kernel/time/tick-sched.c

   1 /*
   2  *  linux/kernel/time/tick-sched.c
   3  *
   4  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
   5  *  Copyright(C) 2005-2007, Red Hat, Inc., Ingo Molnar
   6  *  Copyright(C) 2006-2007  Timesys Corp., Thomas Gleixner
   7  *
   8  *  No idle tick implementation for low and high resolution timers
   9  *
  10  *  Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar
  11  *
  12  *  Distribute under GPLv2.
  13  */
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/err.h>
  16 #include <linux/hrtimer.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/kernel_stat.h>
  19 #include <linux/percpu.h>
  20 #include <linux/profile.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/irq_work.h>
  24 #include <linux/posix-timers.h>
  25 #include <linux/perf_event.h>
  26
  27 #include <asm/irq_regs.h>
  28
  29 #include "tick-internal.h"
  30
  31 #include <trace/events/timer.h>
  32
  33 /*
  34  * Per cpu nohz control structure
  35  */
  36 DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  37
  38 /*
  39  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  40  */
  41 static ktime_t last_jiffies_update;
  42
  43 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  44 {
  45         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  46 }
  47
  48 /*
  49  * Must be called with interrupts disabled !
  50  */
  51 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  52 {
  53         unsigned long ticks = 0;
  54         ktime_t delta;
  55
  56         /*
  57          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  58          */
  59         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  60         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  61                 return;
  62
  63         /* Reevalute with jiffies_lock held */
  64         write_seqlock(&jiffies_lock);
  65
  66         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  67         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  68
  69                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  70                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  71                                                 tick_period);
  72
  73                 /* Slow path for long timeouts */
  74                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  75                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  76
  77                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  78
  79                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  80                                                            incr * ticks);
  81                 }
  82                 do_timer(++ticks);
  83
  84                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  85                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  86         }
  87         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  88 }
  89
  90 /*
  91  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  92  */
  93 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  94 {
  95         ktime_t period;
  96
  97         write_seqlock(&jiffies_lock);
  98         /* Did we start the jiffies update yet ? */
  99         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 100                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 101         period = last_jiffies_update;
 102         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 103         return period;
 104 }
 105
 106
 107 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 108 {
 109         int cpu = smp_processor_id();
 110
 111 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 112         /*
 113          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 114          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 115          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 116          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 117          * jiffies_lock.
 118          */
 119         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 120             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 121                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 122 #endif
 123
 124         /* Check, if the jiffies need an update */
 125         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 126                 tick_do_update_jiffies64(now);
 127 }
 128
 129 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 130 {
 131 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 132         /*
 133          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 134          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 135          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 136          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 137          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 138          * when we go busy again does not account too much ticks.
 139          */
 140         if (ts->tick_stopped) {
 141                 touch_softlockup_watchdog();
 142                 if (is_idle_task(current))
 143                         ts->idle_jiffies++;
 144         }
 145 #endif
 146         update_process_times(user_mode(regs));
 147         profile_tick(CPU_PROFILING);
 148 }
 149
 150 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 151 static cpumask_var_t nohz_full_mask;
 152 bool have_nohz_full_mask;
 153
 154 static bool can_stop_full_tick(void)
 155 {
 156         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 157
 158         if (!sched_can_stop_tick()) {
 159                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 160                 return false;
 161         }
 162
 163         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 164                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 165                 return false;
 166         }
 167
 168         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 169                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 170                 return false;
 171         }
 172
 173         /* sched_clock_tick() needs us? */
 174 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 175         /*
 176          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 177          * sched_clock_stable is set.
 178          */
 179         if (!sched_clock_stable) {
 180                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 181                 /*
 182                  * Don't allow the user to think they can get
 183                  * full NO_HZ with this machine.
 184                  */
 185                 WARN_ONCE(1, "NO_HZ FULL will not work with unstable sched clock");
 186                 return false;
 187         }
 188 #endif
 189
 190         return true;
 191 }
 192
 193 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now);
 194
 195 /*
 196  * Re-evaluate the need for the tick on the current CPU
 197  * and restart it if necessary.
