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/nmi.h>
  21 #include <linux/profile.h>
  22 #include <linux/sched/signal.h>
  23 #include <linux/sched/clock.h>
  24 #include <linux/sched/stat.h>
  25 #include <linux/sched/nohz.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27 #include <linux/irq_work.h>
  28 #include <linux/posix-timers.h>
  29 #include <linux/context_tracking.h>
  30 #include <linux/mm.h>
  31
  32 #include <asm/irq_regs.h>
  33
  34 #include "tick-internal.h"
  35
  36 #include <trace/events/timer.h>
  37
  38 /*
  39  * Per-CPU nohz control structure
  40  */
  41 static DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  42
  43 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  44 {
  45         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  46 }
  47
  48 #if defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || defined(CONFIG_HIGH_RES_TIMERS)
  49 /*
  50  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  51  */
  52 static ktime_t last_jiffies_update;
  53
  54 /*
  55  * Must be called with interrupts disabled !
  56  */
  57 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  58 {
  59         unsigned long ticks = 0;
  60         ktime_t delta;
  61
  62         /*
  63          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  64          */
  65         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  66         if (delta < tick_period)
  67                 return;
  68
  69         /* Reevaluate with jiffies_lock held */
  70         write_seqlock(&jiffies_lock);
  71
  72         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  73         if (delta >= tick_period) {
  74
  75                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  76                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  77                                                 tick_period);
  78
  79                 /* Slow path for long timeouts */
  80                 if (unlikely(delta >= tick_period)) {
  81                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  82
  83                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  84
  85                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  86                                                            incr * ticks);
  87                 }
  88                 do_timer(++ticks);
  89
  90                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  91                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  92         } else {
  93                 write_sequnlock(&jiffies_lock);
  94                 return;
  95         }
  96         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  97         update_wall_time();
  98 }
  99
 100 /*
 101  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
 102  */
 103 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
 104 {
 105         ktime_t period;
 106
 107         write_seqlock(&jiffies_lock);
 108         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 109         if (last_jiffies_update == 0)
 110                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 111         period = last_jiffies_update;
 112         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 113         return period;
 114 }
 115
 116
 117 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 118 {
 119         int cpu = smp_processor_id();
 120
 121 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 122         /*
 123          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 124          * concurrency: This happens only when the CPU in charge went
 125          * into a long sleep. If two CPUs happen to assign themselves to
 126          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 127          * jiffies_lock.
 128          */
 129         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 130             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 131                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 132 #endif
 133
 134         /* Check, if the jiffies need an update */
 135         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 136                 tick_do_update_jiffies64(now);
 137 }
 138
 139 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 140 {
 141 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 142         /*
 143          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 144          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 145          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 146          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 147          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 148          * when we go busy again does not account too much ticks.
 149          */
 150         if (ts->tick_stopped) {
 151                 touch_softlockup_watchdog_sched();
 152                 if (is_idle_task(current))
 153                         ts->idle_jiffies++;
 154                 /*
 155                  * In case the current tick fired too early past its expected
 156                  * expiration, make sure we don't bypass the next clock reprogramming
 157                  * to the same deadline.
