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         int cpu;
 299
 300         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 301         alloc_bootmem_cpumask_var(&housekeeping_mask);
 302         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 303                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 304                 return 1;
 305         }
 306
 307         cpu = smp_processor_id();
 308         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 309                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 310                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 311         }
 312         cpumask_andnot(housekeeping_mask,
 313                        cpu_possible_mask, tick_nohz_full_mask);
 314         tick_nohz_full_running = true;
 315
 316         return 1;
 317 }
 318 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 319
 320 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 321                                                  unsigned long action,
 322                                                  void *hcpu)
 323 {
 324         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 325
 326         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 327         case CPU_DOWN_PREPARE:
 328                 /*
 329                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
 330                  * we can't safely shutdown that CPU.
 331                  */
 332                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 333                         return NOTIFY_BAD;
 334                 break;
 335         }
 336         return NOTIFY_OK;
 337 }
 338
 339 /*
 340  * Worst case string length in chunks of CPU range seems 2 steps
 341  * separations: 0,2,4,6,...
 342  * This is NR_CPUS + sizeof('\0')
 343  */
 344 static char __initdata nohz_full_buf[NR_CPUS + 1];
 345
 346 static int tick_nohz_init_all(void)
 347 {
 348         int err = -1;
 349
 350 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 351         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 352                 pr_err("NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 353                 return err;
 354         }
 355         if (!alloc_cpumask_var(&housekeeping_mask, GFP_KERNEL)) {
 356                 pr_err("NO_HZ: Can't allocate not-full dynticks cpumask\n");
 357                 return err;
 358         }
 359         err = 0;
 360         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 361         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), tick_nohz_full_mask);
 362         cpumask_clear(housekeeping_mask);
 363         cpumask_set_cpu(smp_processor_id(), housekeeping_mask);
 364         tick_nohz_full_running = true;
 365 #endif
 366         return err;
 367 }
 368
 369 void __init tick_nohz_init(void)
 370 {
 371         int cpu;
 372
 373         if (!tick_nohz_full_running) {
 374                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 375                         return;
 376         }
 377
 378         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 379                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 380
 381         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 382         cpulist_scnprintf(nohz_full_buf, sizeof(nohz_full_buf), tick_nohz_full_mask);
 383         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %s.\n", nohz_full_buf);
 384 }
 385 #endif
 386
 387 /*
 388  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 389  */
 390 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 391 /*
 392  * NO HZ enabled ?
 393  */
 394 static int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 395 int tick_nohz_active  __read_mostly;
 396 /*
 397  * Enable / Disable tickless mode
 398  */
 399 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 400 {
 401         if (!strcmp(str, "off"))
 402                 tick_nohz_enabled = 0;
 403         else if (!strcmp(str, "on"))
 404                 tick_nohz_enabled = 1;
 405         else
 406                 return 0;
 407         return 1;
 408 }
 409
 410 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 411
 412 /**
 413  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 414  *
 415  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 416  *
 417  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 418  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 419  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 420  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 421  */
 422 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 423 {
 424         unsigned long flags;
 425
 426         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 427
 428         local_irq_save(flags);
 429         tick_do_update_jiffies64(now);
 430         local_irq_restore(flags);
 431
 432         touch_softlockup_watchdog();
 433 }
 434
 435 /*
 436  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 437  */
 438 static void
 439 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 440 {
 441         ktime_t delta;
 442
 443         if (ts->idle_active) {
 444                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 445                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 446                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 447                 else
 448                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 449                 ts->idle_entrytime = now;
 450         }
 451
 452         if (last_update_time)
 453                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 454
 455 }
 456
 457 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 458 {
 459         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 460         ts->idle_active = 0;
 461
 462         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 463 }
 464
 465 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 466 {
 467         ktime_t now = ktime_get();
 468
 469         ts->idle_entrytime = now;
 470         ts->idle_active = 1;
 471         sched_clock_idle_sleep_event();
 472         return now;
 473 }
 474
 475 /**
 476  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 477  * @cpu: CPU number to query
 478  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 479  * counters if NULL.
 480  *
 481  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 482  * CPU, in microseconds.
 483  *
 484  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 485  * and is as accurate as ktime_get() is.
