Merge branch 'timers-core-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[muen/linux.git] / 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  * Called after resume. Make sure that jiffies are not fast forwarded due to
56  * clock monotonic being forwarded by the suspended time.
57  */
58 void tick_sched_forward_next_period(void)
59 {
60         last_jiffies_update = tick_next_period;
61 }
62
63 /*
64  * Must be called with interrupts disabled !
65  */
66 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
67 {
68         unsigned long ticks = 0;
69         ktime_t delta;
70
71         /*
72          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
73          */
74         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
75         if (delta < tick_period)
76                 return;
77
78         /* Reevaluate with jiffies_lock held */
79         write_seqlock(&jiffies_lock);
80
81         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
82         if (delta >= tick_period) {
83
84                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
85                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
86                                                 tick_period);
87
88                 /* Slow path for long timeouts */
89                 if (unlikely(delta >= tick_period)) {
90                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
91
92                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
93
94                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
95                                                            incr * ticks);
96                 }
97                 do_timer(++ticks);
98
99                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
100                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
101         } else {
102                 write_sequnlock(&jiffies_lock);
103                 return;
104         }
105         write_sequnlock(&jiffies_lock);
106         update_wall_time();
107 }
108
109 /*
110  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
111  */
112 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
113 {
114         ktime_t period;
115
116         write_seqlock(&jiffies_lock);
117         /* Did we start the jiffies update yet ? */
118         if (last_jiffies_update == 0)
119                 last_jiffies_update = tick_next_period;
120         period = last_jiffies_update;
121         write_sequnlock(&jiffies_lock);
122         return period;
123 }
124
125
126 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
127 {
128         int cpu = smp_processor_id();
129
130 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
131         /*
132          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
133          * concurrency: This happens only when the CPU in charge went
134          * into a long sleep. If two CPUs happen to assign themselves to
135          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
136          * jiffies_lock.
137          */
138         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
139             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
140                 tick_do_timer_cpu = cpu;
141 #endif
142
143         /* Check, if the jiffies need an update */
144         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
145                 tick_do_update_jiffies64(now);
146 }
147
148 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
149 {
150 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
151         /*
152          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
153          * the watchdog as we might not schedule for a really long
154          * time. This happens on complete idle SMP systems while
155          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
156          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
157          * when we go busy again does not account too much ticks.
158          */
159         if (ts->tick_stopped) {
160                 touch_softlockup_watchdog_sched();
161                 if (is_idle_task(current))
162                         ts->idle_jiffies++;
163                 /*
164                  * In case the current tick fired too early past its expected
165                  * expiration, make sure we don't bypass the next clock reprogramming
166                  * to the same deadline.
167                  */
168                 ts->next_tick = 0;
169         }
170 #endif
171         update_process_times(user_mode(regs));
172         profile_tick(CPU_PROFILING);
173 }
174 #endif
175
176 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
177 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
178 bool tick_nohz_full_running;
179 static atomic_t tick_dep_mask;
180
181 static bool check_tick_dependency(atomic_t *dep)
182 {
183         int val = atomic_read(dep);
184
185         if (val & TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER) {
186                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER);
187                 return true;
188         }
189
190         if (val & TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS) {
191                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS);
192                 return true;
193         }
194
195         if (val & TICK_DEP_MASK_SCHED) {
196                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_SCHED);
197                 return true;
198         }
199
200         if (val & TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE) {
201                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE);
202                 return true;
203         }
204
205         return false;
206 }
207
208 static bool can_stop_full_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
209 {
210         lockdep_assert_irqs_disabled();
211
212         if (unlikely(!cpu_online(cpu)))
213                 return false;
214
215         if (check_tick_dependency(&tick_dep_mask))
216                 return false;
217
218         if (check_tick_dependency(&ts->tick_dep_mask))
219                 return false;
220
221         if (check_tick_dependency(&current->tick_dep_mask))
222                 return false;
223
224         if (check_tick_dependency(&current->signal->tick_dep_mask))
225                 return false;
226
227         return true;
228 }
229
230 static void nohz_full_kick_func(struct irq_work *work)
231 {
232         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
233 }
234
235 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
236         .func = nohz_full_kick_func,
237 };
238
239 /*
240  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
241  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
242  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
243  * is NMI safe.