 198  */
 199 void tick_nohz_full_check(void)
 200 {
 201         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 202
 203         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id())) {
 204                 if (ts->tick_stopped && !is_idle_task(current)) {
 205                         if (!can_stop_full_tick())
 206                                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 207                 }
 208         }
 209 }
 210
 211 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 212 {
 213         tick_nohz_full_check();
 214 }
 215
 216 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 217         .func = nohz_full_kick_work_func,
 218 };
 219
 220 /*
 221  * Kick the current CPU if it's full dynticks in order to force it to
 222  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 223  */
 224 void tick_nohz_full_kick(void)
 225 {
 226         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 227                 irq_work_queue(&__get_cpu_var(nohz_full_kick_work));
 228 }
 229
 230 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 231 {
 232         tick_nohz_full_check();
 233 }
 234
 235 /*
 236  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 237  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 238  */
 239 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 240 {
 241         if (!have_nohz_full_mask)
 242                 return;
 243
 244         preempt_disable();
 245         smp_call_function_many(nohz_full_mask,
 246                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 247         preempt_enable();
 248 }
 249
 250 /*
 251  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 252  * It might need the tick due to per task/process properties:
 253  * perf events, posix cpu timers, ...
 254  */
 255 void tick_nohz_task_switch(struct task_struct *tsk)
 256 {
 257         unsigned long flags;
 258
 259         local_irq_save(flags);
 260
 261         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 262                 goto out;
 263
 264         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 265                 tick_nohz_full_kick();
 266
 267 out:
 268         local_irq_restore(flags);
 269 }
 270
 271 int tick_nohz_full_cpu(int cpu)
 272 {
 273         if (!have_nohz_full_mask)
 274                 return 0;
 275
 276         return cpumask_test_cpu(cpu, nohz_full_mask);
 277 }
 278
 279 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 280 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 281 {
 282         int cpu;
 283
 284         alloc_bootmem_cpumask_var(&nohz_full_mask);
 285         if (cpulist_parse(str, nohz_full_mask) < 0) {
 286                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 287                 return 1;
 288         }
 289
 290         cpu = smp_processor_id();
 291         if (cpumask_test_cpu(cpu, nohz_full_mask)) {
 292                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 293                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz_full_mask);
 294         }
 295         have_nohz_full_mask = true;
 296
 297         return 1;
 298 }
 299 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 300
 301 static int __cpuinit tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 302                                                  unsigned long action,
 303                                                  void *hcpu)
 304 {
 305         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 306
 307         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 308         case CPU_DOWN_PREPARE:
 309                 /*
 310                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
 311                  * we can't safely shutdown that CPU.
 312                  */
 313                 if (have_nohz_full_mask && tick_do_timer_cpu == cpu)
 314                         return -EINVAL;
 315                 break;
 316         }
 317         return NOTIFY_OK;
 318 }
 319
 320 /*
 321  * Worst case string length in chunks of CPU range seems 2 steps
 322  * separations: 0,2,4,6,...
 323  * This is NR_CPUS + sizeof('\0')
 324  */
 325 static char __initdata nohz_full_buf[NR_CPUS + 1];
 326
 327 static int tick_nohz_init_all(void)
 328 {
 329         int err = -1;
 330
 331 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 332         if (!alloc_cpumask_var(&nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 333                 pr_err("NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 334                 return err;
 335         }
 336         err = 0;
 337         cpumask_setall(nohz_full_mask);
 338         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), nohz_full_mask);
 339         have_nohz_full_mask = true;
 340 #endif
 341         return err;
 342 }
 343
 344 void __init tick_nohz_init(void)
 345 {
 346         int cpu;
 347
 348         if (!have_nohz_full_mask) {
 349                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 350                         return;
 351         }
 352
 353         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 354
 355         /* Make sure full dynticks CPU are also RCU nocbs */
 356         for_each_cpu(cpu, nohz_full_mask) {
 357                 if (!rcu_is_nocb_cpu(cpu)) {
 358                         pr_warning("NO_HZ: CPU %d is not RCU nocb: "
 359                                    "cleared from nohz_full range", cpu);
 360                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz_full_mask);
 361                 }
 362         }
 363
 364         cpulist_scnprintf(nohz_full_buf, sizeof(nohz_full_buf), nohz_full_mask);
 365         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %s.\n", nohz_full_buf);
 366 }
 367 #else
 368 #define have_nohz_full_mask (0)
 369 #endif
 370
 371 /*
 372  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 373  */
 374 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 375 /*
 376  * NO HZ enabled ?
