arch/s390/kernel/vtime.c

   1 /*
   2  *  arch/s390/kernel/vtime.c
   3  *    Virtual cpu timer based timer functions.
   4  *
   5  *  S390 version
   6  *    Copyright (C) 2004 IBM Deutschland Entwicklung GmbH, IBM Corporation
   7  *    Author(s): Jan Glauber <jan.glauber@de.ibm.com>
   8  */
   9
  10 #include <linux/module.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/time.h>
  13 #include <linux/delay.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/smp.h>
  16 #include <linux/types.h>
  17 #include <linux/timex.h>
  18 #include <linux/notifier.h>
  19 #include <linux/kernel_stat.h>
  20 #include <linux/rcupdate.h>
  21 #include <linux/posix-timers.h>
  22
  23 #include <asm/s390_ext.h>
  24 #include <asm/timer.h>
  25 #include <asm/irq_regs.h>
  26 #include <asm/cputime.h>
  27
  28 static ext_int_info_t ext_int_info_timer;
  29
  30 static DEFINE_PER_CPU(struct vtimer_queue, virt_cpu_timer);
  31
  32 DEFINE_PER_CPU(struct s390_idle_data, s390_idle) = {
  33         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(s390_idle.lock)
  34 };
  35
  36 static inline __u64 get_vtimer(void)
  37 {
  38         __u64 timer;
  39
  40         asm volatile("STPT %0" : "=m" (timer));
  41         return timer;
  42 }
  43
  44 static inline void set_vtimer(__u64 expires)
  45 {
  46         __u64 timer;
  47
  48         asm volatile ("  STPT %0\n"  /* Store current cpu timer value */
  49                       "  SPT %1"     /* Set new value immediatly afterwards */
  50                       : "=m" (timer) : "m" (expires) );
  51         S390_lowcore.system_timer += S390_lowcore.last_update_timer - timer;
  52         S390_lowcore.last_update_timer = expires;
  53 }
  54
  55 /*
  56  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
  57  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
  58  */
  59 static void do_account_vtime(struct task_struct *tsk, int hardirq_offset)
  60 {
  61         struct thread_info *ti = task_thread_info(tsk);
  62         __u64 timer, clock, user, system, steal;
  63
  64         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
  65         clock = S390_lowcore.last_update_clock;
  66         asm volatile ("  STPT %0\n"    /* Store current cpu timer value */
  67                       "  STCK %1"      /* Store current tod clock value */
  68                       : "=m" (S390_lowcore.last_update_timer),
  69                         "=m" (S390_lowcore.last_update_clock) );
  70         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
  71         S390_lowcore.steal_timer += S390_lowcore.last_update_clock - clock;
  72
  73         user = S390_lowcore.user_timer - ti->user_timer;
  74         S390_lowcore.steal_timer -= user;
  75         ti->user_timer = S390_lowcore.user_timer;
  76         account_user_time(tsk, user, user);
  77
  78         system = S390_lowcore.system_timer - ti->system_timer;
  79         S390_lowcore.steal_timer -= system;
  80         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
  81         account_system_time(tsk, hardirq_offset, system, system);
  82
  83         steal = S390_lowcore.steal_timer;
  84         if ((s64) steal > 0) {
  85                 S390_lowcore.steal_timer = 0;
  86                 account_steal_time(steal);
  87         }
  88 }
  89
  90 void account_vtime(struct task_struct *prev, struct task_struct *next)
  91 {
  92         struct thread_info *ti;
  93
  94         do_account_vtime(prev, 0);
  95         ti = task_thread_info(prev);
  96         ti->user_timer = S390_lowcore.user_timer;
  97         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
  98         ti = task_thread_info(next);
  99         S390_lowcore.user_timer = ti->user_timer;
 100         S390_lowcore.system_timer = ti->system_timer;
 101 }
 102
 103 void account_process_tick(struct task_struct *tsk, int user_tick)
 104 {
 105         do_account_vtime(tsk, HARDIRQ_OFFSET);
 106 }
 107
 108 /*
 109  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
 110  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
 111  */
 112 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
 113 {
 114         struct thread_info *ti = task_thread_info(tsk);
 115         __u64 timer, system;
 116
 117         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
 118         S390_lowcore.last_update_timer = get_vtimer();
 119         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
 120
 121         system = S390_lowcore.system_timer - ti->system_timer;
 122         S390_lowcore.steal_timer -= system;
 123         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
