Merge tag 'hwmon-for-linus-v4.6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-block.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/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/context_tracking.h>
26
27 #include <asm/irq_regs.h>
28
29 #include "tick-internal.h"
30
31 #include <trace/events/timer.h>
32
33 /*
34  * Per cpu nohz control structure
35  */
36 static DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
37
38 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
39 {
40         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
41 }
42
43 #if defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || defined(CONFIG_HIGH_RES_TIMERS)
44 /*
45  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
46  */
47 static ktime_t last_jiffies_update;
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_sched();
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 #endif
155
156 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
157 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
158 cpumask_var_t housekeeping_mask;
159 bool tick_nohz_full_running;
160 static unsigned long tick_dep_mask;
161
162 static void trace_tick_dependency(unsigned long dep)
163 {
164         if (dep & TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER) {
165                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER);
166                 return;
167         }
168
169         if (dep & TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS) {
170                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS);
171                 return;
172         }
173
174         if (dep & TICK_DEP_MASK_SCHED) {
175                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_SCHED);
176                 return;
177         }
178
179         if (dep & TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE)
180                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE);
181 }
182
183 static bool can_stop_full_tick(struct tick_sched *ts)
184 {
185         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
186
187         if (tick_dep_mask) {
188                 trace_tick_dependency(tick_dep_mask);
189                 return false;
190         }
191
192         if (ts->tick_dep_mask) {
193                 trace_tick_dependency(ts->tick_dep_mask);
194                 return false;
195         }
196
197         if (current->tick_dep_mask) {
198                 trace_tick_dependency(current->tick_dep_mask);
199                 return false;
200         }
201
202         if (current->signal->tick_dep_mask) {
203                 trace_tick_dependency(current->signal->tick_dep_mask);
204                 return false;
205         }
206
207         return true;
208 }
209
210 static void nohz_full_kick_func(struct irq_work *work)
211 {
212         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
213 }
214
215 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
216         .func = nohz_full_kick_func,
217 };
218
219 /*
220  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
221  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
222  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
223  * is NMI safe.
224  */
225 static void tick_nohz_full_kick(void)
226 {
227         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
228                 return;
229
230         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
231 }
232
233 /*
234  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
235  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
236  */
237 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
238 {
239         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
240                 return;
241
242         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
243 }
244
245 /*
246  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
247  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
248  */
249 static void tick_nohz_full_kick_all(void)
250 {
251         int cpu;
252
253         if (!tick_nohz_full_running)
254                 return;
255
256         preempt_disable();
257         for_each_cpu_and(cpu, tick_nohz_full_mask, cpu_online_mask)
258                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
259         preempt_enable();
260 }
261
262 static void tick_nohz_dep_set_all(unsigned long *dep,
263                                   enum tick_dep_bits bit)
264 {
265         unsigned long prev;
266
267         prev = fetch_or(dep, BIT_MASK(bit));
268         if (!prev)
269                 tick_nohz_full_kick_all();
270 }
271
272 /*
273  * Set a global tick dependency. Used by perf events that rely on freq and
274  * by unstable clock.
275  */
276 void tick_nohz_dep_set(enum tick_dep_bits bit)
277 {
278         tick_nohz_dep_set_all(&tick_dep_mask, bit);
279 }
280
281 void tick_nohz_dep_clear(enum tick_dep_bits bit)
282 {
283         clear_bit(bit, &tick_dep_mask);
284 }
285
286 /*
287  * Set per-CPU tick dependency. Used by scheduler and perf events in order to
288  * manage events throttling.
289  */
290 void tick_nohz_dep_set_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
291 {
292         unsigned long prev;
293         struct tick_sched *ts;
294
295         ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
296
297         prev = fetch_or(&ts->tick_dep_mask, BIT_MASK(bit));
298         if (!prev) {
299                 preempt_disable();
300                 /* Perf needs local kick that is NMI safe */
301                 if (cpu == smp_processor_id()) {
302                         tick_nohz_full_kick();
303                 } else {
304                         /* Remote irq work not NMI-safe */
305                         if (!WARN_ON_ONCE(in_nmi()))
306                                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
307                 }
308                 preempt_enable();
309         }
310 }
311
312 void tick_nohz_dep_clear_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
313 {
314         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
315
316         clear_bit(bit, &ts->tick_dep_mask);
317 }
318
319 /*
320  * Set a per-task tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
321  * per task timers.
322  */
323 void tick_nohz_dep_set_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
324 {
325         /*
326          * We could optimize this with just kicking the target running the task
327          * if that noise matters for nohz full users.
