kernel/time/tick-sched.c

   1 /*
   2  *  linux/kernel/time/tick-sched.c
   3  *
   4  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
   5  *  Copyright(C) 2005-2007, Red Hat, Inc., Ingo Molnar
   6  *  Copyright(C) 2006-2007  Timesys Corp., Thomas Gleixner
   7  *
   8  *  No idle tick implementation for low and high resolution timers
   9  *
  10  *  Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar
  11  *
  12  *  Distribute under GPLv2.
  13  */
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/err.h>
  16 #include <linux/hrtimer.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/kernel_stat.h>
  19 #include <linux/percpu.h>
  20 #include <linux/profile.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/irq_work.h>
  24 #include <linux/posix-timers.h>
  25 #include <linux/perf_event.h>
  26 #include <linux/context_tracking.h>
  27
  28 #include <asm/irq_regs.h>
  29
  30 #include "tick-internal.h"
  31
  32 #include <trace/events/timer.h>
  33
  34 /*
  35  * Per cpu nohz control structure
  36  */
  37 DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  38
  39 /*
  40  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  41  */
  42 static ktime_t last_jiffies_update;
  43
  44 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  45 {
  46         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  47 }
  48
  49 /*
  50  * Must be called with interrupts disabled !
  51  */
  52 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  53 {
  54         unsigned long ticks = 0;
  55         ktime_t delta;
  56
  57         /*
  58          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  59          */
  60         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  61         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  62                 return;
  63
  64         /* Reevalute with jiffies_lock held */
  65         write_seqlock(&jiffies_lock);
  66
  67         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  68         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  69
  70                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  71                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  72                                                 tick_period);
  73
  74                 /* Slow path for long timeouts */
  75                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  76                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  77
  78                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  79
  80                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  81                                                            incr * ticks);
  82                 }
  83                 do_timer(++ticks);
  84
  85                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  86                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  87         } else {
  88                 write_sequnlock(&jiffies_lock);
  89                 return;
  90         }
  91         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  92         update_wall_time();
  93 }
  94
  95 /*
  96  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  97  */
  98 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  99 {
 100         ktime_t period;
 101
 102         write_seqlock(&jiffies_lock);
 103         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 104         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 105                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 106         period = last_jiffies_update;
 107         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 108         return period;
 109 }
 110
 111
 112 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 113 {
 114         int cpu = smp_processor_id();
 115
 116 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 117         /*
 118          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 119          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 120          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 121          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 122          * jiffies_lock.
 123          */
 124         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 125             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 126                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 127 #endif
 128
 129         /* Check, if the jiffies need an update */
 130         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 131                 tick_do_update_jiffies64(now);
 132 }
 133
 134 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 135 {
 136 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 137         /*
 138          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 139          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 140          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 141          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 142          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 143          * when we go busy again does not account too much ticks.
 144          */
 145         if (ts->tick_stopped) {
 146                 touch_softlockup_watchdog();
 147                 if (is_idle_task(current))
 148                         ts->idle_jiffies++;
 149         }
 150 #endif
 151         update_process_times(user_mode(regs));
 152         profile_tick(CPU_PROFILING);
 153 }
 154
 155 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 156 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 157 cpumask_var_t housekeeping_mask;
 158 bool tick_nohz_full_running;
 159
 160 static bool can_stop_full_tick(void)
 161 {
 162         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 163
 164         if (!sched_can_stop_tick()) {
 165                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 166                 return false;
 167         }
 168
 169         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 170                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 171                 return false;
 172         }
 173
 174         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 175                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 176                 return false;
 177         }
 178
 179         /* sched_clock_tick() needs us? */
 180 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 181         /*
 182          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 183          * sched_clock_stable is set.
 184          */
 185         if (!sched_clock_stable()) {
 186                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 187                 /*
 188                  * Don't allow the user to think they can get
 189                  * full NO_HZ with this machine.
