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         WARN_ON_ONCE(!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 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 389 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 390 {
 391         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 392         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 393                 pr_warn("NO_HZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 394                 free_bootmem_cpumask_var(tick_nohz_full_mask);
 395                 return 1;
 396         }
 397         tick_nohz_full_running = true;
 398
 399         return 1;
 400 }
 401 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 402
 403 static int tick_nohz_cpu_down(unsigned int cpu)
 404 {
 405         /*
 406          * The boot CPU handles housekeeping duty (unbound timers,
 407          * workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
 408          * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
 409          */
 410         if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 411                 return -EBUSY;
 412         return 0;
 413 }
 414
 415 static int tick_nohz_init_all(void)
 416 {
 417         int err = -1;
 418
 419 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 420         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 421                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 422                 return err;
 423         }
 424         err = 0;
 425         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 426         tick_nohz_full_running = true;
 427 #endif
 428         return err;
 429 }
 430
 431 void __init tick_nohz_init(void)
 432 {
 433         int cpu, ret;
 434
 435         if (!tick_nohz_full_running) {
 436                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 437                         return;
 438         }
 439
 440         /*
 441          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
 442          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
 443          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
 444          */
 445         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 446                 pr_warn("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't support irq work self-IPIs\n");
 447                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 448                 tick_nohz_full_running = false;
 449                 return;
 450         }
 451
 452         cpu = smp_processor_id();
 453
 454         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 455                 pr_warn("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n",
 456                         cpu);
 457                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 458         }
 459
 460         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 461                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 462
 463         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
 464                                         "kernel/nohz:predown", NULL,
 465                                         tick_nohz_cpu_down);
 466         WARN_ON(ret < 0);
 467         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
 468                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
 469 }
 470 #endif
 471
 472 /*
 473  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 474  */
 475 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 476 /*
 477  * NO HZ enabled ?
 478  */
 479 bool tick_nohz_enabled __read_mostly  = true;
 480 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
 481 /*
 482  * Enable / Disable tickless mode
 483  */
 484 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 485 {
 486         return (kstrtobool(str, &tick_nohz_enabled) == 0);
 487 }
 488
 489 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 490
 491 int tick_nohz_tick_stopped(void)
 492 {
 493         return __this_cpu_read(tick_cpu_sched.tick_stopped);
 494 }
 495
 496 /**
 497  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 498  *
 499  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 500  *
 501  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 502  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 503  * value. We do this unconditionally on any CPU, as we don't know whether the
 504  * CPU, which has the update task assigned is in a long sleep.
 505  */
 506 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 507 {
 508         unsigned long flags;
 509
 510         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 511
 512         local_irq_save(flags);
 513         tick_do_update_jiffies64(now);
 514         local_irq_restore(flags);
 515
 516         touch_softlockup_watchdog_sched();
 517 }
 518
 519 /*
 520  * Updates the per-CPU time idle statistics counters
 521  */
 522 static void
 523 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 524 {
 525         ktime_t delta;
 526
 527         if (ts->idle_active) {
 528                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 529                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 530                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 531                 else
 532                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 533                 ts->idle_entrytime = now;
 534         }
 535
 536         if (last_update_time)
 537                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 538
 539 }
 540
 541 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 542 {
 543         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 544         ts->idle_active = 0;
 545
 546         sched_clock_idle_wakeup_event();
 547 }
 548
 549 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 550 {
 551         ktime_t now = ktime_get();
 552
 553         ts->idle_entrytime = now;
 554         ts->idle_active = 1;
 555         sched_clock_idle_sleep_event();
 556         return now;
 557 }
 558
 559 /**
 560  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a CPU
 561  * @cpu: CPU number to query
 562  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 563  * counters if NULL.
 564  *
 565  * Return the cumulative idle time (since boot) for a given
 566  * CPU, in microseconds.
 567  *
 568  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 569  * and is as accurate as ktime_get() is.
 570  *
 571  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 572  */
 573 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 574 {
 575         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 576         ktime_t now, idle;
 577
 578         if (!tick_nohz_active)
 579                 return -1;
 580
 581         now = ktime_get();
 582         if (last_update_time) {
 583                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 584                 idle = ts->idle_sleeptime;
 585         } else {
 586                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 587                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 588
 589                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 590                 } else {
 591                         idle = ts->idle_sleeptime;
 592                 }
 593         }
 594
 595         return ktime_to_us(idle);
 596
 597 }
 598 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 599
 600 /**
 601  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a CPU
 602  * @cpu: CPU number to query
 603  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 604  * counters if NULL.
 605  *
 606  * Return the cumulative iowait time (since boot) for a given
 607  * CPU, in microseconds.