328          */
329         tick_nohz_dep_set_all(&tsk->tick_dep_mask, bit);
330 }
331
332 void tick_nohz_dep_clear_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
333 {
334         clear_bit(bit, &tsk->tick_dep_mask);
335 }
336
337 /*
338  * Set a per-taskgroup tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
339  * per process timers.
340  */
341 void tick_nohz_dep_set_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
342 {
343         tick_nohz_dep_set_all(&sig->tick_dep_mask, bit);
344 }
345
346 void tick_nohz_dep_clear_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
347 {
348         clear_bit(bit, &sig->tick_dep_mask);
349 }
350
351 /*
352  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
353  * It might need the tick due to per task/process properties:
354  * perf events, posix cpu timers, ...
355  */
356 void __tick_nohz_task_switch(void)
357 {
358         unsigned long flags;
359         struct tick_sched *ts;
360
361         local_irq_save(flags);
362
363         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
364                 goto out;
365
366         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
367
368         if (ts->tick_stopped) {
369                 if (current->tick_dep_mask || current->signal->tick_dep_mask)
370                         tick_nohz_full_kick();
371         }
372 out:
373         local_irq_restore(flags);
374 }
375
376 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
377 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
378 {
379         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
380         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
381                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
382                 free_bootmem_cpumask_var(tick_nohz_full_mask);
383                 return 1;
384         }
385         tick_nohz_full_running = true;
386
387         return 1;
388 }
389 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
390
391 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
392                                        unsigned long action,
393                                        void *hcpu)
394 {
395         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
396
397         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
398         case CPU_DOWN_PREPARE:
399                 /*
400                  * The boot CPU handles housekeeping duty (unbound timers,
401                  * workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
402                  * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
403                  */
404                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
405                         return NOTIFY_BAD;
406                 break;
407         }
408         return NOTIFY_OK;
409 }
410
411 static int tick_nohz_init_all(void)
412 {
413         int err = -1;
414
415 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
416         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
417                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
418                 return err;
419         }
420         err = 0;
421         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
422         tick_nohz_full_running = true;
423 #endif
424         return err;
425 }
426
427 void __init tick_nohz_init(void)
428 {
429         int cpu;
430
431         if (!tick_nohz_full_running) {
432                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
433                         return;
434         }
435
436         if (!alloc_cpumask_var(&housekeeping_mask, GFP_KERNEL)) {
437                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate not-full dynticks cpumask\n");
438                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
439                 tick_nohz_full_running = false;
440                 return;
441         }
442
443         /*
444          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
445          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
446          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
447          */
448         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
449                 pr_warning("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't "
450                            "support irq work self-IPIs\n");
451                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
452                 cpumask_copy(housekeeping_mask, cpu_possible_mask);
453                 tick_nohz_full_running = false;
454                 return;
455         }
456
457         cpu = smp_processor_id();
458
459         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
460                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
461                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
462         }
463
464         cpumask_andnot(housekeeping_mask,
465                        cpu_possible_mask, tick_nohz_full_mask);
466
467         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
468                 context_tracking_cpu_set(cpu);
469
470         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
471         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
472                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
473
474         /*
475          * We need at least one CPU to handle housekeeping work such
476          * as timekeeping, unbound timers, workqueues, ...
477          */
478         WARN_ON_ONCE(cpumask_empty(housekeeping_mask));
479 }
480 #endif
481
482 /*
483  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
484  */
485 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
486 /*
487  * NO HZ enabled ?
488  */
489 int tick_nohz_enabled __read_mostly = 1;
490 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
491 /*
492  * Enable / Disable tickless mode
493  */
494 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
495 {
496         if (!strcmp(str, "off"))
497                 tick_nohz_enabled = 0;
498         else if (!strcmp(str, "on"))
499                 tick_nohz_enabled = 1;
500         else
501                 return 0;
502         return 1;
503 }
504
505 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
506
507 int tick_nohz_tick_stopped(void)
508 {
509         return __this_cpu_read(tick_cpu_sched.tick_stopped);
510 }
511
512 /**
513  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
514  *
515  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
516  *
517  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
518  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
519  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
520  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
521  */
522 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
523 {
524         unsigned long flags;
525
526         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
527
528         local_irq_save(flags);
529         tick_do_update_jiffies64(now);
530         local_irq_restore(flags);
531
532         touch_softlockup_watchdog_sched();
533 }
534
535 /*
536  * Updates the per cpu time idle statistics counters
537  */
538 static void
539 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
540 {
541         ktime_t delta;
542
543         if (ts->idle_active) {
544                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
545                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
546                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
547                 else
548                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
549                 ts->idle_entrytime = now;
550         }
551
552         if (last_update_time)
553                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
554
555 }
556
557 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
558 {
559         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
560         ts->idle_active = 0;
561
562         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
563 }
564
565 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
566 {
567         ktime_t now = ktime_get();
568
569         ts->idle_entrytime = now;
570         ts->idle_active = 1;
571         sched_clock_idle_sleep_event();
572         return now;
573 }
574
575 /**
576  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
577  * @cpu: CPU number to query
578  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
579  * counters if NULL.