 377  */
 378 int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 379
 380 /*
 381  * Enable / Disable tickless mode
 382  */
 383 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 384 {
 385         if (!strcmp(str, "off"))
 386                 tick_nohz_enabled = 0;
 387         else if (!strcmp(str, "on"))
 388                 tick_nohz_enabled = 1;
 389         else
 390                 return 0;
 391         return 1;
 392 }
 393
 394 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 395
 396 /**
 397  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 398  *
 399  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 400  *
 401  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 402  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 403  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 404  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 405  */
 406 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 407 {
 408         int cpu = smp_processor_id();
 409         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 410         unsigned long flags;
 411
 412         ts->idle_waketime = now;
 413
 414         local_irq_save(flags);
 415         tick_do_update_jiffies64(now);
 416         local_irq_restore(flags);
 417
 418         touch_softlockup_watchdog();
 419 }
 420
 421 /*
 422  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 423  */
 424 static void
 425 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 426 {
 427         ktime_t delta;
 428
 429         if (ts->idle_active) {
 430                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 431                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 432                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 433                 else
 434                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 435                 ts->idle_entrytime = now;
 436         }
 437
 438         if (last_update_time)
 439                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 440
 441 }
 442
 443 static void tick_nohz_stop_idle(int cpu, ktime_t now)
 444 {
 445         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 446
 447         update_ts_time_stats(cpu, ts, now, NULL);
 448         ts->idle_active = 0;
 449
 450         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 451 }
 452
 453 static ktime_t tick_nohz_start_idle(int cpu, struct tick_sched *ts)
 454 {
 455         ktime_t now = ktime_get();
 456
 457         ts->idle_entrytime = now;
 458         ts->idle_active = 1;
 459         sched_clock_idle_sleep_event();
 460         return now;
 461 }
 462
 463 /**
 464  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 465  * @cpu: CPU number to query
 466  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 467  * counters if NULL.
 468  *
 469  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 470  * CPU, in microseconds.
 471  *
 472  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 473  * and is as accurate as ktime_get() is.
 474  *
 475  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 476  */
 477 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 478 {
 479         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 480         ktime_t now, idle;
 481
 482         if (!tick_nohz_enabled)
 483                 return -1;
 484
 485         now = ktime_get();
 486         if (last_update_time) {
 487                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 488                 idle = ts->idle_sleeptime;
 489         } else {
 490                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 491                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 492
 493                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 494                 } else {
 495                         idle = ts->idle_sleeptime;
 496                 }
 497         }
 498
 499         return ktime_to_us(idle);
 500
 501 }
 502 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 503
 504 /**
 505  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 506  * @cpu: CPU number to query
 507  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 508  * counters if NULL.
 509  *
 510  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 511  * CPU, in microseconds.
 512  *
 513  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 514  * and is as accurate as ktime_get() is.
 515  *
 516  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 517  */
 518 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 519 {
 520         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 521         ktime_t now, iowait;
 522
 523         if (!tick_nohz_enabled)
 524                 return -1;
 525
 526         now = ktime_get();
 527         if (last_update_time) {
 528                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 529                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 530         } else {
 531                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 532                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 533
 534                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 535                 } else {
 536                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 537                 }
 538         }
 539
 540         return ktime_to_us(iowait);
 541 }
 542 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 543
 544 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 545                                          ktime_t now, int cpu)
 546 {
 547         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 548         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 549         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 550         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 551         u64 time_delta;
 552
 553         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 554         do {
 555                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 556                 last_update = last_jiffies_update;
 557                 last_jiffies = jiffies;
 558                 time_delta = timekeeping_max_deferment();
 559         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 560
 561         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) ||
 562             arch_needs_cpu(cpu) || irq_work_needs_cpu()) {
 563                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 564                 delta_jiffies = 1;
 565         } else {
 566                 /* Get the next timer wheel timer */
 567                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 568                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 569                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 570                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 571                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 572                 }
 573         }
 574
 575         /*
 576          * Do not stop the tick, if we are only one off (or less)
 577          * or if the cpu is required for RCU:
 578          */
 579         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies <= 1)
 580                 goto out;
 581
 582         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 583         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 584
 585                 /*
 586                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 587                  * give up the assignment and let it be taken by the
 588                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 589                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 590                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 591                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 592                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 593                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 594                  * limit the sleep time to the timekeeping
 595                  * max_deferement value which we retrieved
 596                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 597                  */
 598                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 599                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 600                         ts->do_timer_last = 1;
 601                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 602                         time_delta = KTIME_MAX;
 603                         ts->do_timer_last = 0;
 604                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 605                         time_delta = KTIME_MAX;
 606                 }
 607
 608 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 609                 if (!ts->inidle) {
 610                         time_delta = min(time_delta,
 611                                          scheduler_tick_max_deferment());
 612                 }
 613 #endif
 614
 615                 /*
 616                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 617                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 618                  * that there is no timer pending or at least extremely
 619                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 620                  * case we set the expiry to the end of time.
