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
  25 #include <asm/irq_regs.h>
  26
  27 #include "tick-internal.h"
  28
  29 /*
  30  * Per cpu nohz control structure
  31  */
  32 DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  33
  34 /*
  35  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by xtime_lock.
  36  */
  37 static ktime_t last_jiffies_update;
  38
  39 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  40 {
  41         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  42 }
  43
  44 /*
  45  * Must be called with interrupts disabled !
  46  */
  47 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  48 {
  49         unsigned long ticks = 0;
  50         ktime_t delta;
  51
  52         /*
  53          * Do a quick check without holding xtime_lock:
  54          */
  55         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  56         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  57                 return;
  58
  59         /* Reevalute with xtime_lock held */
  60         write_seqlock(&xtime_lock);
  61
  62         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  63         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  64
  65                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  66                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  67                                                 tick_period);
  68
  69                 /* Slow path for long timeouts */
  70                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  71                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  72
  73                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  74
  75                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  76                                                            incr * ticks);
  77                 }
  78                 do_timer(++ticks);
  79
  80                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  81                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  82         }
  83         write_sequnlock(&xtime_lock);
  84 }
  85
  86 /*
  87  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  88  */
  89 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  90 {
  91         ktime_t period;
  92
  93         write_seqlock(&xtime_lock);
  94         /* Did we start the jiffies update yet ? */
  95         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
  96                 last_jiffies_update = tick_next_period;
  97         period = last_jiffies_update;
  98         write_sequnlock(&xtime_lock);
  99         return period;
 100 }
 101
 102 /*
 103  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 104  */
 105 #ifdef CONFIG_NO_HZ
 106 /*
 107  * NO HZ enabled ?
 108  */
 109 int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 110
 111 /*
 112  * Enable / Disable tickless mode
 113  */
 114 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 115 {
 116         if (!strcmp(str, "off"))
 117                 tick_nohz_enabled = 0;
 118         else if (!strcmp(str, "on"))
 119                 tick_nohz_enabled = 1;
 120         else
 121                 return 0;
 122         return 1;
 123 }
 124
 125 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 126
 127 /**
 128  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 129  *
 130  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 131  *
 132  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 133  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 134  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 135  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 136  */
 137 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 138 {
 139         int cpu = smp_processor_id();
 140         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 141         unsigned long flags;
 142
 143         ts->idle_waketime = now;
 144
 145         local_irq_save(flags);
 146         tick_do_update_jiffies64(now);
 147         local_irq_restore(flags);
 148
 149         touch_softlockup_watchdog();
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 154  */
 155 static void
 156 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 157 {
 158         ktime_t delta;
 159
 160         if (ts->idle_active) {
 161                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 162                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 163                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 164                 else
 165                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 166                 ts->idle_entrytime = now;
 167         }
 168
 169         if (last_update_time)
 170                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 171
 172 }
 173
 174 static void tick_nohz_stop_idle(int cpu, ktime_t now)
 175 {
 176         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 177
 178         update_ts_time_stats(cpu, ts, now, NULL);
 179         ts->idle_active = 0;
 180
 181         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 182 }
 183
 184 static ktime_t tick_nohz_start_idle(int cpu, struct tick_sched *ts)
 185 {
 186         ktime_t now = ktime_get();
 187
 188         ts->idle_entrytime = now;
 189         ts->idle_active = 1;
 190         sched_clock_idle_sleep_event();
 191         return now;
 192 }
 193
 194 /**
 195  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 196  * @cpu: CPU number to query
 197  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 198  * counters if NULL.
 199  *
 200  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 201  * CPU, in microseconds.
 202  *
 203  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 204  * and is as accurate as ktime_get() is.
 205  *
 206  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 207  */
 208 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 209 {
 210         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 211         ktime_t now, idle;
 212
 213         if (!tick_nohz_enabled)
 214                 return -1;
 215
 216         now = ktime_get();
 217         if (last_update_time) {
 218                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 219                 idle = ts->idle_sleeptime;
 220         } else {
 221                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 222                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 223
 224                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 225                 } else {
 226                         idle = ts->idle_sleeptime;
 227                 }
 228         }
 229
 230         return ktime_to_us(idle);
 231
 232 }
 233 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 234
 235 /**
 236  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 237  * @cpu: CPU number to query
 238  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 239  * counters if NULL.
 240  *
 241  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 242  * CPU, in microseconds.
 243  *
 244  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 245  * and is as accurate as ktime_get() is.