580  *
581  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
582  * CPU, in microseconds.
583  *
584  * This time is measured via accounting rather than sampling,
585  * and is as accurate as ktime_get() is.
586  *
587  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
588  */
589 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
590 {
591         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
592         ktime_t now, idle;
593
594         if (!tick_nohz_active)
595                 return -1;
596
597         now = ktime_get();
598         if (last_update_time) {
599                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
600                 idle = ts->idle_sleeptime;
601         } else {
602                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
603                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
604
605                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
606                 } else {
607                         idle = ts->idle_sleeptime;
608                 }
609         }
610
611         return ktime_to_us(idle);
612
613 }
614 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
615
616 /**
617  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
618  * @cpu: CPU number to query
619  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
620  * counters if NULL.
621  *
622  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
623  * CPU, in microseconds.
624  *
625  * This time is measured via accounting rather than sampling,
626  * and is as accurate as ktime_get() is.
627  *
628  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
629  */
630 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
631 {
632         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
633         ktime_t now, iowait;
634
635         if (!tick_nohz_active)
636                 return -1;
637
638         now = ktime_get();
639         if (last_update_time) {
640                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
641                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
642         } else {
643                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
644                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
645
646                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
647                 } else {
648                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
649                 }
650         }
651
652         return ktime_to_us(iowait);
653 }
654 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
655
656 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
657 {
658         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
659         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
660
661         /* Forward the time to expire in the future */
662         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
663
664         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
665                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
666         else
667                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
668 }
669
670 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
671                                          ktime_t now, int cpu)
672 {
673         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
674         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
675         unsigned long seq, basejiff;
676         ktime_t tick;
677
678         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
679         do {
680                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
681                 basemono = last_jiffies_update.tv64;
682                 basejiff = jiffies;
683         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
684         ts->last_jiffies = basejiff;
685
686         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) ||
687             arch_needs_cpu() || irq_work_needs_cpu()) {
688                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
689         } else {
690                 /*
691                  * Get the next pending timer. If high resolution
692                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
693                  * timers into account. If high resolution timers are
694                  * disabled this also looks at the next expiring
695                  * hrtimer.
696                  */
697                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
698                 ts->next_timer = next_tmr;
699                 /* Take the next rcu event into account */
700                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
701         }
702
703         /*
704          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
705          * force prod the timer.
706          */
707         delta = next_tick - basemono;
708         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
709                 tick.tv64 = 0;
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                         goto out;
716
717                 /*
718                  * If, OTOH, we did stop it, but there's a pending (expired)
719                  * timer reprogram the timer hardware to fire now.
720                  *
721                  * We will not restart the tick proper, just prod the timer
722                  * hardware into firing an interrupt to process the pending
723                  * timers. Just like tick_irq_exit() will not restart the tick
724                  * for 'normal' interrupts.
725                  *
726                  * Only once we exit the idle loop will we re-enable the tick,
727                  * see tick_nohz_idle_exit().
728                  */
729                 if (delta == 0) {
730                         tick_nohz_restart(ts, now);
731                         goto out;
732                 }
733         }
734
735         /*
736          * If this cpu is the one which updates jiffies, then give up
737          * the assignment and let it be taken by the cpu which runs
738          * the tick timer next, which might be this cpu as well. If we
739          * don't drop this here the jiffies might be stale and
740          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
741          * was the one which had the do_timer() duty last. If this cpu
742          * is the one which had the do_timer() duty last, we limit the
743          * sleep time to the timekeeping max_deferement value.
744          * Otherwise we can sleep as long as we want.