 124         account_system_time(tsk, 0, system, system);
 125 }
 126 EXPORT_SYMBOL_GPL(account_system_vtime);
 127
 128 void vtime_start_cpu(void)
 129 {
 130         struct s390_idle_data *idle = &__get_cpu_var(s390_idle);
 131         struct vtimer_queue *vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 132         __u64 idle_time, expires;
 133
 134         /* Account time spent with enabled wait psw loaded as idle time. */
 135         idle_time = S390_lowcore.int_clock - idle->idle_enter;
 136         account_idle_time(idle_time);
 137         S390_lowcore.steal_timer +=
 138                 idle->idle_enter - S390_lowcore.last_update_clock;
 139         S390_lowcore.last_update_clock = S390_lowcore.int_clock;
 140
 141         /* Account system time spent going idle. */
 142         S390_lowcore.system_timer += S390_lowcore.last_update_timer - vq->idle;
 143         S390_lowcore.last_update_timer = S390_lowcore.async_enter_timer;
 144
 145         /* Restart vtime CPU timer */
 146         if (vq->do_spt) {
 147                 /* Program old expire value but first save progress. */
 148                 expires = vq->idle - S390_lowcore.async_enter_timer;
 149                 expires += get_vtimer();
 150                 set_vtimer(expires);
 151         } else {
 152                 /* Don't account the CPU timer delta while the cpu was idle. */
 153                 vq->elapsed -= vq->idle - S390_lowcore.async_enter_timer;
 154         }
 155
 156         spin_lock(&idle->lock);
 157         idle->idle_time += idle_time;
 158         idle->idle_enter = 0ULL;
 159         idle->idle_count++;
 160         spin_unlock(&idle->lock);
 161 }
 162
 163 void vtime_stop_cpu(void)
 164 {
 165         struct s390_idle_data *idle = &__get_cpu_var(s390_idle);
 166         struct vtimer_queue *vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 167         psw_t psw;
 168
 169         /* Wait for external, I/O or machine check interrupt. */
 170         psw.mask = psw_kernel_bits | PSW_MASK_WAIT | PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
 171
 172         /* Check if the CPU timer needs to be reprogrammed. */
 173         if (vq->do_spt) {
 174                 __u64 vmax = VTIMER_MAX_SLICE;
 175                 /*
 176                  * The inline assembly is equivalent to
 177                  *      vq->idle = get_cpu_timer();
 178                  *      set_cpu_timer(VTIMER_MAX_SLICE);
 179                  *      idle->idle_enter = get_clock();
 180                  *      __load_psw_mask(psw_kernel_bits | PSW_MASK_WAIT |
 181                  *                         PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT);
 182                  * The difference is that the inline assembly makes sure that
 183                  * the last three instruction are stpt, stck and lpsw in that
 184                  * order. This is done to increase the precision.
 185                  */
 186                 asm volatile(
 187 #ifndef CONFIG_64BIT
 188                         "       basr    1,0\n"
 189                         "0:     ahi     1,1f-0b\n"
 190                         "       st      1,4(%2)\n"
 191 #else /* CONFIG_64BIT */
 192                         "       larl    1,1f\n"
 193                         "       stg     1,8(%2)\n"
 194 #endif /* CONFIG_64BIT */
 195                         "       stpt    0(%4)\n"
 196                         "       spt     0(%5)\n"
 197                         "       stck    0(%3)\n"
 198 #ifndef CONFIG_64BIT
 199                         "       lpsw    0(%2)\n"
 200 #else /* CONFIG_64BIT */
 201                         "       lpswe   0(%2)\n"
 202 #endif /* CONFIG_64BIT */
 203                         "1:"
 204                         : "=m" (idle->idle_enter), "=m" (vq->idle)
 205                         : "a" (&psw), "a" (&idle->idle_enter),
 206                           "a" (&vq->idle), "a" (&vmax), "m" (vmax), "m" (psw)
 207                         : "memory", "cc", "1");
 208         } else {
 209                 /*
 210                  * The inline assembly is equivalent to
 211                  *      vq->idle = get_cpu_timer();
 212                  *      idle->idle_enter = get_clock();
 213                  *      __load_psw_mask(psw_kernel_bits | PSW_MASK_WAIT |
 214                  *                         PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT);
 215                  * The difference is that the inline assembly makes sure that
 216                  * the last three instruction are stpt, stck and lpsw in that
 217                  * order. This is done to increase the precision.