 158                  */
 159                 ts->next_tick = 0;
 160         }
 161 #endif
 162         update_process_times(user_mode(regs));
 163         profile_tick(CPU_PROFILING);
 164 }
 165 #endif
 166
 167 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 168 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 169 bool tick_nohz_full_running;
 170 static atomic_t tick_dep_mask;
 171
 172 static bool check_tick_dependency(atomic_t *dep)
 173 {
 174         int val = atomic_read(dep);
 175
 176         if (val & TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER) {
 177                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER);
 178                 return true;
 179         }
 180
 181         if (val & TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS) {
 182                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS);
 183                 return true;
 184         }
 185
 186         if (val & TICK_DEP_MASK_SCHED) {
 187                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_SCHED);
 188                 return true;
 189         }
 190
 191         if (val & TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE) {
 192                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE);
 193                 return true;
 194         }
 195
 196         return false;
 197 }
 198
 199 static bool can_stop_full_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 200 {
 201         lockdep_assert_irqs_disabled();
 202
 203         if (unlikely(!cpu_online(cpu)))
 204                 return false;
 205
 206         if (check_tick_dependency(&tick_dep_mask))
 207                 return false;
 208
 209         if (check_tick_dependency(&ts->tick_dep_mask))
 210                 return false;
 211
 212         if (check_tick_dependency(&current->tick_dep_mask))
 213                 return false;
 214
 215         if (check_tick_dependency(&current->signal->tick_dep_mask))
 216                 return false;
 217
 218         return true;
 219 }
 220
 221 static void nohz_full_kick_func(struct irq_work *work)
 222 {
 223         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
 224 }
 225
 226 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 227         .func = nohz_full_kick_func,
 228 };
 229
 230 /*
 231  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
 232  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 233  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
 234  * is NMI safe.
 235  */
 236 static void tick_nohz_full_kick(void)
 237 {
 238         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 239                 return;
 240
 241         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
 246  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 247  */
 248 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
 249 {
 250         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 251                 return;
 252
 253         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 258  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 259  */
 260 static void tick_nohz_full_kick_all(void)
 261 {
 262         int cpu;
 263
 264         if (!tick_nohz_full_running)
 265                 return;
 266
 267         preempt_disable();
 268         for_each_cpu_and(cpu, tick_nohz_full_mask, cpu_online_mask)
 269                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
 270         preempt_enable();
 271 }
 272
 273 static void tick_nohz_dep_set_all(atomic_t *dep,
 274                                   enum tick_dep_bits bit)
 275 {
 276         int prev;
 277
 278         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), dep);
 279         if (!prev)
 280                 tick_nohz_full_kick_all();
 281 }
 282
 283 /*
 284  * Set a global tick dependency. Used by perf events that rely on freq and
 285  * by unstable clock.
 286  */
 287 void tick_nohz_dep_set(enum tick_dep_bits bit)
 288 {
 289         tick_nohz_dep_set_all(&tick_dep_mask, bit);
 290 }
 291
 292 void tick_nohz_dep_clear(enum tick_dep_bits bit)
 293 {
 294         atomic_andnot(BIT(bit), &tick_dep_mask);
 295 }
 296
 297 /*
 298  * Set per-CPU tick dependency. Used by scheduler and perf events in order to
 299  * manage events throttling.
 300  */
 301 void tick_nohz_dep_set_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
 302 {
 303         int prev;
 304         struct tick_sched *ts;
 305
 306         ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
 307
 308         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
 309         if (!prev) {
 310                 preempt_disable();
 311                 /* Perf needs local kick that is NMI safe */
 312                 if (cpu == smp_processor_id()) {
 313                         tick_nohz_full_kick();
 314                 } else {
 315                         /* Remote irq work not NMI-safe */
 316                         if (!WARN_ON_ONCE(in_nmi()))
 317                                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
 318                 }
 319                 preempt_enable();
 320         }
 321 }
 322
 323 void tick_nohz_dep_clear_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
 324 {
 325         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
 326
 327         atomic_andnot(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
 328 }
 329
 330 /*
 331  * Set a per-task tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
 332  * per task timers.
 333  */
 334 void tick_nohz_dep_set_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
 335 {
 336         /*
 337          * We could optimize this with just kicking the target running the task
 338          * if that noise matters for nohz full users.
 339          */
 340         tick_nohz_dep_set_all(&tsk->tick_dep_mask, bit);
 341 }
 342
 343 void tick_nohz_dep_clear_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
 344 {
 345         atomic_andnot(BIT(bit), &tsk->tick_dep_mask);
 346 }
 347
 348 /*
 349  * Set a per-taskgroup tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
 350  * per process timers.