 608  *
 609  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 610  * and is as accurate as ktime_get() is.
 611  *
 612  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 613  */
 614 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 615 {
 616         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 617         ktime_t now, iowait;
 618
 619         if (!tick_nohz_active)
 620                 return -1;
 621
 622         now = ktime_get();
 623         if (last_update_time) {
 624                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 625                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 626         } else {
 627                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 628                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 629
 630                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 631                 } else {
 632                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 633                 }
 634         }
 635
 636         return ktime_to_us(iowait);
 637 }
 638 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 639
 640 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 641 {
 642         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 643         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 644
 645         /* Forward the time to expire in the future */
 646         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 647
 648         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 649                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 650         else
 651                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 652
 653         /*
 654          * Reset to make sure next tick stop doesn't get fooled by past
 655          * cached clock deadline.
 656          */
 657         ts->next_tick = 0;
 658 }
 659
 660 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 661                                          ktime_t now, int cpu)
 662 {
 663         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
 664         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
 665         unsigned long seq, basejiff;
 666         ktime_t tick;
 667
 668         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 669         do {
 670                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 671                 basemono = last_jiffies_update;
 672                 basejiff = jiffies;
 673         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 674         ts->last_jiffies = basejiff;
 675
 676         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) ||
 677             arch_needs_cpu() || irq_work_needs_cpu()) {
 678                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
 679         } else {
 680                 /*
 681                  * Get the next pending timer. If high resolution
 682                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
 683                  * timers into account. If high resolution timers are
 684                  * disabled this also looks at the next expiring
 685                  * hrtimer.
 686                  */
 687                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
 688                 ts->next_timer = next_tmr;
 689                 /* Take the next rcu event into account */
 690                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
 691         }
 692
 693         /*
 694          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
 695          * force prod the timer.
 696          */
 697         delta = next_tick - basemono;
 698         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
 699                 /*
 700                  * Tell the timer code that the base is not idle, i.e. undo
 701                  * the effect of get_next_timer_interrupt():
 702                  */
 703                 timer_clear_idle();
 704                 /*
 705                  * We've not stopped the tick yet, and there's a timer in the
 706                  * next period, so no point in stopping it either, bail.
 707                  */
 708                 if (!ts->tick_stopped) {
 709                         tick = 0;
 710                         goto out;
 711                 }
 712         }
 713
 714         /*
 715          * If this CPU is the one which updates jiffies, then give up
 716          * the assignment and let it be taken by the CPU which runs
 717          * the tick timer next, which might be this CPU as well. If we
 718          * don't drop this here the jiffies might be stale and
 719          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
 720          * was the one which had the do_timer() duty last. If this CPU
 721          * is the one which had the do_timer() duty last, we limit the
 722          * sleep time to the timekeeping max_deferment value.
 723          * Otherwise we can sleep as long as we want.
 724          */
 725         delta = timekeeping_max_deferment();
 726         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 727                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 728                 ts->do_timer_last = 1;
 729         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 730                 delta = KTIME_MAX;
 731                 ts->do_timer_last = 0;
 732         } else if (!ts->do_timer_last) {
 733                 delta = KTIME_MAX;
 734         }
 735
 736 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 737         /* Limit the tick delta to the maximum scheduler deferment */
 738         if (!ts->inidle)
 739                 delta = min(delta, scheduler_tick_max_deferment());
 740 #endif
 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         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 948
 949         /*
 950          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 951          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 952          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 953          * exiting idle.
 954          */
 955         set_cpu_sd_state_idle();
 956
 957         local_irq_disable();
 958
 959         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 960         ts->inidle = 1;
 961         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 962
 963         local_irq_enable();
 964 }
 965
 966 /**
 967  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 968  *
 969  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 970  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 971  * an RCU callback, etc...
 972  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 973  */
 974 void tick_nohz_irq_exit(void)
 975 {
 976         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 977
 978         if (ts->inidle)
 979                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 980         else
 981                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
 982 }
 983
 984 /**
 985  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 986  *
 987  * Called from power state control code with interrupts disabled
 988  */
 989 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 990 {
 991         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 992
 993         return ts->sleep_length;
 994 }
 995
 996 /**
 997  * tick_nohz_get_idle_calls - return the current idle calls counter value
 998  *
 999  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
1000  */
1001 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls(void)
1002 {
1003         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1004
1005         return ts->idle_calls;
1006 }
1007
1008 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
1009 {
1010 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
1011         unsigned long ticks;
1012
1013         if (vtime_accounting_cpu_enabled())
1014                 return;
1015         /*
1016          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
1017          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
1018          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
1019          */
1020         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
1021         /*
1022          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
1023          */
1024         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
1025                 account_idle_ticks(ticks);
1026 #endif
1027 }
1028
1029 /**
1030  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
1031  *
1032  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
1033  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
1034  * can use RCU again after this function is called.