 190                  */
 191                 WARN_ONCE(tick_nohz_full_running,
 192                           "NO_HZ FULL will not work with unstable sched clock");
 193                 return false;
 194         }
 195 #endif
 196
 197         return true;
 198 }
 199
 200 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now);
 201
 202 /*
 203  * Re-evaluate the need for the tick on the current CPU
 204  * and restart it if necessary.
 205  */
 206 void __tick_nohz_full_check(void)
 207 {
 208         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 209
 210         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id())) {
 211                 if (ts->tick_stopped && !is_idle_task(current)) {
 212                         if (!can_stop_full_tick())
 213                                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 214                 }
 215         }
 216 }
 217
 218 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 219 {
 220         __tick_nohz_full_check();
 221 }
 222
 223 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 224         .func = nohz_full_kick_work_func,
 225 };
 226
 227 /*
 228  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
 229  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 230  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
 231  * is NMI safe.
 232  */
 233 void tick_nohz_full_kick(void)
 234 {
 235         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 236                 return;
 237
 238         irq_work_queue(&__get_cpu_var(nohz_full_kick_work));
 239 }
 240
 241 /*
 242  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
 243  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 244  */
 245 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
 246 {
 247         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 248                 return;
 249
 250         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
 251 }
 252
 253 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 254 {
 255         __tick_nohz_full_check();
 256 }
 257
 258 /*
 259  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 260  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 261  */
 262 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 263 {
 264         if (!tick_nohz_full_running)
 265                 return;
 266
 267         preempt_disable();
 268         smp_call_function_many(tick_nohz_full_mask,
 269                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 270         tick_nohz_full_kick();
 271         preempt_enable();
 272 }
 273
 274 /*
 275  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 276  * It might need the tick due to per task/process properties:
 277  * perf events, posix cpu timers, ...
 278  */
 279 void __tick_nohz_task_switch(struct task_struct *tsk)
 280 {
 281         unsigned long flags;
 282
 283         local_irq_save(flags);
 284
 285         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 286                 goto out;
 287
 288         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 289                 tick_nohz_full_kick();
 290
 291 out:
 292         local_irq_restore(flags);
 293 }
 294
 295 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 296 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 297 {
 298         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 299         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 300                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 301                 free_bootmem_cpumask_var(tick_nohz_full_mask);
 302                 return 1;
 303         }
 304         tick_nohz_full_running = true;
 305
 306         return 1;
 307 }
 308 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 309
 310 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 311                                                  unsigned long action,
 312                                                  void *hcpu)
 313 {
 314         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 315
 316         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 317         case CPU_DOWN_PREPARE:
 318                 /*
 319                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
 320                  * we can't safely shutdown that CPU.
 321                  */
 322                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 323                         return NOTIFY_BAD;
 324                 break;
 325         }
 326         return NOTIFY_OK;
 327 }
 328
 329 /*
 330  * Worst case string length in chunks of CPU range seems 2 steps
 331  * separations: 0,2,4,6,...
 332  * This is NR_CPUS + sizeof('\0')
 333  */
 334 static char __initdata nohz_full_buf[NR_CPUS + 1];
 335
 336 static int tick_nohz_init_all(void)
 337 {
 338         int err = -1;
 339
 340 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 341         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 342                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 343                 return err;
 344         }
 345         err = 0;
 346         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 347         tick_nohz_full_running = true;
 348 #endif
 349         return err;
 350 }
 351
 352 void __init tick_nohz_init(void)
 353 {
 354         int cpu;
 355
 356         if (!tick_nohz_full_running) {
 357                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 358                         return;
 359         }
 360
 361         if (!alloc_cpumask_var(&housekeeping_mask, GFP_KERNEL)) {
 362                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate not-full dynticks cpumask\n");
 363                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 364                 tick_nohz_full_running = false;
 365                 return;
 366         }
 367
 368         /*
 369          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
 370          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
 371          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
 372          */
 373         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 374                 pr_warning("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't "
 375                            "support irq work self-IPIs\n");
 376                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 377                 cpumask_copy(housekeeping_mask, cpu_possible_mask);
 378                 tick_nohz_full_running = false;
 379                 return;
 380         }
 381
 382         cpu = smp_processor_id();
 383
 384         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 385                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 386                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 387         }
 388
 389         cpumask_andnot(housekeeping_mask,
 390                        cpu_possible_mask, tick_nohz_full_mask);
 391
 392         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 393                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 394
 395         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 396         cpulist_scnprintf(nohz_full_buf, sizeof(nohz_full_buf), tick_nohz_full_mask);
 397         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %s.\n", nohz_full_buf);
 398 }
 399 #endif
 400
 401 /*
 402  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 403  */
 404 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 405 /*
 406  * NO HZ enabled ?