 351  */
 352 void tick_nohz_dep_set_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
 353 {
 354         tick_nohz_dep_set_all(&sig->tick_dep_mask, bit);
 355 }
 356
 357 void tick_nohz_dep_clear_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
 358 {
 359         atomic_andnot(BIT(bit), &sig->tick_dep_mask);
 360 }
 361
 362 /*
 363  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 364  * It might need the tick due to per task/process properties:
 365  * perf events, posix CPU timers, ...
 366  */
 367 void __tick_nohz_task_switch(void)
 368 {
 369         unsigned long flags;
 370         struct tick_sched *ts;
 371
 372         local_irq_save(flags);
 373
 374         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 375                 goto out;
 376
 377         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 378
 379         if (ts->tick_stopped) {
 380                 if (atomic_read(&current->tick_dep_mask) ||
 381                     atomic_read(&current->signal->tick_dep_mask))
 382                         tick_nohz_full_kick();
 383         }
 384 out:
 385         local_irq_restore(flags);
 386 }
 387
 388 /* Get the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 389 void __init tick_nohz_full_setup(cpumask_var_t cpumask)
 390 {
 391         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 392         cpumask_copy(tick_nohz_full_mask, cpumask);
 393         tick_nohz_full_running = true;
 394 }
 395
 396 static int tick_nohz_cpu_down(unsigned int cpu)
 397 {
 398         /*
 399          * The boot CPU handles housekeeping duty (unbound timers,
 400          * workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
 401          * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
 402          */
 403         if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 404                 return -EBUSY;
 405         return 0;
 406 }
 407
 408 void __init tick_nohz_init(void)
 409 {
 410         int cpu, ret;
 411
 412         if (!tick_nohz_full_running)
 413                 return;
 414
 415         /*
 416          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
 417          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
 418          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
 419          */
 420         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 421                 pr_warn("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't support irq work self-IPIs\n");
 422                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 423                 tick_nohz_full_running = false;
 424                 return;
 425         }
 426
 427         cpu = smp_processor_id();
 428
 429         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 430                 pr_warn("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n",
 431                         cpu);
 432                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 433         }
 434
 435         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 436                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 437
 438         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
 439                                         "kernel/nohz:predown", NULL,
 440                                         tick_nohz_cpu_down);
 441         WARN_ON(ret < 0);
 442         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
 443                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
 444 }
 445 #endif
 446
 447 /*
 448  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 449  */
 450 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 451 /*
 452  * NO HZ enabled ?
 453  */
 454 bool tick_nohz_enabled __read_mostly  = true;
 455 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
 456 /*
 457  * Enable / Disable tickless mode
 458  */
 459 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 460 {
 461         return (kstrtobool(str, &tick_nohz_enabled) == 0);
 462 }
 463
 464 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 465
 466 bool tick_nohz_tick_stopped(void)
 467 {
 468         return __this_cpu_read(tick_cpu_sched.tick_stopped);
 469 }
 470
 471 bool tick_nohz_tick_stopped_cpu(int cpu)
 472 {
 473         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
 474
 475         return ts->tick_stopped;
 476 }
 477
 478 /**
 479  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 480  *
 481  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 482  *
 483  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 484  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 485  * value. We do this unconditionally on any CPU, as we don't know whether the
 486  * CPU, which has the update task assigned is in a long sleep.
 487  */
 488 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 489 {
 490         unsigned long flags;
 491
 492         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 493
 494         local_irq_save(flags);
 495         tick_do_update_jiffies64(now);
 496         local_irq_restore(flags);
 497
 498         touch_softlockup_watchdog_sched();
 499 }
 500
 501 /*
 502  * Updates the per-CPU time idle statistics counters
 503  */
 504 static void
 505 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 506 {
 507         ktime_t delta;
 508
 509         if (ts->idle_active) {
 510                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 511                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 512                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 513                 else
 514                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 515                 ts->idle_entrytime = now;
 516         }
 517
 518         if (last_update_time)
 519                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 520
 521 }
 522
 523 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 524 {
 525         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 526         ts->idle_active = 0;
 527
 528         sched_clock_idle_wakeup_event();
 529 }
 530
 531 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 532 {
 533         ktime_t now = ktime_get();
 534
 535         ts->idle_entrytime = now;
 536         ts->idle_active = 1;
 537         sched_clock_idle_sleep_event();
 538         return now;
 539 }
 540
 541 /**
 542  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a CPU
 543  * @cpu: CPU number to query
 544  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 545  * counters if NULL.