1035  */
1036 void tick_nohz_idle_exit(void)
1037 {
1038         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1039         ktime_t now;
1040
1041         local_irq_disable();
1042
1043         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
1044
1045         ts->inidle = 0;
1046
1047         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
1048                 now = ktime_get();
1049
1050         if (ts->idle_active)
1051                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1052
1053         if (ts->tick_stopped) {
1054                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
1055                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
1056         }
1057
1058         local_irq_enable();
1059 }
1060
1061 /*
1062  * The nohz low res interrupt handler
1063  */
1064 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
1065 {
1066         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1067         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1068         ktime_t now = ktime_get();
1069
1070         dev->next_event = KTIME_MAX;
1071
1072         tick_sched_do_timer(now);
1073         tick_sched_handle(ts, regs);
1074
1075         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
1076         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1077                 return;
1078
1079         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1080         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1081 }
1082
1083 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
1084 {
1085         if (!tick_nohz_enabled)
1086                 return;
1087         ts->nohz_mode = mode;
1088         /* One update is enough */
1089         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
1090                 timers_update_migration(true);
1091 }
1092
1093 /**
1094  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
1095  */
1096 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
1097 {
1098         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1099         ktime_t next;
1100
1101         if (!tick_nohz_enabled)
1102                 return;
1103
1104         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
1105                 return;
1106
1107         /*
1108          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1109          * hrtimer_forward with the highres code.
1110          */
1111         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1112         /* Get the next period */
1113         next = tick_init_jiffy_update();
1114
1115         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1116         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
1117         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1118         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
1119 }
1120
1121 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1122 {
1123         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1124         ktime_t now;
1125
1126         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1127                 return;
1128         now = ktime_get();
1129         if (ts->idle_active)
1130                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1131         if (ts->tick_stopped)
1132                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1133 }
1134
1135 #else
1136
1137 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1138 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1139 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1140
1141 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1142
1143 /*
1144  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1145  */
1146 void tick_irq_enter(void)
1147 {
1148         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1149         tick_nohz_irq_enter();
1150 }
1151
1152 /*
1153  * High resolution timer specific code
1154  */
1155 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1156 /*
1157  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1158  * Called with interrupts disabled.
1159  */
1160 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1161 {
1162         struct tick_sched *ts =
1163                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1164         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1165         ktime_t now = ktime_get();
1166
1167         tick_sched_do_timer(now);
1168
1169         /*
1170          * Do not call, when we are not in irq context and have
1171          * no valid regs pointer
1172          */
1173         if (regs)
1174                 tick_sched_handle(ts, regs);
1175         else
1176                 ts->next_tick = 0;
1177
1178         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1179         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1180                 return HRTIMER_NORESTART;
1181
1182         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1183
1184         return HRTIMER_RESTART;
1185 }
1186
1187 static int sched_skew_tick;
1188
1189 static int __init skew_tick(char *str)
1190 {
1191         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1192
1193         return 0;
1194 }
1195 early_param("skew_tick", skew_tick);
1196
1197 /**
1198  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1199  */
1200 void tick_setup_sched_timer(void)
1201 {
1202         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1203         ktime_t now = ktime_get();
1204
1205         /*
1206          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1207          */
1208         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1209         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1210
1211         /* Get the next period (per-CPU) */
1212         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1213
1214         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1215         if (sched_skew_tick) {
1216                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1217                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1218                 offset *= smp_processor_id();
1219                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1220         }
1221
1222         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1223         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1224         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1225 }
1226 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1227
1228 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1229 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1230 {
1231         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1232
1233 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1234         if (ts->sched_timer.base)
1235                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1236 # endif
1237
1238         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1239 }
1240 #endif
1241
1242 /**
1243  * Async notification about clocksource changes
1244  */
1245 void tick_clock_notify(void)
1246 {
1247         int cpu;
1248
1249         for_each_possible_cpu(cpu)
1250                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1251 }
1252
1253 /*
1254  * Async notification about clock event changes
1255  */
1256 void tick_oneshot_notify(void)
1257 {
1258         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1259
1260         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1261 }
1262
1263 /**
1264  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1265  *
1266  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1267  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1268  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1269  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1270  */
1271 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1272 {
1273         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1274
1275         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1276                 return 0;
1277
1278         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1279                 return 0;
1280
1281         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1282                 return 0;
1283
1284         if (!allow_nohz)
1285                 return 1;
1286
1287         tick_nohz_switch_to_nohz();
1288         return 0;
1289 }