745          */
746         delta = timekeeping_max_deferment();
747         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
748                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
749                 ts->do_timer_last = 1;
750         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
751                 delta = KTIME_MAX;
752                 ts->do_timer_last = 0;
753         } else if (!ts->do_timer_last) {
754                 delta = KTIME_MAX;
755         }
756
757 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
758         /* Limit the tick delta to the maximum scheduler deferment */
759         if (!ts->inidle)
760                 delta = min(delta, scheduler_tick_max_deferment());
761 #endif
762
763         /* Calculate the next expiry time */
764         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
765                 expires = basemono + delta;
766         else
767                 expires = KTIME_MAX;
768
769         expires = min_t(u64, expires, next_tick);
770         tick.tv64 = expires;
771
772         /* Skip reprogram of event if its not changed */
773         if (ts->tick_stopped && (expires == dev->next_event.tv64))
774                 goto out;
775
776         /*
777          * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
778          * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
779          * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
780          * first call we save the current tick time, so we can restart
781          * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
782          */
783         if (!ts->tick_stopped) {
784                 nohz_balance_enter_idle(cpu);
785                 calc_load_enter_idle();
786
787                 ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
788                 ts->tick_stopped = 1;
789                 trace_tick_stop(1, TICK_DEP_MASK_NONE);
790         }
791
792         /*
793          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
794          * the tick timer.
795          */
796         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
797                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
798                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
799                 goto out;
800         }
801
802         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
803                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, tick, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
804         else
805                 tick_program_event(tick, 1);
806 out:
807         /* Update the estimated sleep length */
808         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
809         return tick;
810 }
811
812 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now, int active)
813 {
814         /* Update jiffies first */
815         tick_do_update_jiffies64(now);
816         update_cpu_load_nohz(active);
817
818         calc_load_exit_idle();
819         touch_softlockup_watchdog_sched();
820         /*
821          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
822          */
823         ts->tick_stopped  = 0;
824         ts->idle_exittime = now;
825
826         tick_nohz_restart(ts, now);
827 }
828
829 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
830 {
831 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
832         int cpu = smp_processor_id();
833
834         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
835                 return;
836
837         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
838                 return;
839
840         if (can_stop_full_tick(ts))
841                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
842         else if (ts->tick_stopped)
843                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get(), 1);
844 #endif
845 }
846
847 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
848 {
849         /*
850          * If this cpu is offline and it is the one which updates
851          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
852          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
853          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
854          * invoked.
855          */
856         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
857                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
858                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
859                 return false;
860         }
861
862         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
863                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
864                 return false;
865         }
866
867         if (need_resched())
868                 return false;
869
870         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
871                 static int ratelimit;
872
873                 if (ratelimit < 10 &&
874                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
875                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
876                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
877                         ratelimit++;
878                 }
879                 return false;
880         }
881
882         if (tick_nohz_full_enabled()) {
883                 /*
884                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
885                  * if there are full dynticks CPUs around
886                  */
887                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
888                         return false;
889                 /*
890                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
891                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
892                  */
893                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
894                         return false;
895         }
896
897         return true;
898 }
899
900 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
901 {
902         ktime_t now, expires;
903         int cpu = smp_processor_id();
904
905         now = tick_nohz_start_idle(ts);
906
907         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
908                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
909
910                 ts->idle_calls++;
911
912                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
913                 if (expires.tv64 > 0LL) {
914                         ts->idle_sleeps++;
915                         ts->idle_expires = expires;
916                 }
917
918                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
919                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
920         }
921 }
922
923 /**
924  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
925  *
926  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
927  * Called when we start the idle loop.
928  *
929  * The arch is responsible of calling:
930  *
931  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
932  *  to sleep.
933  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
934  */
935 void tick_nohz_idle_enter(void)
936 {
937         struct tick_sched *ts;
938
939         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
940
941         /*
942          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
943          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
944          * State will be updated to busy during the first busy tick after
945          * exiting idle.
946          */
947         set_cpu_sd_state_idle();
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 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
989 {
990 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
991         unsigned long ticks;
992
993         if (vtime_accounting_cpu_enabled())
994                 return;
995         /*
996          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
997          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
998          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
999          */
1000         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
1001         /*
1002          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
1003          */
1004         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
1005                 account_idle_ticks(ticks);
1006 #endif
1007 }
1008
1009 /**
1010  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
1011  *
1012  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
1013  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
1014  * can use RCU again after this function is called.
