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