 546  *
 547  * Return the cumulative idle time (since boot) for a given
 548  * CPU, in microseconds.
 549  *
 550  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 551  * and is as accurate as ktime_get() is.
 552  *
 553  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 554  */
 555 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 556 {
 557         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 558         ktime_t now, idle;
 559
 560         if (!tick_nohz_active)
 561                 return -1;
 562
 563         now = ktime_get();
 564         if (last_update_time) {
 565                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 566                 idle = ts->idle_sleeptime;
 567         } else {
 568                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 569                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 570
 571                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 572                 } else {
 573                         idle = ts->idle_sleeptime;
 574                 }
 575         }
 576
 577         return ktime_to_us(idle);
 578
 579 }
 580 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 581
 582 /**
 583  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a CPU
 584  * @cpu: CPU number to query
 585  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 586  * counters if NULL.
 587  *
 588  * Return the cumulative iowait time (since boot) for a given
 589  * CPU, in microseconds.
 590  *
 591  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 592  * and is as accurate as ktime_get() is.
 593  *
 594  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 595  */
 596 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 597 {
 598         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 599         ktime_t now, iowait;
 600
 601         if (!tick_nohz_active)
 602                 return -1;
 603
 604         now = ktime_get();
 605         if (last_update_time) {
 606                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 607                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 608         } else {
 609                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 610                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 611
 612                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 613                 } else {
 614                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 615                 }
 616         }
 617
 618         return ktime_to_us(iowait);
 619 }
 620 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 621
 622 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 623 {
 624         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 625         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 626
 627         /* Forward the time to expire in the future */
 628         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 629
 630         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 631                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 632         else
 633                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 634
 635         /*
 636          * Reset to make sure next tick stop doesn't get fooled by past
 637          * cached clock deadline.
 638          */
 639         ts->next_tick = 0;
 640 }
 641
 642 static inline bool local_timer_softirq_pending(void)
 643 {
 644         return local_softirq_pending() & TIMER_SOFTIRQ;
 645 }
 646
 647 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 648                                          ktime_t now, int cpu)
 649 {
 650         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
 651         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
 652         unsigned long seq, basejiff;
 653         ktime_t tick;
 654
 655         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 656         do {
 657                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 658                 basemono = last_jiffies_update;
 659                 basejiff = jiffies;
 660         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 661         ts->last_jiffies = basejiff;
 662
 663         /*
 664          * Keep the periodic tick, when RCU, architecture or irq_work
 665          * requests it.
 666          * Aside of that check whether the local timer softirq is
 667          * pending. If so its a bad idea to call get_next_timer_interrupt()
 668          * because there is an already expired timer, so it will request
 669          * immeditate expiry, which rearms the hardware timer with a
 670          * minimal delta which brings us back to this place
 671          * immediately. Lather, rinse and repeat...
 672          */
 673         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) || arch_needs_cpu() ||
 674             irq_work_needs_cpu() || local_timer_softirq_pending()) {
 675                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
 676         } else {
 677                 /*
 678                  * Get the next pending timer. If high resolution
 679                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
 680                  * timers into account. If high resolution timers are
 681                  * disabled this also looks at the next expiring
 682                  * hrtimer.
 683                  */
 684                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
 685                 ts->next_timer = next_tmr;
 686                 /* Take the next rcu event into account */
 687                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
 688         }
 689
 690         /*
 691          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
 692          * force prod the timer.
 693          */
 694         delta = next_tick - basemono;
 695         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
 696                 /*
 697                  * Tell the timer code that the base is not idle, i.e. undo
 698                  * the effect of get_next_timer_interrupt():
 699                  */
 700                 timer_clear_idle();
 701                 /*
 702                  * We've not stopped the tick yet, and there's a timer in the
 703                  * next period, so no point in stopping it either, bail.