 218                  */
 219                 asm volatile(
 220 #ifndef CONFIG_64BIT
 221                         "       basr    1,0\n"
 222                         "0:     ahi     1,1f-0b\n"
 223                         "       st      1,4(%2)\n"
 224 #else /* CONFIG_64BIT */
 225                         "       larl    1,1f\n"
 226                         "       stg     1,8(%2)\n"
 227 #endif /* CONFIG_64BIT */
 228                         "       stpt    0(%4)\n"
 229                         "       stck    0(%3)\n"
 230 #ifndef CONFIG_64BIT
 231                         "       lpsw    0(%2)\n"
 232 #else /* CONFIG_64BIT */
 233                         "       lpswe   0(%2)\n"
 234 #endif /* CONFIG_64BIT */
 235                         "1:"
 236                         : "=m" (idle->idle_enter), "=m" (vq->idle)
 237                         : "a" (&psw), "a" (&idle->idle_enter),
 238                           "a" (&vq->idle), "m" (psw)
 239                         : "memory", "cc", "1");
 240         }
 241 }
 242
 243 cputime64_t s390_get_idle_time(int cpu)
 244 {
 245         struct s390_idle_data *idle;
 246         unsigned long long now, idle_time, idle_enter;
 247
 248         idle = &per_cpu(s390_idle, cpu);
 249         spin_lock(&idle->lock);
 250         now = get_clock();
 251         idle_time = 0;
 252         idle_enter = idle->idle_enter;
 253         if (idle_enter != 0ULL && idle_enter < now)
 254                 idle_time = now - idle_enter;
 255         spin_unlock(&idle->lock);
 256         return idle_time;
 257 }
 258
 259 /*
 260  * Sorted add to a list. List is linear searched until first bigger
 261  * element is found.
 262  */
 263 static void list_add_sorted(struct vtimer_list *timer, struct list_head *head)
 264 {
 265         struct vtimer_list *event;
 266
 267         list_for_each_entry(event, head, entry) {
 268                 if (event->expires > timer->expires) {
 269                         list_add_tail(&timer->entry, &event->entry);
 270                         return;
 271                 }
 272         }
 273         list_add_tail(&timer->entry, head);
 274 }
 275
 276 /*
 277  * Do the callback functions of expired vtimer events.
 278  * Called from within the interrupt handler.
 279  */
 280 static void do_callbacks(struct list_head *cb_list)
 281 {
 282         struct vtimer_queue *vq;
 283         struct vtimer_list *event, *tmp;
 284
 285         if (list_empty(cb_list))
 286                 return;
 287
 288         vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 289
 290         list_for_each_entry_safe(event, tmp, cb_list, entry) {
 291                 list_del_init(&event->entry);
 292                 (event->function)(event->data);
 293                 if (event->interval) {
 294                         /* Recharge interval timer */
 295                         event->expires = event->interval + vq->elapsed;
 296                         spin_lock(&vq->lock);
 297                         list_add_sorted(event, &vq->list);
 298                         spin_unlock(&vq->lock);
 299                 }
 300         }
 301 }
 302
 303 /*
 304  * Handler for the virtual CPU timer.
