kernel/time/tick-sched.c

   1 /*
   2  *  linux/kernel/time/tick-sched.c
   3  *
   4  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <[email protected]>
   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 static 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 nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 201 {
 202         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
 203 }
 204
 205 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 206         .func = nohz_full_kick_work_func,
 207 };
 208
 209 /*
 210  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
 211  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 212  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
 213  * is NMI safe.
 214  */
 215 void tick_nohz_full_kick(void)
 216 {
 217         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 218                 return;
 219
 220         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
 225  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 226  */
 227 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
 228 {
 229         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 230                 return;
 231
 232         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
 233 }
 234
 235 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 236 {
 237         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
 238 }
 239
 240 /*
 241  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 242  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 243  */
 244 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 245 {
 246         if (!tick_nohz_full_running)
 247                 return;
 248
 249         preempt_disable();
 250         smp_call_function_many(tick_nohz_full_mask,
 251                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 252         tick_nohz_full_kick();
 253         preempt_enable();
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 258  * It might need the tick due to per task/process properties:
 259  * perf events, posix cpu timers, ...
 260  */
 261 void __tick_nohz_task_switch(void)
 262 {
 263         unsigned long flags;
 264
 265         local_irq_save(flags);
 266
 267         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 268                 goto out;
 269
 270         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 271                 tick_nohz_full_kick();
 272
 273 out:
 274         local_irq_restore(flags);
 275 }
 276
 277 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 278 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 279 {
 280         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 281         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 282                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 283                 free_bootmem_cpumask_var(tick_nohz_full_mask);
 284                 return 1;
 285         }
 286         tick_nohz_full_running = true;
 287
 288         return 1;
 289 }
 290 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 291
 292 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 293                                                  unsigned long action,
 294                                                  void *hcpu)
 295 {
 296         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 297
 298         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 299         case CPU_DOWN_PREPARE:
 300                 /*
 301                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
 302                  * we can't safely shutdown that CPU.
 303                  */
 304                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 305                         return NOTIFY_BAD;
 306                 break;
 307         }
 308         return NOTIFY_OK;
 309 }
 310
 311 static int tick_nohz_init_all(void)
 312 {
 313         int err = -1;
 314
 315 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 316         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 317                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 318                 return err;
 319         }
 320         err = 0;
 321         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 322         tick_nohz_full_running = true;
 323 #endif
 324         return err;
 325 }
 326
 327 void __init tick_nohz_init(void)
 328 {
 329         int cpu;
 330
 331         if (!tick_nohz_full_running) {
 332                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 333                         return;
 334         }
 335
 336         if (!alloc_cpumask_var(&housekeeping_mask, GFP_KERNEL)) {
 337                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate not-full dynticks cpumask\n");
 338                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 339                 tick_nohz_full_running = false;
 340                 return;
 341         }
 342
 343         /*
 344          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
 345          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
 346          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
 347          */
 348         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 349                 pr_warning("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't "
 350                            "support irq work self-IPIs\n");
 351                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 352                 cpumask_copy(housekeeping_mask, cpu_possible_mask);
 353                 tick_nohz_full_running = false;
 354                 return;
 355         }
 356
 357         cpu = smp_processor_id();
 358
 359         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 360                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 361                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 362         }
 363
 364         cpumask_andnot(housekeeping_mask,
 365                        cpu_possible_mask, tick_nohz_full_mask);
 366
 367         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 368                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 369
 370         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 371         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
 372                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
 373 }
 374 #endif
 375
 376 /*
 377  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 378  */
 379 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 380 /*
 381  * NO HZ enabled ?
 382  */
 383 static int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 384 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
 385 /*
 386  * Enable / Disable tickless mode
 387  */
 388 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 389 {
 390         if (!strcmp(str, "off"))
 391                 tick_nohz_enabled = 0;
 392         else if (!strcmp(str, "on"))
 393                 tick_nohz_enabled = 1;
 394         else
 395                 return 0;
 396         return 1;
 397 }
 398
 399 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 400
 401 int tick_nohz_tick_stopped(void)
 402 {
 403         return __this_cpu_read(tick_cpu_sched.tick_stopped);
 404 }
 405
 406 /**
 407  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 408  *
 409  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 410  *
 411  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 412  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 413  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 414  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 415  */
 416 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 417 {
 418         unsigned long flags;
 419
 420         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 421
 422         local_irq_save(flags);
 423         tick_do_update_jiffies64(now);
 424         local_irq_restore(flags);
 425
 426         touch_softlockup_watchdog();
 427 }
 428
 429 /*
 430  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 431  */
 432 static void
 433 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 434 {
 435         ktime_t delta;
 436
 437         if (ts->idle_active) {
 438                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 439                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 440                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 441                 else
 442                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 443                 ts->idle_entrytime = now;
 444         }
 445
 446         if (last_update_time)
 447                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 448
 449 }
 450
 451 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 452 {
 453         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 454         ts->idle_active = 0;
 455
 456         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 457 }
 458
 459 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 460 {
 461         ktime_t now = ktime_get();
 462
 463         ts->idle_entrytime = now;
 464         ts->idle_active = 1;
 465         sched_clock_idle_sleep_event();
 466         return now;
 467 }
 468
 469 /**
 470  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 471  * @cpu: CPU number to query
 472  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 473  * counters if NULL.