244  */
245 static void tick_nohz_full_kick(void)
246 {
247         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
248                 return;
249
250         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
251 }
252
253 /*
254  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
255  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
256  */
257 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
258 {
259         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
260                 return;
261
262         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
263 }
264
265 /*
266  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
267  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
268  */
269 static void tick_nohz_full_kick_all(void)
270 {
271         int cpu;
272
273         if (!tick_nohz_full_running)
274                 return;
275
276         preempt_disable();
277         for_each_cpu_and(cpu, tick_nohz_full_mask, cpu_online_mask)
278                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
279         preempt_enable();
280 }
281
282 static void tick_nohz_dep_set_all(atomic_t *dep,
283                                   enum tick_dep_bits bit)
284 {
285         int prev;
286
287         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), dep);
288         if (!prev)
289                 tick_nohz_full_kick_all();
290 }
291
292 /*
293  * Set a global tick dependency. Used by perf events that rely on freq and
294  * by unstable clock.
295  */
296 void tick_nohz_dep_set(enum tick_dep_bits bit)
297 {
298         tick_nohz_dep_set_all(&tick_dep_mask, bit);
299 }
300
301 void tick_nohz_dep_clear(enum tick_dep_bits bit)
302 {
303         atomic_andnot(BIT(bit), &tick_dep_mask);
304 }
305
306 /*
307  * Set per-CPU tick dependency. Used by scheduler and perf events in order to
308  * manage events throttling.
309  */
310 void tick_nohz_dep_set_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
311 {
312         int prev;
313         struct tick_sched *ts;
314
315         ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
316
317         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
318         if (!prev) {
319                 preempt_disable();
320                 /* Perf needs local kick that is NMI safe */
321                 if (cpu == smp_processor_id()) {
322                         tick_nohz_full_kick();
323                 } else {
324                         /* Remote irq work not NMI-safe */
325                         if (!WARN_ON_ONCE(in_nmi()))
326                                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
327                 }
328                 preempt_enable();
329         }
330 }
331
332 void tick_nohz_dep_clear_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
333 {
334         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
335
336         atomic_andnot(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
337 }
338
339 /*
340  * Set a per-task tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
341  * per task timers.
342  */
343 void tick_nohz_dep_set_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
344 {
345         /*
346          * We could optimize this with just kicking the target running the task
347          * if that noise matters for nohz full users.
348          */
349         tick_nohz_dep_set_all(&tsk->tick_dep_mask, bit);
350 }
351
352 void tick_nohz_dep_clear_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
353 {
354         atomic_andnot(BIT(bit), &tsk->tick_dep_mask);
355 }
356
357 /*
358  * Set a per-taskgroup tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
359  * per process timers.
360  */
361 void tick_nohz_dep_set_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
362 {
363         tick_nohz_dep_set_all(&sig->tick_dep_mask, bit);
364 }
365
366 void tick_nohz_dep_clear_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
367 {
368         atomic_andnot(BIT(bit), &sig->tick_dep_mask);
369 }
370
371 /*
372  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
373  * It might need the tick due to per task/process properties:
374  * perf events, posix CPU timers, ...
375  */
376 void __tick_nohz_task_switch(void)
377 {
378         unsigned long flags;
379         struct tick_sched *ts;
380
381         local_irq_save(flags);
382
383         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
384                 goto out;
385
386         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
387
388         if (ts->tick_stopped) {
389                 if (atomic_read(&current->tick_dep_mask) ||
390                     atomic_read(&current->signal->tick_dep_mask))
391                         tick_nohz_full_kick();
392         }
393 out:
394         local_irq_restore(flags);
395 }
396
397 /* Get the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
398 void __init tick_nohz_full_setup(cpumask_var_t cpumask)
399 {
400         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
401         cpumask_copy(tick_nohz_full_mask, cpumask);
402         tick_nohz_full_running = true;
403 }
404
405 static int tick_nohz_cpu_down(unsigned int cpu)
406 {
407         /*
408          * The boot CPU handles housekeeping duty (unbound timers,
409          * workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
410          * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
411          */
412         if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
413                 return -EBUSY;
414         return 0;
415 }
416
417 void __init tick_nohz_init(void)
418 {
419         int cpu, ret;
420
421         if (!tick_nohz_full_running)
422                 return;
423
424         /*
425          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
426          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
427          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
428          */
429         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
430                 pr_warn("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't support irq work self-IPIs\n");
431                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
432                 tick_nohz_full_running = false;
433                 return;
434         }
435
436         cpu = smp_processor_id();
437
438         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
439                 pr_warn("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n",
440                         cpu);
441                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
442         }
443
444         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
445                 context_tracking_cpu_set(cpu);
446
447         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
448                                         "kernel/nohz:predown", NULL,
449                                         tick_nohz_cpu_down);
450         WARN_ON(ret < 0);
451         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
452                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
453 }
454 #endif
455
456 /*
457  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
458  */
459 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
460 /*
461  * NO HZ enabled ?