 305  */
 306 static void do_cpu_timer_interrupt(__u16 error_code)
 307 {
 308         struct vtimer_queue *vq;
 309         struct vtimer_list *event, *tmp;
 310         struct list_head cb_list;       /* the callback queue */
 311         __u64 elapsed, next;
 312
 313         INIT_LIST_HEAD(&cb_list);
 314         vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 315
 316         /* walk timer list, fire all expired events */
 317         spin_lock(&vq->lock);
 318
 319         elapsed = vq->elapsed + (vq->timer - S390_lowcore.async_enter_timer);
 320         BUG_ON((s64) elapsed < 0);
 321         vq->elapsed = 0;
 322         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &vq->list, entry) {
 323                 if (event->expires < elapsed)
 324                         /* move expired timer to the callback queue */
 325                         list_move_tail(&event->entry, &cb_list);
 326                 else
 327                         event->expires -= elapsed;
 328         }
 329         spin_unlock(&vq->lock);
 330
 331         vq->do_spt = list_empty(&cb_list);
 332         do_callbacks(&cb_list);
 333
 334         /* next event is first in list */
 335         next = VTIMER_MAX_SLICE;
 336         spin_lock(&vq->lock);
 337         if (!list_empty(&vq->list)) {
 338                 event = list_first_entry(&vq->list, struct vtimer_list, entry);
 339                 next = event->expires;
 340         } else
 341                 vq->do_spt = 0;
 342         spin_unlock(&vq->lock);
 343         /*
 344          * To improve precision add the time spent by the
 345          * interrupt handler to the elapsed time.
 346          * Note: CPU timer counts down and we got an interrupt,
 347          *       the current content is negative
 348          */
 349         elapsed = S390_lowcore.async_enter_timer - get_vtimer();
 350         set_vtimer(next - elapsed);
 351         vq->timer = next - elapsed;
 352         vq->elapsed = elapsed;
 353 }
 354
 355 void init_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 356 {
 357         timer->function = NULL;
 358         INIT_LIST_HEAD(&timer->entry);
 359 }
 360 EXPORT_SYMBOL(init_virt_timer);
 361
 362 static inline int vtimer_pending(struct vtimer_list *timer)
 363 {
 364         return (!list_empty(&timer->entry));
 365 }
 366
 367 /*
 368  * this function should only run on the specified CPU
 369  */
 370 static void internal_add_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 371 {
 372         struct vtimer_queue *vq;
 373         unsigned long flags;
 374         __u64 left, expires;
 375
 376         vq = &per_cpu(virt_cpu_timer, timer->cpu);
 377         spin_lock_irqsave(&vq->lock, flags);
 378
 379         BUG_ON(timer->cpu != smp_processor_id());
 380
 381         if (list_empty(&vq->list)) {
 382                 /* First timer on this cpu, just program it. */
 383                 list_add(&timer->entry, &vq->list);
 384                 set_vtimer(timer->expires);
 385                 vq->timer = timer->expires;
 386                 vq->elapsed = 0;
 387         } else {
 388                 /* Check progress of old timers. */
 389                 expires = timer->expires;
 390                 left = get_vtimer();
 391                 if (likely((s64) expires < (s64) left)) {
 392                         /* The new timer expires before the current timer. */
 393                         set_vtimer(expires);
 394                         vq->elapsed += vq->timer - left;
 395                         vq->timer = expires;
 396                 } else {
 397                         vq->elapsed += vq->timer - left;
 398                         vq->timer = left;
 399                 }
 400                 /* Insert new timer into per cpu list. */
 401                 timer->expires += vq->elapsed;
 402                 list_add_sorted(timer, &vq->list);
 403         }
 404
 405         spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 406         /* release CPU acquired in prepare_vtimer or mod_virt_timer() */
 407         put_cpu();
 408 }
 409
 410 static inline void prepare_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 411 {
 412         BUG_ON(!timer->function);
 413         BUG_ON(!timer->expires || timer->expires > VTIMER_MAX_SLICE);
 414         BUG_ON(vtimer_pending(timer));
 415         timer->cpu = get_cpu();
 416 }
 417
 418 /*
 419  * add_virt_timer - add an oneshot virtual CPU timer
 420  */
 421 void add_virt_timer(void *new)
 422 {
 423         struct vtimer_list *timer;
 424
 425         timer = (struct vtimer_list *)new;
 426         prepare_vtimer(timer);
 427         timer->interval = 0;