 486  *
 487  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 488  */
 489 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 490 {
 491         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 492         ktime_t now, idle;
 493
 494         if (!tick_nohz_active)
 495                 return -1;
 496
 497         now = ktime_get();
 498         if (last_update_time) {
 499                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 500                 idle = ts->idle_sleeptime;
 501         } else {
 502                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 503                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 504
 505                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 506                 } else {
 507                         idle = ts->idle_sleeptime;
 508                 }
 509         }
 510
 511         return ktime_to_us(idle);
 512
 513 }
 514 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 515
 516 /**
 517  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 518  * @cpu: CPU number to query
 519  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 520  * counters if NULL.
 521  *
 522  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 523  * CPU, in microseconds.
 524  *
 525  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 526  * and is as accurate as ktime_get() is.
 527  *
 528  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 529  */
 530 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 531 {
 532         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 533         ktime_t now, iowait;
 534
 535         if (!tick_nohz_active)
 536                 return -1;
 537
 538         now = ktime_get();
 539         if (last_update_time) {
 540                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 541                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 542         } else {
 543                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 544                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 545
 546                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 547                 } else {
 548                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 549                 }
 550         }
 551
 552         return ktime_to_us(iowait);
 553 }
 554 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 555
 556 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 557                                          ktime_t now, int cpu)
 558 {
 559         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 560         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 561         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 562         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 563         u64 time_delta;
 564
 565         time_delta = timekeeping_max_deferment();
 566
 567         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 568         do {
 569                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 570                 last_update = last_jiffies_update;
 571                 last_jiffies = jiffies;
 572         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 573
 574         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) ||
 575             arch_needs_cpu(cpu) || irq_work_needs_cpu()) {
 576                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 577                 delta_jiffies = 1;
 578         } else {
 579                 /* Get the next timer wheel timer */
 580                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 581                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 582                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 583                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 584                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 585                 }
 586         }
 587
 588         /*
 589          * Do not stop the tick, if we are only one off (or less)
 590          * or if the cpu is required for RCU:
 591          */
 592         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies <= 1)
 593                 goto out;
 594
 595         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 596         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 597
 598                 /*
 599                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 600                  * give up the assignment and let it be taken by the
 601                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 602                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 603                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 604                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 605                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 606                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 607                  * limit the sleep time to the timekeeping
 608                  * max_deferement value which we retrieved
 609                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 610                  */
 611                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 612                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 613                         ts->do_timer_last = 1;
 614                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 615                         time_delta = KTIME_MAX;
 616                         ts->do_timer_last = 0;
 617                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 618                         time_delta = KTIME_MAX;
 619                 }
 620
 621 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 622                 if (!ts->inidle) {
 623                         time_delta = min(time_delta,
 624                                          scheduler_tick_max_deferment());
 625                 }
 626 #endif
 627
 628                 /*
 629                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 630                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 631                  * that there is no timer pending or at least extremely
 632                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 633                  * case we set the expiry to the end of time.
 634                  */
 635                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 636                         /*
 637                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 638                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 639                          * permitted by the current clocksource then adjust
 640                          * the time delta accordingly to ensure the
 641                          * clocksource does not wrap.
 642                          */
 643                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 644                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 645                 }
 646
 647                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 648                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 649                 else
 650                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 651
 652                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 653                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 654                         goto out;
 655
 656                 ret = expires;
 657
 658                 /*
 659                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 660                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 661                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 662                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 663                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 664                  */
 665                 if (!ts->tick_stopped) {
 666                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 667                         calc_load_enter_idle();
 668
 669                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 670                         ts->tick_stopped = 1;
 671                         trace_tick_stop(1, " ");
 672                 }
 673
 674                 /*
 675                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 676                  * in this case we simply stop the tick timer.
 677                  */
 678                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 679                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 680                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 681                         goto out;
 682                 }
 683
 684                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 685                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 686                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 687                         /* Check, if the timer was already in the past */
 688                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 689                                 goto out;
 690                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 691                                 goto out;
 692                 /*
 693                  * We are past the event already. So we crossed a
 694                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 695                  * softirq.
 696                  */
 697                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 698         }
 699         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 700 out:
 701         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 702         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 703         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 704
 705         return ret;
 706 }
 707
 708 static void tick_nohz_full_stop_tick(struct tick_sched *ts)
 709 {
 710 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 711         int cpu = smp_processor_id();
 712
 713         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu) || is_idle_task(current))
 714                 return;
 715
 716         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 717                 return;
 718
 719         if (!can_stop_full_tick())
 720                 return;
 721
 722         tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 723 #endif
 724 }
 725
 726 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 727 {
 728         /*
 729          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 730          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 731          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 732          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 733          * invoked.