462  */
463 bool tick_nohz_enabled __read_mostly  = true;
464 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
465 /*
466  * Enable / Disable tickless mode
467  */
468 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
469 {
470         return (kstrtobool(str, &tick_nohz_enabled) == 0);
471 }
472
473 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
474
475 bool tick_nohz_tick_stopped(void)
476 {
477         return __this_cpu_read(tick_cpu_sched.tick_stopped);
478 }
479
480 bool tick_nohz_tick_stopped_cpu(int cpu)
481 {
482         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
483
484         return ts->tick_stopped;
485 }
486
487 /**
488  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
489  *
490  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
491  *
492  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
493  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
494  * value. We do this unconditionally on any CPU, as we don't know whether the
495  * CPU, which has the update task assigned is in a long sleep.
496  */
497 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
498 {
499         unsigned long flags;
500
501         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
502
503         local_irq_save(flags);
504         tick_do_update_jiffies64(now);
505         local_irq_restore(flags);
506
507         touch_softlockup_watchdog_sched();
508 }
509
510 /*
511  * Updates the per-CPU time idle statistics counters
512  */
513 static void
514 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
515 {
516         ktime_t delta;
517
518         if (ts->idle_active) {
519                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
520                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
521                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
522                 else
523                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
524                 ts->idle_entrytime = now;
525         }
526
527         if (last_update_time)
528                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
529
530 }
531
532 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
533 {
534         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
535         ts->idle_active = 0;
536
537         sched_clock_idle_wakeup_event();
538 }
539
540 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
541 {
542         ktime_t now = ktime_get();
543
544         ts->idle_entrytime = now;
545         ts->idle_active = 1;
546         sched_clock_idle_sleep_event();
547         return now;
548 }
549
550 /**
551  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a CPU
552  * @cpu: CPU number to query
553  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
554  * counters if NULL.
555  *
556  * Return the cumulative idle time (since boot) for a given
557  * CPU, in microseconds.
558  *
559  * This time is measured via accounting rather than sampling,
560  * and is as accurate as ktime_get() is.
561  *
562  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
563  */
564 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
565 {
566         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
567         ktime_t now, idle;
568
569         if (!tick_nohz_active)
570                 return -1;
571
572         now = ktime_get();
573         if (last_update_time) {
574                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
575                 idle = ts->idle_sleeptime;
576         } else {
577                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
578                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
579
580                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
581                 } else {
582                         idle = ts->idle_sleeptime;
583                 }
584         }
585
586         return ktime_to_us(idle);
587
588 }
589 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
590
591 /**
592  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a CPU
593  * @cpu: CPU number to query
594  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
595  * counters if NULL.
596  *
597  * Return the cumulative iowait time (since boot) for a given
598  * CPU, in microseconds.
599  *
600  * This time is measured via accounting rather than sampling,
601  * and is as accurate as ktime_get() is.
602  *
603  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
604  */
605 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
606 {
607         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
608         ktime_t now, iowait;
609
610         if (!tick_nohz_active)
611                 return -1;
612
613         now = ktime_get();
614         if (last_update_time) {
615                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
616                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
617         } else {
618                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
619                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
620
621                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
622                 } else {
623                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
624                 }
625         }
626
627         return ktime_to_us(iowait);
628 }
629 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
630
631 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
632 {
633         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
634         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
635
636         /* Forward the time to expire in the future */
637         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
638
639         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
640                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
641         else
642                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
643
644         /*
645          * Reset to make sure next tick stop doesn't get fooled by past
646          * cached clock deadline.
