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