 407  */
 408 static int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 409 int tick_nohz_active  __read_mostly;
 410 /*
 411  * Enable / Disable tickless mode
 412  */
 413 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 414 {
 415         if (!strcmp(str, "off"))
 416                 tick_nohz_enabled = 0;
 417         else if (!strcmp(str, "on"))
 418                 tick_nohz_enabled = 1;
 419         else
 420                 return 0;
 421         return 1;
 422 }
 423
 424 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 425
 426 /**
 427  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 428  *
 429  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 430  *
 431  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 432  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 433  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 434  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 435  */
 436 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 437 {
 438         unsigned long flags;
 439
 440         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 441
 442         local_irq_save(flags);
 443         tick_do_update_jiffies64(now);
 444         local_irq_restore(flags);
 445
 446         touch_softlockup_watchdog();
 447 }
 448
 449 /*
 450  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 451  */
 452 static void
 453 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 454 {
 455         ktime_t delta;
 456
 457         if (ts->idle_active) {
 458                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 459                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 460                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 461                 else
 462                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 463                 ts->idle_entrytime = now;
 464         }
 465
 466         if (last_update_time)
 467                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 468
 469 }
 470
 471 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 472 {
 473         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 474         ts->idle_active = 0;
 475
 476         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 477 }
 478
 479 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 480 {
 481         ktime_t now = ktime_get();
 482
 483         ts->idle_entrytime = now;
 484         ts->idle_active = 1;
 485         sched_clock_idle_sleep_event();
 486         return now;
 487 }
 488
 489 /**
 490  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 491  * @cpu: CPU number to query
 492  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 493  * counters if NULL.
 494  *
 495  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 496  * CPU, in microseconds.
 497  *
 498  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 499  * and is as accurate as ktime_get() is.
 500  *
 501  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 502  */
 503 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 504 {
 505         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 506         ktime_t now, idle;
 507
 508         if (!tick_nohz_active)
 509                 return -1;
 510
 511         now = ktime_get();
 512         if (last_update_time) {
 513                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 514                 idle = ts->idle_sleeptime;
 515         } else {
 516                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 517                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 518
 519                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 520                 } else {
 521                         idle = ts->idle_sleeptime;
 522                 }
 523         }
 524
 525         return ktime_to_us(idle);
 526
 527 }
 528 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 529
 530 /**
 531  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 532  * @cpu: CPU number to query
 533  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 534  * counters if NULL.
 535  *
 536  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 537  * CPU, in microseconds.
 538  *
 539  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 540  * and is as accurate as ktime_get() is.