647          */
648         ts->next_tick = 0;
649 }
650
651 static inline bool local_timer_softirq_pending(void)
652 {
653         return local_softirq_pending() & TIMER_SOFTIRQ;
654 }
655
656 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
657                                          ktime_t now, int cpu)
658 {
659         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
660         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
661         unsigned long seq, basejiff;
662         ktime_t tick;
663
664         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
665         do {
666                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
667                 basemono = last_jiffies_update;
668                 basejiff = jiffies;
669         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
670         ts->last_jiffies = basejiff;
671
672         /*
673          * Keep the periodic tick, when RCU, architecture or irq_work
674          * requests it.
675          * Aside of that check whether the local timer softirq is
676          * pending. If so its a bad idea to call get_next_timer_interrupt()
677          * because there is an already expired timer, so it will request
678          * immeditate expiry, which rearms the hardware timer with a
679          * minimal delta which brings us back to this place
680          * immediately. Lather, rinse and repeat...
681          */
682         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) || arch_needs_cpu() ||
683             irq_work_needs_cpu() || local_timer_softirq_pending()) {
684                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
685         } else {
686                 /*
687                  * Get the next pending timer. If high resolution
688                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
689                  * timers into account. If high resolution timers are
690                  * disabled this also looks at the next expiring
691                  * hrtimer.
692                  */
693                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
694                 ts->next_timer = next_tmr;
695                 /* Take the next rcu event into account */
696                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
697         }
698
699         /*
700          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
701          * force prod the timer.
702          */
703         delta = next_tick - basemono;
704         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
705                 /*
706                  * Tell the timer code that the base is not idle, i.e. undo
707                  * the effect of get_next_timer_interrupt():
708                  */
709                 timer_clear_idle();
710                 /*
711                  * We've not stopped the tick yet, and there's a timer in the
712                  * next period, so no point in stopping it either, bail.
713                  */
714                 if (!ts->tick_stopped) {
715                         tick = 0;
716                         goto out;
717                 }
718         }
719
720         /*
721          * If this CPU is the one which updates jiffies, then give up
722          * the assignment and let it be taken by the CPU which runs
723          * the tick timer next, which might be this CPU as well. If we
724          * don't drop this here the jiffies might be stale and
725          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
726          * was the one which had the do_timer() duty last. If this CPU
727          * is the one which had the do_timer() duty last, we limit the
728          * sleep time to the timekeeping max_deferment value.
729          * Otherwise we can sleep as long as we want.
730          */
731         delta = timekeeping_max_deferment();
732         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
733                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
734                 ts->do_timer_last = 1;
735         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
736                 delta = KTIME_MAX;
737                 ts->do_timer_last = 0;
738         } else if (!ts->do_timer_last) {
739                 delta = KTIME_MAX;
740         }
741
742         /* Calculate the next expiry time */
743         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
744                 expires = basemono + delta;
745         else
746                 expires = KTIME_MAX;
747
748         expires = min_t(u64, expires, next_tick);
749         tick = expires;
750
751         /* Skip reprogram of event if its not changed */
752         if (ts->tick_stopped && (expires == ts->next_tick)) {
753                 /* Sanity check: make sure clockevent is actually programmed */
754                 if (tick == KTIME_MAX || ts->next_tick == hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer))
755                         goto out;
756
757                 WARN_ON_ONCE(1);
758                 printk_once("basemono: %llu ts->next_tick: %llu dev->next_event: %llu timer->active: %d timer->expires: %llu\n",
759                             basemono, ts->next_tick, dev->next_event,
760                             hrtimer_active(&ts->sched_timer), hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer));
761         }
762
763         /*
764          * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
765          * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
766          * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
767          * first call we save the current tick time, so we can restart
768          * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
769          */
770         if (!ts->tick_stopped) {
771                 calc_load_nohz_start();
772                 cpu_load_update_nohz_start();
773                 quiet_vmstat();
774
775                 ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
776                 ts->tick_stopped = 1;
777                 trace_tick_stop(1, TICK_DEP_MASK_NONE);
778         }
779
780         ts->next_tick = tick;
781
782         /*
783          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
784          * the tick timer.
785          */
786         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
787                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
788                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
789                 goto out;
790         }
791
792         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick);
793
794         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
795                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
796         else
797                 tick_program_event(tick, 1);
798 out:
799         /*
800          * Update the estimated sleep length until the next timer
801          * (not only the tick).