 621                  */
 622                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 623                         /*
 624                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 625                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 626                          * permitted by the current clocksource then adjust
 627                          * the time delta accordingly to ensure the
 628                          * clocksource does not wrap.
 629                          */
 630                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 631                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 632                 }
 633
 634                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 635                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 636                 else
 637                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 638
 639                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 640                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 641                         goto out;
 642
 643                 ret = expires;
 644
 645                 /*
 646                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 647                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 648                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 649                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 650                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 651                  */
 652                 if (!ts->tick_stopped) {
 653                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 654                         calc_load_enter_idle();
 655
 656                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 657                         ts->tick_stopped = 1;
 658                         trace_tick_stop(1, " ");
 659                 }
 660
 661                 /*
 662                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 663                  * in this case we simply stop the tick timer.
 664                  */
 665                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 666                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 667                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 668                         goto out;
 669                 }
 670
 671                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 672                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 673                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 674                         /* Check, if the timer was already in the past */
 675                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 676                                 goto out;
 677                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 678                                 goto out;
 679                 /*
 680                  * We are past the event already. So we crossed a
 681                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 682                  * softirq.
 683                  */
 684                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 685         }
 686         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 687 out:
 688         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 689         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 690         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 691
 692         return ret;
 693 }
 694
 695 static void tick_nohz_full_stop_tick(struct tick_sched *ts)
 696 {
 697 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 698        int cpu = smp_processor_id();
 699
 700        if (!tick_nohz_full_cpu(cpu) || is_idle_task(current))
 701                return;
 702
 703        if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 704                return;
 705
 706        if (!can_stop_full_tick())
 707                return;
 708
 709        tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 710 #endif
 711 }
 712
 713 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 714 {
 715         /*
 716          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 717          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 718          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 719          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 720          * invoked.
 721          */
 722         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 723                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 724                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 725                 return false;
 726         }
 727
 728         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
 729                 return false;
 730
 731         if (need_resched())
 732                 return false;
 733
 734         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 735                 static int ratelimit;
 736
 737                 if (ratelimit < 10 &&
 738                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 739                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 740                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 741                         ratelimit++;
 742                 }
 743                 return false;
 744         }
 745
 746         if (have_nohz_full_mask) {
 747                 /*
 748                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 749                  * if there are full dynticks CPUs around
 750                  */
 751                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 752                         return false;
 753                 /*
 754                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 755                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 756                  */
 757                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 758                         return false;
 759         }
 760
 761         return true;
 762 }
 763
 764 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 765 {
 766         ktime_t now, expires;
 767         int cpu = smp_processor_id();
 768
 769         now = tick_nohz_start_idle(cpu, ts);
 770
 771         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 772                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 773
 774                 ts->idle_calls++;
 775
 776                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 777                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 778                         ts->idle_sleeps++;
 779                         ts->idle_expires = expires;
 780                 }
 781
 782                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 783                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 784         }
 785 }
 786
 787 /**
 788  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 789  *
 790  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 791  * Called when we start the idle loop.
 792  *
 793  * The arch is responsible of calling:
 794  *
 795  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 796  *  to sleep.
