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