802          */
803         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
804         return tick;
805 }
806
807 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
808 {
809         /* Update jiffies first */
810         tick_do_update_jiffies64(now);
811         cpu_load_update_nohz_stop();
812
813         /*
814          * Clear the timer idle flag, so we avoid IPIs on remote queueing and
815          * the clock forward checks in the enqueue path:
816          */
817         timer_clear_idle();
818
819         calc_load_nohz_stop();
820         touch_softlockup_watchdog_sched();
821         /*
822          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
823          */
824         ts->tick_stopped  = 0;
825         ts->idle_exittime = now;
826
827         tick_nohz_restart(ts, now);
828 }
829
830 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
831 {
832 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
833         int cpu = smp_processor_id();
834
835         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
836                 return;
837
838         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
839                 return;
840
841         if (can_stop_full_tick(cpu, ts))
842                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
843         else if (ts->tick_stopped)
844                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
845 #endif
846 }
847
848 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
849 {
850         /*
851          * If this CPU is offline and it is the one which updates
852          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
853          * the CPU which runs the tick timer next. If we don't drop
854          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
855          * invoked.
856          */
857         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
858                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
859                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
860                 /*
861                  * Make sure the CPU doesn't get fooled by obsolete tick
862                  * deadline if it comes back online later.
863                  */
864                 ts->next_tick = 0;
865                 return false;
866         }
867
868         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
869                 ts->sleep_length = NSEC_PER_SEC / HZ;
870                 return false;
871         }
872
873         if (need_resched())
874                 return false;
875
876         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
877                 static int ratelimit;
878
879                 if (ratelimit < 10 &&
880                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
881                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
882                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
883                         ratelimit++;
884                 }
885                 return false;
886         }
887
888         if (tick_nohz_full_enabled()) {
889                 /*
890                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
891                  * if there are full dynticks CPUs around
892                  */
893                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
894                         return false;
895                 /*
896                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
897                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
898                  */
899                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
900                         return false;
901         }
902
903         return true;
904 }
905
906 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
907 {
908         ktime_t now, expires;
909         int cpu = smp_processor_id();
910
911         now = tick_nohz_start_idle(ts);
912
913         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
914                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
915
916                 ts->idle_calls++;
917
918                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
919                 if (expires > 0LL) {
920                         ts->idle_sleeps++;
921                         ts->idle_expires = expires;
922                 }
923
924                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped) {
925                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
926                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
927                 }
928         }
929 }
930
931 /**
932  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
933  *
934  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
935  * Called when we start the idle loop.
936  *
937  * The arch is responsible of calling:
938  *
939  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
940  *  to sleep.
941  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
942  */
943 void tick_nohz_idle_enter(void)
944 {
945         struct tick_sched *ts;
946
947         lockdep_assert_irqs_enabled();
948
949         local_irq_disable();
950
951         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
952         ts->inidle = 1;
953         __tick_nohz_idle_enter(ts);
954
955         local_irq_enable();
956 }
957
958 /**
959  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
960  *
961  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
962  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
963  * an RCU callback, etc...
964  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
965  */
966 void tick_nohz_irq_exit(void)
967 {
968         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
969
970         if (ts->inidle)
971                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
972         else
973                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
974 }
975
976 /**
977  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
978  *
979  * Called from power state control code with interrupts disabled
980  */
981 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
982 {
983         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
984
985         return ts->sleep_length;
986 }
987
988 /**
989  * tick_nohz_get_idle_calls_cpu - return the current idle calls counter value
990  * for a particular CPU.
991  *
992  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
993  */
994 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls_cpu(int cpu)
995 {
996         struct tick_sched *ts = tick_get_tick_sched(cpu);
997
998         return ts->idle_calls;
999 }
1000
1001 /**
1002  * tick_nohz_get_idle_calls - return the current idle calls counter value
1003  *
1004  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
1005  */
1006 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls(void)
1007 {
1008         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1009
1010         return ts->idle_calls;
1011 }
1012
1013 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
1014 {
1015 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
1016         unsigned long ticks;
1017
1018         if (vtime_accounting_cpu_enabled())
1019                 return;
1020         /*
1021          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
1022          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
1023          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
1024          */
1025         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
1026         /*
1027          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
1028          */
1029         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
1030                 account_idle_ticks(ticks);
1031 #endif
1032 }
1033
1034 /**
1035  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
1036  *
1037  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
1038  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
1039  * can use RCU again after this function is called.