 474  *
 475  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 476  * CPU, in microseconds.
 477  *
 478  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 479  * and is as accurate as ktime_get() is.
 480  *
 481  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 482  */
 483 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 484 {
 485         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 486         ktime_t now, idle;
 487
 488         if (!tick_nohz_active)
 489                 return -1;
 490
 491         now = ktime_get();
 492         if (last_update_time) {
 493                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 494                 idle = ts->idle_sleeptime;
 495         } else {
 496                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 497                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 498
 499                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 500                 } else {
 501                         idle = ts->idle_sleeptime;
 502                 }
 503         }
 504
 505         return ktime_to_us(idle);
 506
 507 }
 508 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 509
 510 /**
 511  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 512  * @cpu: CPU number to query
 513  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 514  * counters if NULL.
 515  *
 516  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 517  * CPU, in microseconds.
 518  *
 519  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 520  * and is as accurate as ktime_get() is.
 521  *
 522  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 523  */
 524 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 525 {
 526         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 527         ktime_t now, iowait;
 528
 529         if (!tick_nohz_active)
 530                 return -1;
 531
 532         now = ktime_get();
 533         if (last_update_time) {
 534                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 535                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 536         } else {
 537                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 538                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 539
 540                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 541                 } else {
 542                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 543                 }
 544         }
 545
 546         return ktime_to_us(iowait);
 547 }
 548 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 549
 550 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 551 {
 552         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 553         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 554
 555         /* Forward the time to expire in the future */
 556         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 557
 558         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 559                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 560         else
 561                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 562 }
 563
 564 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 565                                          ktime_t now, int cpu)
 566 {
 567         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
 568         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
 569         unsigned long seq, basejiff;
 570         ktime_t tick;
 571
 572         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 573         do {
 574                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 575                 basemono = last_jiffies_update.tv64;
 576                 basejiff = jiffies;
 577         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 578         ts->last_jiffies = basejiff;
 579
 580         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) ||
 581             arch_needs_cpu() || irq_work_needs_cpu()) {
 582                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
 583         } else {
 584                 /*
 585                  * Get the next pending timer. If high resolution
 586                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
 587                  * timers into account. If high resolution timers are
 588                  * disabled this also looks at the next expiring
 589                  * hrtimer.
 590                  */
 591                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
 592                 ts->next_timer = next_tmr;
 593                 /* Take the next rcu event into account */
 594                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
 595         }
 596
 597         /*
 598          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
 599          * restart it proper.
 600          */
 601         delta = next_tick - basemono;
 602         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
 603                 tick.tv64 = 0;
 604                 if (!ts->tick_stopped)
 605                         goto out;
 606                 if (delta == 0) {
 607                         /* Tick is stopped, but required now. Enforce it */
 608                         tick_nohz_restart(ts, now);
 609                         goto out;
 610                 }
 611         }
 612
 613         /*
 614          * If this cpu is the one which updates jiffies, then give up
 615          * the assignment and let it be taken by the cpu which runs
 616          * the tick timer next, which might be this cpu as well. If we
 617          * don't drop this here the jiffies might be stale and
 618          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
 619          * was the one which had the do_timer() duty last. If this cpu
 620          * is the one which had the do_timer() duty last, we limit the
 621          * sleep time to the timekeeping max_deferement value.
 622          * Otherwise we can sleep as long as we want.
 623          */
 624         delta = timekeeping_max_deferment();
 625         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 626                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 627                 ts->do_timer_last = 1;
 628         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 629                 delta = KTIME_MAX;
 630                 ts->do_timer_last = 0;
 631         } else if (!ts->do_timer_last) {
 632                 delta = KTIME_MAX;
 633         }
 634
 635 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 636         /* Limit the tick delta to the maximum scheduler deferment */
 637         if (!ts->inidle)
 638                 delta = min(delta, scheduler_tick_max_deferment());
 639 #endif
 640
 641         /* Calculate the next expiry time */
 642         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
 643                 expires = basemono + delta;
 644         else
 645                 expires = KTIME_MAX;
 646
 647         expires = min_t(u64, expires, next_tick);
 648         tick.tv64 = expires;
 649
 650         /* Skip reprogram of event if its not changed */
 651         if (ts->tick_stopped && (expires == dev->next_event.tv64))
 652                 goto out;
 653
 654         /*
 655          * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 656          * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 657          * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 658          * first call we save the current tick time, so we can restart
 659          * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 660          */
 661         if (!ts->tick_stopped) {
 662                 nohz_balance_enter_idle(cpu);
 663                 calc_load_enter_idle();
 664
 665                 ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 666                 ts->tick_stopped = 1;
 667                 trace_tick_stop(1, " ");
 668         }
 669
 670         /*
 671          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
 672          * the tick timer.