 734          */
 735         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 736                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 737                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 738                 return false;
 739         }
 740
 741         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 742                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 743                 return false;
 744         }
 745
 746         if (need_resched())
 747                 return false;
 748
 749         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 750                 static int ratelimit;
 751
 752                 if (ratelimit < 10 &&
 753                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 754                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 755                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 756                         ratelimit++;
 757                 }
 758                 return false;
 759         }
 760
 761         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 762                 /*
 763                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 764                  * if there are full dynticks CPUs around
 765                  */
 766                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 767                         return false;
 768                 /*
 769                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 770                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 771                  */
 772                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 773                         return false;
 774         }
 775
 776         return true;
 777 }
 778
 779 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 780 {
 781         ktime_t now, expires;
 782         int cpu = smp_processor_id();
 783
 784         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 785
 786         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 787                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 788
 789                 ts->idle_calls++;
 790
 791                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 792                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 793                         ts->idle_sleeps++;
 794                         ts->idle_expires = expires;
 795                 }
 796
 797                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 798                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 799         }
 800 }
 801
 802 /**
 803  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 804  *
 805  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 806  * Called when we start the idle loop.
 807  *
 808  * The arch is responsible of calling:
 809  *
 810  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 811  *  to sleep.
 812  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 813  */
 814 void tick_nohz_idle_enter(void)
 815 {
 816         struct tick_sched *ts;
 817
 818         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 819
 820         /*
 821          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 822          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 823          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 824          * exiting idle.
 825          */
 826         set_cpu_sd_state_idle();
 827
 828         local_irq_disable();
 829
 830         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 831         ts->inidle = 1;
 832         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 833
 834         local_irq_enable();
 835 }
 836 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_enter);
 837
 838 /**
 839  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 840  *
 841  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 842  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 843  * an RCU callback, etc...
 844  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 845  */
 846 void tick_nohz_irq_exit(void)
 847 {
 848         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 849
 850         if (ts->inidle)
 851                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 852         else
 853                 tick_nohz_full_stop_tick(ts);
 854 }
 855
 856 /**
 857  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 858  *
 859  * Called from power state control code with interrupts disabled
 860  */
 861 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 862 {
 863         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 864
 865         return ts->sleep_length;
 866 }
 867
 868 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 869 {
 870         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 871         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 872
 873         while (1) {
 874                 /* Forward the time to expire in the future */
 875                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 876
 877                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 878                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 879                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 880                         /* Check, if the timer was already in the past */
 881                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 882                                 break;
 883                 } else {
 884                         if (!tick_program_event(
 885                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 886                                 break;
 887                 }
 888                 /* Reread time and update jiffies */
 889                 now = ktime_get();
 890                 tick_do_update_jiffies64(now);
 891         }
 892 }
 893
 894 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 895 {
 896         /* Update jiffies first */
 897         tick_do_update_jiffies64(now);
 898         update_cpu_load_nohz();
 899
 900         calc_load_exit_idle();
 901         touch_softlockup_watchdog();
 902         /*
 903          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 904          */
 905         ts->tick_stopped  = 0;
 906         ts->idle_exittime = now;
 907
 908         tick_nohz_restart(ts, now);
 909 }
 910
 911 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 912 {
 913 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 914         unsigned long ticks;
 915
 916         if (vtime_accounting_enabled())
 917                 return;
 918         /*
 919          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 920          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 921          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 922          */
 923         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 924         /*
 925          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 926          */
 927         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 928                 account_idle_ticks(ticks);
 929 #endif
 930 }
 931
 932 /**
 933  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 934  *
 935  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 936  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 937  * can use RCU again after this function is called.
 938  */
 939 void tick_nohz_idle_exit(void)
 940 {
 941         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 942         ktime_t now;
 943
 944         local_irq_disable();
 945
 946         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 947
 948         ts->inidle = 0;
 949
 950         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 951                 now = ktime_get();
 952
 953         if (ts->idle_active)
 954                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
 955
 956         if (ts->tick_stopped) {
 957                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 958                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 959         }
 960
 961         local_irq_enable();
 962 }
 963 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_exit);
 964
 965 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 966 {
 967         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 968         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 969 }
 970
 971 /*
 972  * The nohz low res interrupt handler
 973  */
 974 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 975 {
 976         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 977         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 978         ktime_t now = ktime_get();
 979
 980         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 981
 982         tick_sched_do_timer(now);
 983         tick_sched_handle(ts, regs);
 984
 985         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
 986                 now = ktime_get();
 987                 tick_do_update_jiffies64(now);
 988         }
 989 }
 990
 991 /**
 992  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 993  */
 994 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 995 {
 996         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 997         ktime_t next;
 998
 999         if (!tick_nohz_enabled)
1000                 return;
1001
1002         local_irq_disable();
1003         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
1004                 local_irq_enable();
1005                 return;
1006         }
1007         tick_nohz_active = 1;
1008         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
1009
1010         /*
1011          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1012          * hrtimer_forward with the highres code.