 541  *
 542  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 543  */
 544 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 545 {
 546         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 547         ktime_t now, iowait;
 548
 549         if (!tick_nohz_active)
 550                 return -1;
 551
 552         now = ktime_get();
 553         if (last_update_time) {
 554                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 555                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 556         } else {
 557                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 558                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 559
 560                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 561                 } else {
 562                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 563                 }
 564         }
 565
 566         return ktime_to_us(iowait);
 567 }
 568 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 569
 570 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 571                                          ktime_t now, int cpu)
 572 {
 573         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 574         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 575         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 576         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 577         u64 time_delta;
 578
 579         time_delta = timekeeping_max_deferment();
 580
 581         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 582         do {
 583                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 584                 last_update = last_jiffies_update;
 585                 last_jiffies = jiffies;
 586         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 587
 588         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) ||
 589             arch_needs_cpu() || irq_work_needs_cpu()) {
 590                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 591                 delta_jiffies = 1;
 592         } else {
 593                 /* Get the next timer wheel timer */
 594                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 595                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 596                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 597                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 598                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 599                 }
 600         }
 601
 602         /*
 603          * Do not stop the tick, if we are only one off (or less)
 604          * or if the cpu is required for RCU:
 605          */
 606         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies <= 1)
 607                 goto out;
 608
 609         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 610         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 611
 612                 /*
 613                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 614                  * give up the assignment and let it be taken by the
 615                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 616                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 617                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 618                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 619                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 620                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 621                  * limit the sleep time to the timekeeping
 622                  * max_deferement value which we retrieved
 623                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 624                  */
 625                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 626                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 627                         ts->do_timer_last = 1;
 628                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 629                         time_delta = KTIME_MAX;
 630                         ts->do_timer_last = 0;
 631                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 632                         time_delta = KTIME_MAX;
 633                 }
 634
 635 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 636                 if (!ts->inidle) {
 637                         time_delta = min(time_delta,
 638                                          scheduler_tick_max_deferment());
 639                 }
 640 #endif
 641
 642                 /*
 643                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 644                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 645                  * that there is no timer pending or at least extremely
 646                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 647                  * case we set the expiry to the end of time.
 648                  */
 649                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 650                         /*
 651                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 652                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 653                          * permitted by the current clocksource then adjust
 654                          * the time delta accordingly to ensure the
 655                          * clocksource does not wrap.
 656                          */
 657                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 658                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 659                 }
 660
 661                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 662                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 663                 else
 664                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 665
 666                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 667                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 668                         goto out;
 669
 670                 ret = expires;
 671
 672                 /*
 673                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 674                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 675                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 676                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 677                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 678                  */
 679                 if (!ts->tick_stopped) {
 680                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 681                         calc_load_enter_idle();
 682
 683                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 684                         ts->tick_stopped = 1;
 685                         trace_tick_stop(1, " ");
 686                 }
 687
 688                 /*
 689                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 690                  * in this case we simply stop the tick timer.
 691                  */
 692                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 693                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 694                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 695                         goto out;
 696                 }
 697
 698                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 699                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 700                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 701                         /* Check, if the timer was already in the past */
 702                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 703                                 goto out;
 704                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 705                                 goto out;
 706                 /*
 707                  * We are past the event already. So we crossed a
 708                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 709                  * softirq.
 710                  */
 711                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 712         }
 713         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 714 out:
 715         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 716         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 717         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 718
 719         return ret;
 720 }
 721
 722 static void tick_nohz_full_stop_tick(struct tick_sched *ts)
 723 {
 724 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 725         int cpu = smp_processor_id();
 726
 727         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu) || is_idle_task(current))
 728                 return;
 729
 730         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 731                 return;
 732
 733         if (!can_stop_full_tick())
 734                 return;
 735
 736         tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 737 #endif
 738 }
 739
 740 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 741 {
 742         /*
 743          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 744          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 745          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 746          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 747          * invoked.
 748          */
 749         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 750                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 751                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 752                 return false;
 753         }
 754
 755         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 756                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 757                 return false;
 758         }
 759
 760         if (need_resched())
 761                 return false;
 762
 763         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 764                 static int ratelimit;
 765
 766                 if (ratelimit < 10 &&
 767                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 768                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 769                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 770                         ratelimit++;
 771                 }
 772                 return false;
 773         }
 774
 775         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 776                 /*
 777                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 778                  * if there are full dynticks CPUs around
 779                  */
 780                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 781                         return false;
 782                 /*
 783                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 784                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 785                  */
 786                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 787                         return false;
 788         }
 789
 790         return true;
 791 }
 792
 793 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 794 {
 795         ktime_t now, expires;
 796         int cpu = smp_processor_id();
 797
 798         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 799
 800         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 801                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 802
 803                 ts->idle_calls++;
 804
 805                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 806                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 807                         ts->idle_sleeps++;
 808                         ts->idle_expires = expires;
 809                 }
 810
 811                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 812                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 813         }
 814 }
 815
 816 /**
 817  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 818  *
 819  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 820  * Called when we start the idle loop.