 246  *
 247  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 248  */
 249 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 250 {
 251         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 252         ktime_t now, iowait;
 253
 254         if (!tick_nohz_enabled)
 255                 return -1;
 256
 257         now = ktime_get();
 258         if (last_update_time) {
 259                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 260                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 261         } else {
 262                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 263                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 264
 265                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 266                 } else {
 267                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 268                 }
 269         }
 270
 271         return ktime_to_us(iowait);
 272 }
 273 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 274
 275 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 276                                          ktime_t now, int cpu)
 277 {
 278         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 279         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 280         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 281         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 282         u64 time_delta;
 283
 284         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 285         do {
 286                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 287                 last_update = last_jiffies_update;
 288                 last_jiffies = jiffies;
 289                 time_delta = timekeeping_max_deferment();
 290         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 291
 292         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) ||
 293             arch_needs_cpu(cpu) || irq_work_needs_cpu()) {
 294                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 295                 delta_jiffies = 1;
 296         } else {
 297                 /* Get the next timer wheel timer */
 298                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 299                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 300                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 301                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 302                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 303                 }
 304         }
 305         /*
 306          * Do not stop the tick, if we are only one off
 307          * or if the cpu is required for rcu
 308          */
 309         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies == 1)
 310                 goto out;
 311
 312         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 313         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 314
 315                 /*
 316                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 317                  * give up the assignment and let it be taken by the
 318                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 319                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 320                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 321                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 322                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 323                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 324                  * limit the sleep time to the timekeeping
 325                  * max_deferement value which we retrieved
 326                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 327                  */
 328                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 329                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 330                         ts->do_timer_last = 1;
 331                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 332                         time_delta = KTIME_MAX;
 333                         ts->do_timer_last = 0;
 334                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 335                         time_delta = KTIME_MAX;
 336                 }
 337
 338                 /*
 339                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 340                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 341                  * that there is no timer pending or at least extremely
 342                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 343                  * case we set the expiry to the end of time.
 344                  */
 345                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 346                         /*
 347                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 348                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 349                          * permitted by the current clocksource then adjust
 350                          * the time delta accordingly to ensure the
 351                          * clocksource does not wrap.
 352                          */
 353                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 354                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 355                 }
 356
 357                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 358                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 359                 else
 360                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 361
 362                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 363                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 364                         goto out;
 365
 366                 ret = expires;
 367
 368                 /*
 369                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 370                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 371                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 372                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 373                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 374                  */
 375                 if (!ts->tick_stopped) {
 376                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 377                         calc_load_enter_idle();
 378
 379                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 380                         ts->tick_stopped = 1;
 381                 }
 382
 383                 /*
 384                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 385                  * in this case we simply stop the tick timer.
 386                  */
 387                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 388                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 389                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 390                         goto out;
 391                 }
 392
 393                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 394                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 395                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 396                         /* Check, if the timer was already in the past */
 397                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 398                                 goto out;
 399                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 400                                 goto out;
 401                 /*
 402                  * We are past the event already. So we crossed a
 403                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 404                  * softirq.
 405                  */
 406                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 407         }
 408         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 409 out:
 410         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 411         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 412         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 413
 414         return ret;
 415 }
 416
 417 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 418 {
 419         /*
 420          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 421          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 422          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 423          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 424          * invoked.
 425          */
 426         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 427                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 428                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 429         }
 430
 431         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
 432                 return false;
 433
 434         if (need_resched())
 435                 return false;
 436
 437         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 438                 static int ratelimit;
 439
 440                 if (ratelimit < 10 &&
 441                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 442                         printk(KERN_ERR "NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 443                                (unsigned int) local_softirq_pending());
 444                         ratelimit++;
 445                 }
 446                 return false;
 447         }
 448
 449         return true;
 450 }
 451
 452 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 453 {
 454         ktime_t now, expires;
 455         int cpu = smp_processor_id();
 456
 457         now = tick_nohz_start_idle(cpu, ts);
 458
 459         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 460                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 461
 462                 ts->idle_calls++;
 463
 464                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 465                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 466                         ts->idle_sleeps++;
 467                         ts->idle_expires = expires;
 468                 }
 469
 470                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 471                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 472         }
 473 }
 474
 475 /**
 476  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 477  *
 478  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 479  * Called when we start the idle loop.
 480  *
 481  * The arch is responsible of calling:
 482  *
 483  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 484  *  to sleep.
 485  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 486  */
 487 void tick_nohz_idle_enter(void)
 488 {
 489         struct tick_sched *ts;
 490
 491         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 492
 493         /*
 494          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 495          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 496          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 497          * exiting idle.
 498          */
 499         set_cpu_sd_state_idle();
 500
 501         local_irq_disable();
 502
 503         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 504         /*
 505          * set ts->inidle unconditionally. even if the system did not
 506          * switch to nohz mode the cpu frequency governers rely on the
 507          * update of the idle time accounting in tick_nohz_start_idle().