1013          */
1014         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1015         /* Get the next period */
1016         next = tick_init_jiffy_update();
1017
1018         for (;;) {
1019                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1020                 if (!tick_program_event(next, 0))
1021                         break;
1022                 next = ktime_add(next, tick_period);
1023         }
1024         local_irq_enable();
1025 }
1026
1027 /*
1028  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1029  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1030  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1031  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1032  * the first place.
1033  *
1034  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1035  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1036  * when idle is left.
1037  */
1038 static void tick_nohz_kick_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1039 {
1040 #if 0
1041         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1042         ktime_t delta;
1043
1044         /*
1045          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1046          * already reached or less/equal than the tick period.
1047          */
1048         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1049         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1050                 return;
1051
1052         tick_nohz_restart(ts, now);
1053 #endif
1054 }
1055
1056 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1057 {
1058         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1059         ktime_t now;
1060
1061         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1062                 return;
1063         now = ktime_get();
1064         if (ts->idle_active)
1065                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1066         if (ts->tick_stopped) {
1067                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1068                 tick_nohz_kick_tick(ts, now);
1069         }
1070 }
1071
1072 #else
1073
1074 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1075 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1076
1077 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1078
1079 /*
1080  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1081  */
1082 void tick_irq_enter(void)
1083 {
1084         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1085         tick_nohz_irq_enter();
1086 }
1087
1088 /*
1089  * High resolution timer specific code
1090  */
1091 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1092 /*
1093  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1094  * Called with interrupts disabled.
1095  */
1096 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1097 {
1098         struct tick_sched *ts =
1099                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1100         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1101         ktime_t now = ktime_get();
1102
1103         tick_sched_do_timer(now);
1104
1105         /*
1106          * Do not call, when we are not in irq context and have
1107          * no valid regs pointer
1108          */
1109         if (regs)
1110                 tick_sched_handle(ts, regs);
1111
1112         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1113
1114         return HRTIMER_RESTART;
1115 }
1116
1117 static int sched_skew_tick;
1118
1119 static int __init skew_tick(char *str)
1120 {
1121         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1122
1123         return 0;
1124 }
1125 early_param("skew_tick", skew_tick);
1126
1127 /**
1128  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1129  */
1130 void tick_setup_sched_timer(void)
1131 {
1132         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1133         ktime_t now = ktime_get();
1134
1135         /*
1136          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1137          */
1138         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1139         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1140
1141         /* Get the next period (per cpu) */
1142         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1143
1144         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1145         if (sched_skew_tick) {
1146                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1147                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1148                 offset *= smp_processor_id();
1149                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1150         }
1151
1152         for (;;) {
1153                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1154                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
1155                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1156                 /* Check, if the timer was already in the past */
1157                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
1158                         break;
1159                 now = ktime_get();
1160         }
1161
1162 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1163         if (tick_nohz_enabled) {
1164                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
1165                 tick_nohz_active = 1;
1166         }
1167 #endif
1168 }
1169 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1170
1171 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1172 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1173 {
1174         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1175
1176 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1177         if (ts->sched_timer.base)
1178                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1179 # endif
1180
1181         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1182 }
1183 #endif
1184
1185 /**
1186  * Async notification about clocksource changes
1187  */
1188 void tick_clock_notify(void)
1189 {
1190         int cpu;
1191
1192         for_each_possible_cpu(cpu)
1193                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Async notification about clock event changes
1198  */
1199 void tick_oneshot_notify(void)
1200 {
1201         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1202
1203         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1204 }
1205
1206 /**
1207  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1208  *
1209  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1210  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1211  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1212  * or runtime).
1213  */
1214 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1215 {
1216         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1217
1218         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1219                 return 0;
1220
1221         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1222                 return 0;
1223
1224         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1225                 return 0;
1226
1227         if (!allow_nohz)
1228                 return 1;
1229
1230         tick_nohz_switch_to_nohz();
1231         return 0;
1232 }