 821  *
 822  * The arch is responsible of calling:
 823  *
 824  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 825  *  to sleep.
 826  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 827  */
 828 void tick_nohz_idle_enter(void)
 829 {
 830         struct tick_sched *ts;
 831
 832         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 833
 834         /*
 835          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 836          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 837          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 838          * exiting idle.
 839          */
 840         set_cpu_sd_state_idle();
 841
 842         local_irq_disable();
 843
 844         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 845         ts->inidle = 1;
 846         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 847
 848         local_irq_enable();
 849 }
 850 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_enter);
 851
 852 /**
 853  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 854  *
 855  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 856  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 857  * an RCU callback, etc...
 858  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 859  */
 860 void tick_nohz_irq_exit(void)
 861 {
 862         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 863
 864         if (ts->inidle)
 865                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 866         else
 867                 tick_nohz_full_stop_tick(ts);
 868 }
 869
 870 /**
 871  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 872  *
 873  * Called from power state control code with interrupts disabled
 874  */
 875 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 876 {
 877         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 878
 879         return ts->sleep_length;
 880 }
 881
 882 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 883 {
 884         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 885         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 886
 887         while (1) {
 888                 /* Forward the time to expire in the future */
 889                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 890
 891                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 892                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 893                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 894                         /* Check, if the timer was already in the past */
 895                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 896                                 break;
 897                 } else {
 898                         if (!tick_program_event(
 899                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 900                                 break;
 901                 }
 902                 /* Reread time and update jiffies */
 903                 now = ktime_get();
 904                 tick_do_update_jiffies64(now);
 905         }
 906 }
 907
 908 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 909 {
 910         /* Update jiffies first */
 911         tick_do_update_jiffies64(now);
 912         update_cpu_load_nohz();
 913
 914         calc_load_exit_idle();
 915         touch_softlockup_watchdog();
 916         /*
 917          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 918          */
 919         ts->tick_stopped  = 0;
 920         ts->idle_exittime = now;
 921
 922         tick_nohz_restart(ts, now);
 923 }
 924
 925 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 926 {
 927 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 928         unsigned long ticks;
 929
 930         if (vtime_accounting_enabled())
 931                 return;
 932         /*
 933          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 934          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 935          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 936          */
 937         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 938         /*
 939          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 940          */
 941         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 942                 account_idle_ticks(ticks);
 943 #endif
 944 }
 945
 946 /**
 947  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 948  *
 949  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 950  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 951  * can use RCU again after this function is called.
 952  */
 953 void tick_nohz_idle_exit(void)
 954 {
 955         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 956         ktime_t now;
 957
 958         local_irq_disable();
 959
 960         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 961
 962         ts->inidle = 0;
 963
 964         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 965                 now = ktime_get();
 966
 967         if (ts->idle_active)
 968                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
 969
 970         if (ts->tick_stopped) {
 971                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 972                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 973         }
 974
 975         local_irq_enable();
 976 }
 977 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_exit);
 978
 979 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 980 {
 981         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 982         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 983 }
 984
 985 /*
 986  * The nohz low res interrupt handler
 987  */
 988 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 989 {
 990         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 991         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 992         ktime_t now = ktime_get();
 993
 994         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 995
 996         tick_sched_do_timer(now);
 997         tick_sched_handle(ts, regs);
 998
 999         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
1000         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1001                 return;
1002
1003         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
1004                 now = ktime_get();
1005                 tick_do_update_jiffies64(now);
1006         }
1007 }
1008
1009 /**
1010  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
1011  */
1012 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
1013 {
1014         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1015         ktime_t next;
1016
1017         if (!tick_nohz_enabled)
1018                 return;
1019
1020         local_irq_disable();
1021         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
1022                 local_irq_enable();
1023                 return;
1024         }
1025         tick_nohz_active = 1;
1026         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
1027
1028         /*
1029          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1030          * hrtimer_forward with the highres code.