 704                  */
 705                 if (!ts->tick_stopped) {
 706                         tick = 0;
 707                         goto out;
 708                 }
 709         }
 710
 711         /*
 712          * If this CPU is the one which updates jiffies, then give up
 713          * the assignment and let it be taken by the CPU which runs
 714          * the tick timer next, which might be this CPU as well. If we
 715          * don't drop this here the jiffies might be stale and
 716          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
 717          * was the one which had the do_timer() duty last. If this CPU
 718          * is the one which had the do_timer() duty last, we limit the
 719          * sleep time to the timekeeping max_deferment value.
 720          * Otherwise we can sleep as long as we want.
 721          */
 722         delta = timekeeping_max_deferment();
 723         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 724                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 725                 ts->do_timer_last = 1;
 726         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 727                 delta = KTIME_MAX;
 728                 ts->do_timer_last = 0;
 729         } else if (!ts->do_timer_last) {
 730                 delta = KTIME_MAX;
 731         }
 732
 733         /* Calculate the next expiry time */
 734         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
 735                 expires = basemono + delta;
 736         else
 737                 expires = KTIME_MAX;
 738
 739         expires = min_t(u64, expires, next_tick);
 740         tick = expires;
 741
 742         /* Skip reprogram of event if its not changed */
 743         if (ts->tick_stopped && (expires == ts->next_tick)) {
 744                 /* Sanity check: make sure clockevent is actually programmed */
 745                 if (tick == KTIME_MAX || ts->next_tick == hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer))
 746                         goto out;
 747
 748                 WARN_ON_ONCE(1);
 749                 printk_once("basemono: %llu ts->next_tick: %llu dev->next_event: %llu timer->active: %d timer->expires: %llu\n",
 750                             basemono, ts->next_tick, dev->next_event,
 751                             hrtimer_active(&ts->sched_timer), hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer));
 752         }
 753
 754         /*
 755          * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 756          * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 757          * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 758          * first call we save the current tick time, so we can restart
 759          * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 760          */
 761         if (!ts->tick_stopped) {
 762                 calc_load_nohz_start();
 763                 cpu_load_update_nohz_start();
 764                 quiet_vmstat();
 765
 766                 ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 767                 ts->tick_stopped = 1;
 768                 trace_tick_stop(1, TICK_DEP_MASK_NONE);
 769         }
 770
 771         ts->next_tick = tick;
 772
 773         /*
 774          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
 775          * the tick timer.
 776          */
 777         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
 778                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 779                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 780                 goto out;
 781         }
 782
 783         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick);
 784
 785         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 786                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 787         else
 788                 tick_program_event(tick, 1);
 789 out:
 790         /*
 791          * Update the estimated sleep length until the next timer
 792          * (not only the tick).
 793          */
 794         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 795         return tick;
 796 }
 797
 798 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 799 {
 800         /* Update jiffies first */
 801         tick_do_update_jiffies64(now);
 802         cpu_load_update_nohz_stop();
 803
 804         /*
 805          * Clear the timer idle flag, so we avoid IPIs on remote queueing and
 806          * the clock forward checks in the enqueue path:
 807          */
 808         timer_clear_idle();
 809
 810         calc_load_nohz_stop();
 811         touch_softlockup_watchdog_sched();
 812         /*
 813          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 814          */
 815         ts->tick_stopped  = 0;
 816         ts->idle_exittime = now;
 817
 818         tick_nohz_restart(ts, now);
 819 }
 820
 821 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
 822 {
 823 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 824         int cpu = smp_processor_id();
 825
 826         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 827                 return;
 828
 829         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 830                 return;
 831
 832         if (can_stop_full_tick(cpu, ts))
 833                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 834         else if (ts->tick_stopped)
 835                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 836 #endif
 837 }
 838
 839 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 840 {
 841         /*
 842          * If this CPU is offline and it is the one which updates
 843          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 844          * the CPU which runs the tick timer next. If we don't drop
 845          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 846          * invoked.