 508          */
 509         ts->inidle = 1;
 510         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 511
 512         local_irq_enable();
 513 }
 514
 515 /**
 516  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 517  *
 518  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 519  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 520  * an RCU callback, etc...
 521  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 522  */
 523 void tick_nohz_irq_exit(void)
 524 {
 525         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 526
 527         if (!ts->inidle)
 528                 return;
 529
 530         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 531 }
 532
 533 /**
 534  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 535  *
 536  * Called from power state control code with interrupts disabled
 537  */
 538 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 539 {
 540         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 541
 542         return ts->sleep_length;
 543 }
 544
 545 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 546 {
 547         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 548         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 549
 550         while (1) {
 551                 /* Forward the time to expire in the future */
 552                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 553
 554                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 555                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 556                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 557                         /* Check, if the timer was already in the past */
 558                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 559                                 break;
 560                 } else {
 561                         if (!tick_program_event(
 562                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 563                                 break;
 564                 }
 565                 /* Reread time and update jiffies */
 566                 now = ktime_get();
 567                 tick_do_update_jiffies64(now);
 568         }
 569 }
 570
 571 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 572 {
 573         /* Update jiffies first */
 574         tick_do_update_jiffies64(now);
 575         update_cpu_load_nohz();
 576
 577         calc_load_exit_idle();
 578         touch_softlockup_watchdog();
 579         /*
 580          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 581          */
 582         ts->tick_stopped  = 0;
 583         ts->idle_exittime = now;
 584
 585         tick_nohz_restart(ts, now);
 586 }
 587
 588 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 589 {
 590 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
 591         unsigned long ticks;
 592         /*
 593          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 594          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 595          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 596          */
 597         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 598         /*
 599          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 600          */
 601         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 602                 account_idle_ticks(ticks);
 603 #endif
 604 }
 605
 606 /**
 607  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 608  *
 609  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 610  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 611  * can use RCU again after this function is called.
 612  */
 613 void tick_nohz_idle_exit(void)
 614 {
 615         int cpu = smp_processor_id();
 616         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 617         ktime_t now;
 618
 619         local_irq_disable();
 620
 621         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 622
 623         ts->inidle = 0;
 624
 625         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 626                 now = ktime_get();
 627
 628         if (ts->idle_active)
 629                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
 630
 631         if (ts->tick_stopped) {
 632                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 633                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 634         }
 635
 636         local_irq_enable();
 637 }
 638
 639 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 640 {
 641         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 642         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 643 }
 644
 645 /*
 646  * The nohz low res interrupt handler
 647  */
 648 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 649 {
 650         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 651         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 652         int cpu = smp_processor_id();
 653         ktime_t now = ktime_get();
 654
 655         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 656
 657         /*
 658          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 659          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 660          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 661          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 662          * xtime_lock.
 663          */
 664         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE))
 665                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 666
 667         /* Check, if the jiffies need an update */
 668         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 669                 tick_do_update_jiffies64(now);
 670
 671         /*
 672          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 673          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 674          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 675          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
 676          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
 677          * do when we go busy again does not account too much ticks.
 678          */
 679         if (ts->tick_stopped) {
 680                 touch_softlockup_watchdog();
 681                 ts->idle_jiffies++;
 682         }
 683
 684         update_process_times(user_mode(regs));
 685         profile_tick(CPU_PROFILING);
 686
 687         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
 688                 now = ktime_get();
 689                 tick_do_update_jiffies64(now);
 690         }
 691 }
 692
 693 /**
 694  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 695  */
 696 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 697 {
 698         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 699         ktime_t next;
 700
 701         if (!tick_nohz_enabled)
 702                 return;
 703
 704         local_irq_disable();
 705         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
 706                 local_irq_enable();
 707                 return;
 708         }
 709
 710         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
 711
 712         /*
 713          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
 714          * hrtimer_forward with the highres code.
 715          */
 716         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 717         /* Get the next period */
 718         next = tick_init_jiffy_update();
 719
 720         for (;;) {
 721                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
 722                 if (!tick_program_event(next, 0))
 723                         break;
 724                 next = ktime_add(next, tick_period);
 725         }
 726         local_irq_enable();
 727 }
 728
 729 /*
 730  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
 731  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
 732  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
 733  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
 734  * the first place.
 735  *
 736  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
 737  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
 738  * when idle is left.