 428         internal_add_vtimer(timer);
 429 }
 430 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer);
 431
 432 /*
 433  * add_virt_timer_int - add an interval virtual CPU timer
 434  */
 435 void add_virt_timer_periodic(void *new)
 436 {
 437         struct vtimer_list *timer;
 438
 439         timer = (struct vtimer_list *)new;
 440         prepare_vtimer(timer);
 441         timer->interval = timer->expires;
 442         internal_add_vtimer(timer);
 443 }
 444 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer_periodic);
 445
 446 int __mod_vtimer(struct vtimer_list *timer, __u64 expires, int periodic)
 447 {
 448         struct vtimer_queue *vq;
 449         unsigned long flags;
 450         int cpu;
 451
 452         BUG_ON(!timer->function);
 453         BUG_ON(!expires || expires > VTIMER_MAX_SLICE);
 454
 455         if (timer->expires == expires && vtimer_pending(timer))
 456                 return 1;
 457
 458         cpu = get_cpu();
 459         vq = &per_cpu(virt_cpu_timer, cpu);
 460
 461         /* disable interrupts before test if timer is pending */
 462         spin_lock_irqsave(&vq->lock, flags);
 463
 464         /* if timer isn't pending add it on the current CPU */
 465         if (!vtimer_pending(timer)) {
 466                 spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 467
 468                 if (periodic)
 469                         timer->interval = expires;
 470                 else
 471                         timer->interval = 0;
 472                 timer->expires = expires;
 473                 timer->cpu = cpu;
 474                 internal_add_vtimer(timer);
 475                 return 0;
 476         }
 477
 478         /* check if we run on the right CPU */
 479         BUG_ON(timer->cpu != cpu);
 480
 481         list_del_init(&timer->entry);
 482         timer->expires = expires;
 483         if (periodic)
 484                 timer->interval = expires;
 485
 486         /* the timer can't expire anymore so we can release the lock */
 487         spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 488         internal_add_vtimer(timer);
 489         return 1;
 490 }
 491
 492 /*
 493  * If we change a pending timer the function must be called on the CPU
 494  * where the timer is running on.
 495  *
 496  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 497  */
 498 int mod_virt_timer(struct vtimer_list *timer, __u64 expires)
 499 {
 500         return __mod_vtimer(timer, expires, 0);
 501 }
 502 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer);
 503
 504 /*
 505  * If we change a pending timer the function must be called on the CPU
 506  * where the timer is running on.
 507  *
 508  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 509  */
 510 int mod_virt_timer_periodic(struct vtimer_list *timer, __u64 expires)
 511 {
 512         return __mod_vtimer(timer, expires, 1);
 513 }
 514 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer_periodic);
 515
 516 /*
 517  * delete a virtual timer
 518  *
 519  * returns whether the deleted timer was pending (1) or not (0)
 520  */
 521 int del_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 522 {
 523         unsigned long flags;
 524         struct vtimer_queue *vq;
 525
 526         /* check if timer is pending */
 527         if (!vtimer_pending(timer))
 528                 return 0;
 529
 530         vq = &per_cpu(virt_cpu_timer, timer->cpu);
 531         spin_lock_irqsave(&vq->lock, flags);
 532
 533         /* we don't interrupt a running timer, just let it expire! */
 534         list_del_init(&timer->entry);
 535
 536         spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 537         return 1;
 538 }
 539 EXPORT_SYMBOL(del_virt_timer);
 540
 541 /*
 542  * Start the virtual CPU timer on the current CPU.
 543  */
 544 void init_cpu_vtimer(void)
 545 {
 546         struct vtimer_queue *vq;
 547
 548         /* initialize per cpu vtimer structure */
 549         vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 550         INIT_LIST_HEAD(&vq->list);
 551         spin_lock_init(&vq->lock);
 552
 553         /* enable cpu timer interrupts */
 554         __ctl_set_bit(0,10);
 555 }
 556
 557 void __init vtime_init(void)
 558 {
 559         /* request the cpu timer external interrupt */
 560         if (register_early_external_interrupt(0x1005, do_cpu_timer_interrupt,
 561                                               &ext_int_info_timer) != 0)
 562                 panic("Couldn't request external interrupt 0x1005");
 563
 564         /* Enable cpu timer interrupts on the boot cpu. */
 565         init_cpu_vtimer();
 566 }
 567