 847          */
 848         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 849                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 850                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 851                 /*
 852                  * Make sure the CPU doesn't get fooled by obsolete tick
 853                  * deadline if it comes back online later.
 854                  */
 855                 ts->next_tick = 0;
 856                 return false;
 857         }
 858
 859         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 860                 ts->sleep_length = NSEC_PER_SEC / HZ;
 861                 return false;
 862         }
 863
 864         if (need_resched())
 865                 return false;
 866
 867         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 868                 static int ratelimit;
 869
 870                 if (ratelimit < 10 &&
 871                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 872                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 873                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 874                         ratelimit++;
 875                 }
 876                 return false;
 877         }
 878
 879         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 880                 /*
 881                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 882                  * if there are full dynticks CPUs around
 883                  */
 884                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 885                         return false;
 886                 /*
 887                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 888                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 889                  */
 890                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 891                         return false;
 892         }
 893
 894         return true;
 895 }
 896
 897 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 898 {
 899         ktime_t now, expires;
 900         int cpu = smp_processor_id();
 901
 902         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 903
 904         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 905                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 906
 907                 ts->idle_calls++;
 908
 909                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 910                 if (expires > 0LL) {
 911                         ts->idle_sleeps++;
 912                         ts->idle_expires = expires;
 913                 }
 914
 915                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped) {
 916                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 917                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 918                 }
 919         }
 920 }
 921
 922 /**
 923  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 924  *
 925  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 926  * Called when we start the idle loop.
 927  *
 928  * The arch is responsible of calling:
 929  *
 930  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 931  *  to sleep.
 932  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 933  */
 934 void tick_nohz_idle_enter(void)
 935 {
 936         struct tick_sched *ts;
 937
 938         lockdep_assert_irqs_enabled();
 939
 940         local_irq_disable();
 941
 942         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 943         ts->inidle = 1;
 944         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 945
 946         local_irq_enable();
 947 }
 948
 949 /**
 950  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 951  *
 952  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 953  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 954  * an RCU callback, etc...
 955  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 956  */
 957 void tick_nohz_irq_exit(void)
 958 {
 959         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 960
 961         if (ts->inidle)
 962                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 963         else
 964                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
 965 }
 966
 967 /**
 968  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 969  *
 970  * Called from power state control code with interrupts disabled
 971  */
 972 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 973 {
 974         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 975
 976         return ts->sleep_length;
 977 }
 978
 979 /**
 980  * tick_nohz_get_idle_calls_cpu - return the current idle calls counter value
 981  * for a particular CPU.
 982  *
 983  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
 984  */
 985 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls_cpu(int cpu)
 986 {
 987         struct tick_sched *ts = tick_get_tick_sched(cpu);
 988
 989         return ts->idle_calls;
 990 }
 991
 992 /**
 993  * tick_nohz_get_idle_calls - return the current idle calls counter value
 994  *
 995  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
 996  */
 997 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls(void)
 998 {
 999         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1000
1001         return ts->idle_calls;
1002 }
1003
1004 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
1005 {
1006 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
1007         unsigned long ticks;
1008
1009         if (vtime_accounting_cpu_enabled())
1010                 return;
1011         /*
1012          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
1013          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
1014          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
1015          */
1016         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
1017         /*
1018          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
1019          */
1020         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
1021                 account_idle_ticks(ticks);
1022 #endif
1023 }
1024
1025 /**
1026  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
1027  *
1028  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
1029  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
1030  * can use RCU again after this function is called.