 739  */
 740 static void tick_nohz_kick_tick(int cpu, ktime_t now)
 741 {
 742 #if 0
 743         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
 744
 745         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 746         ktime_t delta;
 747
 748         /*
 749          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
 750          * already reached or less/equal than the tick period.
 751          */
 752         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
 753         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
 754                 return;
 755
 756         tick_nohz_restart(ts, now);
 757 #endif
 758 }
 759
 760 static inline void tick_check_nohz(int cpu)
 761 {
 762         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 763         ktime_t now;
 764
 765         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
 766                 return;
 767         now = ktime_get();
 768         if (ts->idle_active)
 769                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
 770         if (ts->tick_stopped) {
 771                 tick_nohz_update_jiffies(now);
 772                 tick_nohz_kick_tick(cpu, now);
 773         }
 774 }
 775
 776 #else
 777
 778 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
 779 static inline void tick_check_nohz(int cpu) { }
 780
 781 #endif /* NO_HZ */
 782
 783 /*
 784  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
 785  */
 786 void tick_check_idle(int cpu)
 787 {
 788         tick_check_oneshot_broadcast(cpu);
 789         tick_check_nohz(cpu);
 790 }
 791
 792 /*
 793  * High resolution timer specific code
 794  */
 795 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
 796 /*
 797  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
 798  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
 799  */
 800 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
 801 {
 802         struct tick_sched *ts =
 803                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
 804         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 805         ktime_t now = ktime_get();
 806         int cpu = smp_processor_id();
 807
 808 #ifdef CONFIG_NO_HZ
 809         /*
 810          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 811          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 812          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 813          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 814          * xtime_lock.
 815          */
 816         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE))
 817                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 818 #endif
 819
 820         /* Check, if the jiffies need an update */
 821         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 822                 tick_do_update_jiffies64(now);
 823
 824         /*
 825          * Do not call, when we are not in irq context and have
 826          * no valid regs pointer
 827          */
 828         if (regs) {
 829                 /*
 830                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 831                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
 832                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
 833                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 834                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 835                  * when we go busy again does not account too much ticks.
 836                  */
 837                 if (ts->tick_stopped) {
 838                         touch_softlockup_watchdog();
 839                         if (is_idle_task(current))
 840                                 ts->idle_jiffies++;
 841                 }
 842                 update_process_times(user_mode(regs));
 843                 profile_tick(CPU_PROFILING);
 844         }
 845
 846         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
 847
 848         return HRTIMER_RESTART;
 849 }
 850
 851 static int sched_skew_tick;
 852
 853 static int __init skew_tick(char *str)
 854 {
 855         get_option(&str, &sched_skew_tick);
 856
 857         return 0;
 858 }
 859 early_param("skew_tick", skew_tick);
 860
 861 /**
 862  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
 863  */
 864 void tick_setup_sched_timer(void)
 865 {
 866         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 867         ktime_t now = ktime_get();
 868
 869         /*
 870          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
 871          */
 872         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 873         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
 874
 875         /* Get the next period (per cpu) */
 876         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
 877
 878         /* Offset the tick to avert xtime_lock contention. */
 879         if (sched_skew_tick) {
 880                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
 881                 do_div(offset, num_possible_cpus());
 882                 offset *= smp_processor_id();
 883                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
 884         }
 885
 886         for (;;) {
 887                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 888                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 889                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 890                 /* Check, if the timer was already in the past */
 891                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 892                         break;
 893                 now = ktime_get();
 894         }
 895
 896 #ifdef CONFIG_NO_HZ
 897         if (tick_nohz_enabled)
 898                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
 899 #endif
 900 }
 901 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
 902
 903 #if defined CONFIG_NO_HZ || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
 904 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
 905 {
 906         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 907
 908 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
 909         if (ts->sched_timer.base)
 910                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 911 # endif
 912
 913         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
 914 }
 915 #endif
 916
 917 /**
 918  * Async notification about clocksource changes
 919  */
 920 void tick_clock_notify(void)
 921 {
 922         int cpu;
 923
 924         for_each_possible_cpu(cpu)
 925                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
 926 }
 927
 928 /*
 929  * Async notification about clock event changes
 930  */
 931 void tick_oneshot_notify(void)
 932 {
 933         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 934
 935         set_bit(0, &ts->check_clocks);
 936 }
 937
 938 /**
 939  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
 940  *
 941  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
 942  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
 943  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
 944  * or runtime).
 945  */
 946 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
 947 {
 948         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 949
 950         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
 951                 return 0;
 952
 953         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
 954                 return 0;
 955
 956         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
 957                 return 0;
 958
 959         if (!allow_nohz)
 960                 return 1;
 961
 962         tick_nohz_switch_to_nohz();
 963         return 0;
 964 }