 797  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 798  */
 799 void tick_nohz_idle_enter(void)
 800 {
 801         struct tick_sched *ts;
 802
 803         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 804
 805         /*
 806          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 807          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 808          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 809          * exiting idle.
 810          */
 811         set_cpu_sd_state_idle();
 812
 813         local_irq_disable();
 814
 815         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 816         /*
 817          * set ts->inidle unconditionally. even if the system did not
 818          * switch to nohz mode the cpu frequency governers rely on the
 819          * update of the idle time accounting in tick_nohz_start_idle().
 820          */
 821         ts->inidle = 1;
 822         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 823
 824         local_irq_enable();
 825 }
 826 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_enter);
 827
 828 /**
 829  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 830  *
 831  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 832  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 833  * an RCU callback, etc...
 834  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 835  */
 836 void tick_nohz_irq_exit(void)
 837 {
 838         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 839
 840         if (ts->inidle) {
 841                 /* Cancel the timer because CPU already waken up from the C-states*/
 842                 menu_hrtimer_cancel();
 843                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 844         } else {
 845                 tick_nohz_full_stop_tick(ts);
 846         }
 847 }
 848
 849 /**
 850  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 851  *
 852  * Called from power state control code with interrupts disabled
 853  */
 854 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 855 {
 856         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 857
 858         return ts->sleep_length;
 859 }
 860
 861 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 862 {
 863         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 864         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 865
 866         while (1) {
 867                 /* Forward the time to expire in the future */
 868                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 869
 870                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 871                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 872                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 873                         /* Check, if the timer was already in the past */
 874                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 875                                 break;
 876                 } else {
 877                         if (!tick_program_event(
 878                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 879                                 break;
 880                 }
 881                 /* Reread time and update jiffies */
 882                 now = ktime_get();
 883                 tick_do_update_jiffies64(now);
 884         }
 885 }
 886
 887 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 888 {
 889         /* Update jiffies first */
 890         tick_do_update_jiffies64(now);
 891         update_cpu_load_nohz();
 892
 893         calc_load_exit_idle();
 894         touch_softlockup_watchdog();
 895         /*
 896          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 897          */
 898         ts->tick_stopped  = 0;
 899         ts->idle_exittime = now;
 900
 901         tick_nohz_restart(ts, now);
 902 }
 903
 904 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 905 {
 906 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 907         unsigned long ticks;
 908
 909         if (vtime_accounting_enabled())
 910                 return;
 911         /*
 912          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 913          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 914          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 915          */
 916         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 917         /*
 918          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 919          */
 920         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 921                 account_idle_ticks(ticks);
 922 #endif
 923 }
 924
 925 /**
 926  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 927  *
 928  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 929  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 930  * can use RCU again after this function is called.
 931  */
 932 void tick_nohz_idle_exit(void)
 933 {
 934         int cpu = smp_processor_id();
 935         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 936         ktime_t now;
 937
 938         local_irq_disable();
 939
 940         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 941
 942         ts->inidle = 0;
 943
 944         /* Cancel the timer because CPU already waken up from the C-states*/
 945         menu_hrtimer_cancel();
 946         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 947                 now = ktime_get();
 948
 949         if (ts->idle_active)
 950                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
 951
 952         if (ts->tick_stopped) {
 953                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 954                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 955         }
 956
 957         local_irq_enable();
 958 }
 959 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_exit);
 960
 961 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 962 {
 963         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 964         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 965 }
 966
 967 /*
 968  * The nohz low res interrupt handler
 969  */
 970 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 971 {
 972         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 973         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 974         ktime_t now = ktime_get();
 975
 976         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 977
 978         tick_sched_do_timer(now);
 979         tick_sched_handle(ts, regs);
 980
 981         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
 982                 now = ktime_get();
 983                 tick_do_update_jiffies64(now);
 984         }
 985 }
 986
 987 /**
 988  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 989  */
 990 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 991 {
 992         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 993         ktime_t next;
 994
 995         if (!tick_nohz_enabled)
 996                 return;
 997
 998         local_irq_disable();
 999         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
1000                 local_irq_enable();
1001                 return;
1002         }
1003
1004         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
1005
1006         /*
1007          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1008          * hrtimer_forward with the highres code.