 673          */
 674         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
 675                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 676                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 677                 goto out;
 678         }
 679
 680         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 681                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, tick, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 682         else
 683                 tick_program_event(tick, 1);
 684 out:
 685         /* Update the estimated sleep length */
 686         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 687         return tick;
 688 }
 689
 690 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 691 {
 692         /* Update jiffies first */
 693         tick_do_update_jiffies64(now);
 694         update_cpu_load_nohz();
 695
 696         calc_load_exit_idle();
 697         touch_softlockup_watchdog();
 698         /*
 699          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 700          */
 701         ts->tick_stopped  = 0;
 702         ts->idle_exittime = now;
 703
 704         tick_nohz_restart(ts, now);
 705 }
 706
 707 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
 708 {
 709 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 710         int cpu = smp_processor_id();
 711
 712         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 713                 return;
 714
 715         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 716                 return;
 717
 718         if (can_stop_full_tick())
 719                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 720         else if (ts->tick_stopped)
 721                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 722 #endif
 723 }
 724
 725 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 726 {
 727         /*
 728          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 729          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 730          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 731          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 732          * invoked.
 733          */
 734         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 735                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 736                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 737                 return false;
 738         }
 739
 740         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 741                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 742                 return false;
 743         }
 744
 745         if (need_resched())
 746                 return false;
 747
 748         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 749                 static int ratelimit;
 750
 751                 if (ratelimit < 10 &&
 752                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 753                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 754                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 755                         ratelimit++;
 756                 }
 757                 return false;
 758         }
 759
 760         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 761                 /*
 762                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 763                  * if there are full dynticks CPUs around
 764                  */
 765                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 766                         return false;
 767                 /*
 768                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 769                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 770                  */
 771                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 772                         return false;
 773         }
 774
 775         return true;
 776 }
 777
 778 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 779 {
 780         ktime_t now, expires;
 781         int cpu = smp_processor_id();
 782
 783         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 784
 785         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 786                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 787
 788                 ts->idle_calls++;
 789
 790                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 791                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 792                         ts->idle_sleeps++;
 793                         ts->idle_expires = expires;
 794                 }
 795
 796                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 797                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 798         }
 799 }
 800
 801 /**
 802  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 803  *
 804  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 805  * Called when we start the idle loop.
 806  *
 807  * The arch is responsible of calling:
 808  *
 809  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 810  *  to sleep.
 811  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 812  */
 813 void tick_nohz_idle_enter(void)
 814 {
 815         struct tick_sched *ts;
 816
 817         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 818
 819         /*
 820          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 821          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 822          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 823          * exiting idle.
 824          */
 825         set_cpu_sd_state_idle();
 826
 827         local_irq_disable();
 828
 829         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 830         ts->inidle = 1;
 831         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 832
 833         local_irq_enable();
 834 }
 835
 836 /**
 837  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 838  *
 839  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 840  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 841  * an RCU callback, etc...
 842  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 843  */
 844 void tick_nohz_irq_exit(void)
 845 {
 846         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 847
 848         if (ts->inidle)
 849                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 850         else
 851                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
 852 }
 853
 854 /**
 855  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 856  *
 857  * Called from power state control code with interrupts disabled
 858  */
 859 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 860 {
 861         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 862
 863         return ts->sleep_length;
 864 }
 865
 866 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 867 {
 868 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 869         unsigned long ticks;
 870
 871         if (vtime_accounting_enabled())
 872                 return;
 873         /*
 874          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 875          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 876          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 877          */
 878         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 879         /*
 880          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 881          */
 882         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 883                 account_idle_ticks(ticks);
 884 #endif
 885 }
 886
 887 /**
 888  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 889  *
 890  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 891  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 892  * can use RCU again after this function is called.
