140 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1141 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1142 {
1143         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1144
1145 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1146         if (ts->sched_timer.base)
1147                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1148 # endif
1149
1150         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1151 }
1152 #endif
1153
1154 /**
1155  * Async notification about clocksource changes
1156  */
1157 void tick_clock_notify(void)
1158 {
1159         int cpu;
1160
1161         for_each_possible_cpu(cpu)
1162                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1163 }
1164
1165 /*
1166  * Async notification about clock event changes
1167  */
1168 void tick_oneshot_notify(void)
1169 {
1170         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1171
1172         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1173 }
1174
1175 /**
1176  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1177  *
1178  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1179  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1180  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1181  * or runtime).
1182  */
1183 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1184 {
1185         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1186
1187         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1188                 return 0;
1189
1190         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1191                 return 0;
1192
1193         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1194                 return 0;
1195
1196         if (!allow_nohz)
1197                 return 1;
1198
1199         tick_nohz_switch_to_nohz();
1200         return 0;
1201 }