1031          */
1032         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1033         /* Get the next period */
1034         next = tick_init_jiffy_update();
1035
1036         for (;;) {
1037                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1038                 if (!tick_program_event(next, 0))
1039                         break;
1040                 next = ktime_add(next, tick_period);
1041         }
1042         local_irq_enable();
1043 }
1044
1045 /*
1046  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1047  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1048  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1049  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1050  * the first place.
1051  *
1052  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1053  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1054  * when idle is left.
1055  */
1056 static void tick_nohz_kick_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1057 {
1058 #if 0
1059         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1060         ktime_t delta;
1061
1062         /*
1063          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1064          * already reached or less/equal than the tick period.
1065          */
1066         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1067         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1068                 return;
1069
1070         tick_nohz_restart(ts, now);
1071 #endif
1072 }
1073
1074 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1075 {
1076         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1077         ktime_t now;
1078
1079         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1080                 return;
1081         now = ktime_get();
1082         if (ts->idle_active)
1083                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1084         if (ts->tick_stopped) {
1085                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1086                 tick_nohz_kick_tick(ts, now);
1087         }
1088 }
1089
1090 #else
1091
1092 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1093 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1094
1095 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1096
1097 /*
1098  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1099  */
1100 void tick_irq_enter(void)
1101 {
1102         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1103         tick_nohz_irq_enter();
1104 }
1105
1106 /*
1107  * High resolution timer specific code
1108  */
1109 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1110 /*
1111  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1112  * Called with interrupts disabled.
1113  */
1114 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1115 {
1116         struct tick_sched *ts =
1117                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1118         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1119         ktime_t now = ktime_get();
1120
1121         tick_sched_do_timer(now);
1122
1123         /*
1124          * Do not call, when we are not in irq context and have
1125          * no valid regs pointer
1126          */
1127         if (regs)
1128                 tick_sched_handle(ts, regs);
1129
1130         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1131         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1132                 return HRTIMER_NORESTART;
1133
1134         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1135
1136         return HRTIMER_RESTART;
1137 }
1138
1139 static int sched_skew_tick;
1140
1141 static int __init skew_tick(char *str)
1142 {
1143         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1144
1145         return 0;
1146 }
1147 early_param("skew_tick", skew_tick);
1148
1149 /**
1150  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1151  */
1152 void tick_setup_sched_timer(void)
1153 {
1154         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1155         ktime_t now = ktime_get();
1156
1157         /*
1158          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1159          */
1160         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1161         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1162
1163         /* Get the next period (per cpu) */
1164         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1165
1166         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1167         if (sched_skew_tick) {
1168                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1169                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1170                 offset *= smp_processor_id();
1171                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1172         }
1173
1174         for (;;) {
1175                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1176                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
1177                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1178                 /* Check, if the timer was already in the past */
1179                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
1180                         break;
1181                 now = ktime_get();
1182         }
1183
1184 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1185         if (tick_nohz_enabled) {
1186                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
1187                 tick_nohz_active = 1;
1188         }
1189 #endif
1190 }
1191 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1192
1193 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1194 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1195 {
1196         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1197
1198 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1199         if (ts->sched_timer.base)
1200                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1201 # endif
1202
1203         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1204 }
1205 #endif
1206
1207 /**
1208  * Async notification about clocksource changes
1209  */
1210 void tick_clock_notify(void)
1211 {
1212         int cpu;
1213
1214         for_each_possible_cpu(cpu)
1215                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1216 }
1217
1218 /*
1219  * Async notification about clock event changes
1220  */
1221 void tick_oneshot_notify(void)
1222 {
1223         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1224
1225         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1226 }
1227
1228 /**
1229  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1230  *
1231  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1232  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1233  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1234  * or runtime).
1235  */
1236 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1237 {
1238         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1239
1240         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1241                 return 0;
1242
1243         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1244                 return 0;
1245
1246         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1247                 return 0;
1248
1249         if (!allow_nohz)
1250                 return 1;
1251
1252         tick_nohz_switch_to_nohz();
1253         return 0;
1254 }