1031  */
1032 void tick_nohz_idle_exit(void)
1033 {
1034         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1035         ktime_t now;
1036
1037         local_irq_disable();
1038
1039         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
1040
1041         ts->inidle = 0;
1042
1043         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
1044                 now = ktime_get();
1045
1046         if (ts->idle_active)
1047                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1048
1049         if (ts->tick_stopped) {
1050                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
1051                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
1052         }
1053
1054         local_irq_enable();
1055 }
1056
1057 /*
1058  * The nohz low res interrupt handler
1059  */
1060 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
1061 {
1062         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1063         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1064         ktime_t now = ktime_get();
1065
1066         dev->next_event = KTIME_MAX;
1067
1068         tick_sched_do_timer(now);
1069         tick_sched_handle(ts, regs);
1070
1071         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
1072         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1073                 return;
1074
1075         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1076         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1077 }
1078
1079 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
1080 {
1081         if (!tick_nohz_enabled)
1082                 return;
1083         ts->nohz_mode = mode;
1084         /* One update is enough */
1085         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
1086                 timers_update_nohz();
1087 }
1088
1089 /**
1090  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
1091  */
1092 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
1093 {
1094         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1095         ktime_t next;
1096
1097         if (!tick_nohz_enabled)
1098                 return;
1099
1100         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
1101                 return;
1102
1103         /*
1104          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1105          * hrtimer_forward with the highres code.
1106          */
1107         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1108         /* Get the next period */
1109         next = tick_init_jiffy_update();
1110
1111         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1112         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
1113         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1114         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
1115 }
1116
1117 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1118 {
1119         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1120         ktime_t now;
1121
1122         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1123                 return;
1124         now = ktime_get();
1125         if (ts->idle_active)
1126                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1127         if (ts->tick_stopped)
1128                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1129 }
1130
1131 #else
1132
1133 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1134 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1135 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1136
1137 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1138
1139 /*
1140  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1141  */
1142 void tick_irq_enter(void)
1143 {
1144         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1145         tick_nohz_irq_enter();
1146 }
1147
1148 /*
1149  * High resolution timer specific code
1150  */
1151 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1152 /*
1153  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1154  * Called with interrupts disabled.
1155  */
1156 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1157 {
1158         struct tick_sched *ts =
1159                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1160         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1161         ktime_t now = ktime_get();
1162
1163         tick_sched_do_timer(now);
1164
1165         /*
1166          * Do not call, when we are not in irq context and have
1167          * no valid regs pointer
1168          */
1169         if (regs)
1170                 tick_sched_handle(ts, regs);
1171         else
1172                 ts->next_tick = 0;
1173
1174         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1175         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1176                 return HRTIMER_NORESTART;
1177
1178         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1179
1180         return HRTIMER_RESTART;
1181 }
1182
1183 static int sched_skew_tick;
1184
1185 static int __init skew_tick(char *str)
1186 {
1187         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1188
1189         return 0;
1190 }
1191 early_param("skew_tick", skew_tick);
1192
1193 /**
1194  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1195  */
1196 void tick_setup_sched_timer(void)
1197 {
1198         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1199         ktime_t now = ktime_get();
1200
1201         /*
1202          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1203          */
1204         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1205         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1206
1207         /* Get the next period (per-CPU) */
1208         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1209
1210         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1211         if (sched_skew_tick) {
1212                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1213                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1214                 offset *= smp_processor_id();
1215                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1216         }
1217
1218         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1219         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1220         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1221 }
1222 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1223
1224 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1225 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1226 {
1227         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1228
1229 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1230         if (ts->sched_timer.base)
1231                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1232 # endif
1233
1234         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1235 }
1236 #endif
1237
1238 /**
1239  * Async notification about clocksource changes
1240  */
1241 void tick_clock_notify(void)
1242 {
1243         int cpu;
1244
1245         for_each_possible_cpu(cpu)
1246                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1247 }
1248
1249 /*
1250  * Async notification about clock event changes
1251  */
1252 void tick_oneshot_notify(void)
1253 {
1254         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1255
1256         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1257 }
1258
1259 /**
1260  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1261  *
1262  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1263  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1264  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1265  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1266  */
1267 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1268 {
1269         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1270
1271         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1272                 return 0;
1273
1274         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1275                 return 0;
1276
1277         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1278                 return 0;
1279
1280         if (!allow_nohz)
1281                 return 1;
1282
1283         tick_nohz_switch_to_nohz();
1284         return 0;
1285 }