 893  */
 894 void tick_nohz_idle_exit(void)
 895 {
 896         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 897         ktime_t now;
 898
 899         local_irq_disable();
 900
 901         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 902
 903         ts->inidle = 0;
 904
 905         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 906                 now = ktime_get();
 907
 908         if (ts->idle_active)
 909                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
 910
 911         if (ts->tick_stopped) {
 912                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 913                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 914         }
 915
 916         local_irq_enable();
 917 }
 918
 919 /*
 920  * The nohz low res interrupt handler
 921  */
 922 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 923 {
 924         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 925         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 926         ktime_t now = ktime_get();
 927
 928         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 929
 930         tick_sched_do_timer(now);
 931         tick_sched_handle(ts, regs);
 932
 933         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
 934         if (unlikely(ts->tick_stopped))
 935                 return;
 936
 937         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 938         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 939 }
 940
 941 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
 942 {
 943         if (!tick_nohz_enabled)
 944                 return;
 945         ts->nohz_mode = mode;
 946         /* One update is enough */
 947         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
 948                 timers_update_migration(true);
 949 }
 950
 951 /**
 952  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 953  */
 954 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 955 {
 956         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 957         ktime_t next;
 958
 959         if (!tick_nohz_enabled)
 960                 return;
 961
 962         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
 963                 return;
 964
 965         /*
 966          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
 967          * hrtimer_forward with the highres code.
 968          */
 969         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 970         /* Get the next period */
 971         next = tick_init_jiffy_update();
 972
 973         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
 974         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
 975         tick_program_event(next, 1);
 976         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
 977 }
 978
 979 /*
 980  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
 981  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
 982  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
 983  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
 984  * the first place.
 985  *
 986  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
 987  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
 988  * when idle is left.
 989  */
 990 static void tick_nohz_kick_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 991 {
 992 #if 0
 993         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
 994         ktime_t delta;
 995
 996         /*
 997          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
 998          * already reached or less/equal than the tick period.
 999          */
1000         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1001         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1002                 return;
1003
1004         tick_nohz_restart(ts, now);
1005 #endif
1006 }
1007
1008 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1009 {
1010         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1011         ktime_t now;
1012
1013         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1014                 return;
1015         now = ktime_get();
1016         if (ts->idle_active)
1017                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1018         if (ts->tick_stopped) {
1019                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1020                 tick_nohz_kick_tick(ts, now);
1021         }
1022 }
1023
1024 #else
1025
1026 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1027 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1028 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1029
1030 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1031
1032 /*
1033  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1034  */
1035 void tick_irq_enter(void)
1036 {
1037         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1038         tick_nohz_irq_enter();
1039 }
1040
1041 /*
1042  * High resolution timer specific code
1043  */
1044 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1045 /*
1046  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1047  * Called with interrupts disabled.
1048  */
1049 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1050 {
1051         struct tick_sched *ts =
1052                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1053         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1054         ktime_t now = ktime_get();
1055
1056         tick_sched_do_timer(now);
1057
1058         /*
1059          * Do not call, when we are not in irq context and have
1060          * no valid regs pointer
1061          */
1062         if (regs)
1063                 tick_sched_handle(ts, regs);
1064
1065         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1066         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1067                 return HRTIMER_NORESTART;
1068
1069         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1070
1071         return HRTIMER_RESTART;
1072 }
1073
1074 static int sched_skew_tick;
1075
1076 static int __init skew_tick(char *str)
1077 {
1078         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1079
1080         return 0;
1081 }
1082 early_param("skew_tick", skew_tick);
1083
1084 /**
1085  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1086  */
1087 void tick_setup_sched_timer(void)
1088 {
1089         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1090         ktime_t now = ktime_get();
1091
1092         /*
1093          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1094          */
1095         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1096         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1097
1098         /* Get the next period (per cpu) */
1099         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1100
1101         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1102         if (sched_skew_tick) {
1103                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1104                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1105                 offset *= smp_processor_id();
1106                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1107         }
1108
1109         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1110         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1111         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1112 }
1113 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1114
1115 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1116 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1117 {
1118         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1119
1120 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1121         if (ts->sched_timer.base)
1122                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1123 # endif
1124
1125         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1126 }
1127 #endif
1128
1129 /**
1130  * Async notification about clocksource changes
1131  */
1132 void tick_clock_notify(void)
1133 {
1134         int cpu;
1135
1136         for_each_possible_cpu(cpu)
1137                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1138 }
1139
1140 /*
1141  * Async notification about clock event changes
1142  */
1143 void tick_oneshot_notify(void)
1144 {
1145         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1146
1147         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1148 }
1149
1150 /**
1151  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1152  *
1153  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1154  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1155  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1156  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1157  */
1158 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1159 {
1160         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1161
1162         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1163                 return 0;
1164
1165         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1166                 return 0;
1167
1168         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1169                 return 0;
1170
1171         if (!allow_nohz)
1172                 return 1;
1173
1174         tick_nohz_switch_to_nohz();
1175         return 0;
1176 }