1040  */
1041 void tick_nohz_idle_exit(void)
1042 {
1043         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1044         ktime_t now;
1045
1046         local_irq_disable();
1047
1048         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
1049
1050         ts->inidle = 0;
1051
1052         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
1053                 now = ktime_get();
1054
1055         if (ts->idle_active)
1056                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1057
1058         if (ts->tick_stopped) {
1059                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
1060                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
1061         }
1062
1063         local_irq_enable();
1064 }
1065
1066 /*
1067  * The nohz low res interrupt handler
1068  */
1069 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
1070 {
1071         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1072         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1073         ktime_t now = ktime_get();
1074
1075         dev->next_event = KTIME_MAX;
1076
1077         tick_sched_do_timer(now);
1078         tick_sched_handle(ts, regs);
1079
1080         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
1081         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1082                 return;
1083
1084         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1085         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1086 }
1087
1088 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
1089 {
1090         if (!tick_nohz_enabled)
1091                 return;
1092         ts->nohz_mode = mode;
1093         /* One update is enough */
1094         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
1095                 timers_update_nohz();
1096 }
1097
1098 /**
1099  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
1100  */
1101 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
1102 {
1103         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1104         ktime_t next;
1105
1106         if (!tick_nohz_enabled)
1107                 return;
1108
1109         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
1110                 return;
1111
1112         /*
1113          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1114          * hrtimer_forward with the highres code.
1115          */
1116         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1117         /* Get the next period */
1118         next = tick_init_jiffy_update();
1119
1120         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1121         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
1122         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1123         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
1124 }
1125
1126 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1127 {
1128         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1129         ktime_t now;
1130
1131         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1132                 return;
1133         now = ktime_get();
1134         if (ts->idle_active)
1135                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1136         if (ts->tick_stopped)
1137                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1138 }
1139
1140 #else
1141
1142 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1143 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1144 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1145
1146 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1147
1148 /*
1149  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1150  */
1151 void tick_irq_enter(void)
1152 {
1153         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1154         tick_nohz_irq_enter();
1155 }
1156
1157 /*
1158  * High resolution timer specific code
1159  */
1160 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1161 /*
1162  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1163  * Called with interrupts disabled.
1164  */
1165 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1166 {
1167         struct tick_sched *ts =
1168                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1169         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1170         ktime_t now = ktime_get();
1171
1172         tick_sched_do_timer(now);
1173
1174         /*
1175          * Do not call, when we are not in irq context and have
1176          * no valid regs pointer
1177          */
1178         if (regs)
1179                 tick_sched_handle(ts, regs);
1180         else
1181                 ts->next_tick = 0;
1182
1183         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1184         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1185                 return HRTIMER_NORESTART;
1186
1187         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1188
1189         return HRTIMER_RESTART;
1190 }
1191
1192 static int sched_skew_tick;
1193
1194 static int __init skew_tick(char *str)
1195 {
1196         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1197
1198         return 0;
1199 }
1200 early_param("skew_tick", skew_tick);
1201
1202 /**
1203  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1204  */
1205 void tick_setup_sched_timer(void)
1206 {
1207         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1208         ktime_t now = ktime_get();
1209
1210         /*
1211          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1212          */
1213         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1214         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1215
1216         /* Get the next period (per-CPU) */
1217         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1218
1219         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1220         if (sched_skew_tick) {
1221                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1222                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1223                 offset *= smp_processor_id();
1224                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1225         }
1226
1227         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1228         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1229         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1230 }
1231 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1232
1233 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1234 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1235 {
1236         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1237
1238 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1239         if (ts->sched_timer.base)
1240                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1241 # endif
1242
1243         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1244 }
1245 #endif
1246
1247 /**
1248  * Async notification about clocksource changes
1249  */
1250 void tick_clock_notify(void)
1251 {
1252         int cpu;
1253
1254         for_each_possible_cpu(cpu)
1255                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1256 }
1257
1258 /*
1259  * Async notification about clock event changes
1260  */
1261 void tick_oneshot_notify(void)
1262 {
1263         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1264
1265         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1266 }
1267
1268 /**
1269  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1270  *
1271  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1272  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1273  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1274  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1275  */
1276 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1277 {
1278         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1279
1280         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1281                 return 0;
1282
1283         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1284                 return 0;
1285
1286         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1287                 return 0;
1288
1289         if (!allow_nohz)
1290                 return 1;
1291
1292         tick_nohz_switch_to_nohz();
1293         return 0;
1294 }