1009          */
1010         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1011         /* Get the next period */
1012         next = tick_init_jiffy_update();
1013
1014         for (;;) {
1015                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1016                 if (!tick_program_event(next, 0))
1017                         break;
1018                 next = ktime_add(next, tick_period);
1019         }
1020         local_irq_enable();
1021 }
1022
1023 /*
1024  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1025  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1026  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1027  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1028  * the first place.
1029  *
1030  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1031  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1032  * when idle is left.
1033  */
1034 static void tick_nohz_kick_tick(int cpu, ktime_t now)
1035 {
1036 #if 0
1037         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1038
1039         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1040         ktime_t delta;
1041
1042         /*
1043          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1044          * already reached or less/equal than the tick period.
1045          */
1046         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1047         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1048                 return;
1049
1050         tick_nohz_restart(ts, now);
1051 #endif
1052 }
1053
1054 static inline void tick_check_nohz(int cpu)
1055 {
1056         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1057         ktime_t now;
1058
1059         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1060                 return;
1061         now = ktime_get();
1062         if (ts->idle_active)
1063                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
1064         if (ts->tick_stopped) {
1065                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1066                 tick_nohz_kick_tick(cpu, now);
1067         }
1068 }
1069
1070 #else
1071
1072 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1073 static inline void tick_check_nohz(int cpu) { }
1074
1075 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1076
1077 /*
1078  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1079  */
1080 void tick_check_idle(int cpu)
1081 {
1082         tick_check_oneshot_broadcast(cpu);
1083         tick_check_nohz(cpu);
1084 }
1085
1086 /*
1087  * High resolution timer specific code
1088  */
1089 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1090 /*
1091  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1092  * Called with interrupts disabled.
1093  */
1094 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1095 {
1096         struct tick_sched *ts =
1097                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1098         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1099         ktime_t now = ktime_get();
1100
1101         tick_sched_do_timer(now);
1102
1103         /*
1104          * Do not call, when we are not in irq context and have
1105          * no valid regs pointer
1106          */
1107         if (regs)
1108                 tick_sched_handle(ts, regs);
1109
1110         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1111
1112         return HRTIMER_RESTART;
1113 }
1114
1115 static int sched_skew_tick;
1116
1117 static int __init skew_tick(char *str)
1118 {
1119         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1120
1121         return 0;
1122 }
1123 early_param("skew_tick", skew_tick);
1124
1125 /**
1126  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1127  */
1128 void tick_setup_sched_timer(void)
1129 {
1130         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1131         ktime_t now = ktime_get();
1132
1133         /*
1134          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1135          */
1136         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1137         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1138
1139         /* Get the next period (per cpu) */
1140         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1141
1142         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1143         if (sched_skew_tick) {
1144                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1145                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1146                 offset *= smp_processor_id();
1147                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1148         }
1149
1150         for (;;) {
1151                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1152                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
1153                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1154                 /* Check, if the timer was already in the past */
1155                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
1156                         break;
1157                 now = ktime_get();
1158         }
1159
1160 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1161         if (tick_nohz_enabled)
1162                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
1163 #endif
1164 }
1165 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1166
1167 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1168 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1169 {
1170         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1171
1172 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1173         if (ts->sched_timer.base)
1174                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1175 # endif
1176
1177         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1178 }
1179 #endif
1180
1181 /**
1182  * Async notification about clocksource changes
1183  */
1184 void tick_clock_notify(void)
1185 {
1186         int cpu;
1187
1188         for_each_possible_cpu(cpu)
1189                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1190 }
1191
1192 /*
1193  * Async notification about clock event changes
1194  */
1195 void tick_oneshot_notify(void)
1196 {
1197         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1198
1199         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1200 }
1201
1202 /**
1203  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1204  *
1205  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1206  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1207  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1208  * or runtime).
1209  */
1210 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1211 {
1212         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1213
1214         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1215                 return 0;
1216
1217         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1218                 return 0;
1219
1220         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1221                 return 0;
1222
1223         if (!allow_nohz)
1224                 return 1;
1225
1226         tick_nohz_switch_to_nohz();
1227         return 0;
1228 }