1015  */
1016 void tick_nohz_idle_exit(void)
1017 {
1018         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1019         ktime_t now;
1020
1021         local_irq_disable();
1022
1023         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
1024
1025         ts->inidle = 0;
1026
1027         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
1028                 now = ktime_get();
1029
1030         if (ts->idle_active)
1031                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1032
1033         if (ts->tick_stopped) {
1034                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now, 0);
1035                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
1036         }
1037
1038         local_irq_enable();
1039 }
1040
1041 /*
1042  * The nohz low res interrupt handler
1043  */
1044 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
1045 {
1046         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1047         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1048         ktime_t now = ktime_get();
1049
1050         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
1051
1052         tick_sched_do_timer(now);
1053         tick_sched_handle(ts, regs);
1054
1055         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
1056         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1057                 return;
1058
1059         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1060         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1061 }
1062
1063 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
1064 {
1065         if (!tick_nohz_enabled)
1066                 return;
1067         ts->nohz_mode = mode;
1068         /* One update is enough */
1069         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
1070                 timers_update_migration(true);
1071 }
1072
1073 /**
1074  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
1075  */
1076 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
1077 {
1078         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1079         ktime_t next;
1080
1081         if (!tick_nohz_enabled)
1082                 return;
1083
1084         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
1085                 return;
1086
1087         /*
1088          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1089          * hrtimer_forward with the highres code.
1090          */
1091         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1092         /* Get the next period */
1093         next = tick_init_jiffy_update();
1094
1095         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1096         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
1097         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1098         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
1099 }
1100
1101 /*
1102  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1103  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1104  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1105  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1106  * the first place.
1107  *
1108  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1109  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1110  * when idle is left.
1111  */
1112 static void tick_nohz_kick_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1113 {
1114 #if 0
1115         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1116         ktime_t delta;
1117
1118         /*
1119          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1120          * already reached or less/equal than the tick period.
1121          */
1122         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1123         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1124                 return;
1125
1126         tick_nohz_restart(ts, now);
1127 #endif
1128 }
1129
1130 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1131 {
1132         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1133         ktime_t now;
1134
1135         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1136                 return;
1137         now = ktime_get();
1138         if (ts->idle_active)
1139                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1140         if (ts->tick_stopped) {
1141                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1142                 tick_nohz_kick_tick(ts, now);
1143         }
1144 }
1145
1146 #else
1147
1148 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1149 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1150 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1151
1152 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1153
1154 /*
1155  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1156  */
1157 void tick_irq_enter(void)
1158 {
1159         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1160         tick_nohz_irq_enter();
1161 }
1162
1163 /*
1164  * High resolution timer specific code
1165  */
1166 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1167 /*
1168  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1169  * Called with interrupts disabled.
1170  */
1171 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1172 {
1173         struct tick_sched *ts =
1174                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1175         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1176         ktime_t now = ktime_get();
1177
1178         tick_sched_do_timer(now);
1179
1180         /*
1181          * Do not call, when we are not in irq context and have
1182          * no valid regs pointer
1183          */
1184         if (regs)
1185                 tick_sched_handle(ts, regs);
1186
1187         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1188         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1189                 return HRTIMER_NORESTART;
1190
1191         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1192
1193         return HRTIMER_RESTART;
1194 }
1195
1196 static int sched_skew_tick;
1197
1198 static int __init skew_tick(char *str)
1199 {
1200         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1201
1202         return 0;
1203 }
1204 early_param("skew_tick", skew_tick);
1205
1206 /**
1207  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1208  */
1209 void tick_setup_sched_timer(void)
1210 {
1211         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1212         ktime_t now = ktime_get();
1213
1214         /*
1215          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1216          */
1217         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1218         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1219
1220         /* Get the next period (per cpu) */
1221         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1222
1223         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1224         if (sched_skew_tick) {
1225                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1226                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1227                 offset *= smp_processor_id();
1228                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1229         }
1230
1231         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1232         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1233         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1234 }
1235 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1236
1237 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1238 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1239 {
1240         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1241
1242 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1243         if (ts->sched_timer.base)
1244                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1245 # endif
1246
1247         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1248 }
1249 #endif
1250
1251 /**
1252  * Async notification about clocksource changes
1253  */
1254 void tick_clock_notify(void)
1255 {
1256         int cpu;
1257
1258         for_each_possible_cpu(cpu)
1259                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * Async notification about clock event changes
1264  */
1265 void tick_oneshot_notify(void)
1266 {
1267         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1268
1269         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1270 }
1271
1272 /**
1273  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1274  *
1275  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1276  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1277  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1278  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1279  */
1280 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1281 {
1282         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1283
1284         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1285                 return 0;
1286
1287         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1288                 return 0;
1289
1290         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1291                 return 0;
1292
1293         if (!allow_nohz)
1294                 return 1;
1295
1296         tick_nohz_switch_to_nohz();
1297         return 0;
1298 }