Merge branch 'work.misc' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/viro/vfs
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / time / tick-sched.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
4  *  Copyright(C) 2005-2007, Red Hat, Inc., Ingo Molnar
5  *  Copyright(C) 2006-2007  Timesys Corp., Thomas Gleixner
6  *
7  *  No idle tick implementation for low and high resolution timers
8  *
9  *  Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar
10  */
11 #include <linux/cpu.h>
12 #include <linux/err.h>
13 #include <linux/hrtimer.h>
14 #include <linux/interrupt.h>
15 #include <linux/kernel_stat.h>
16 #include <linux/percpu.h>
17 #include <linux/nmi.h>
18 #include <linux/profile.h>
19 #include <linux/sched/signal.h>
20 #include <linux/sched/clock.h>
21 #include <linux/sched/stat.h>
22 #include <linux/sched/nohz.h>
23 #include <linux/module.h>
24 #include <linux/irq_work.h>
25 #include <linux/posix-timers.h>
26 #include <linux/context_tracking.h>
27 #include <linux/mm.h>
28
29 #include <asm/irq_regs.h>
30
31 #include "tick-internal.h"
32
33 #include <trace/events/timer.h>
34
35 /*
36  * Per-CPU nohz control structure
37  */
38 static DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
39
40 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
41 {
42         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
43 }
44
45 #if defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || defined(CONFIG_HIGH_RES_TIMERS)
46 /*
47  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
48  */
49 static ktime_t last_jiffies_update;
50
51 /*
52  * Must be called with interrupts disabled !
53  */
54 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
55 {
56         unsigned long ticks = 0;
57         ktime_t delta;
58
59         /*
60          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
61          */
62         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
63         if (delta < tick_period)
64                 return;
65
66         /* Reevaluate with jiffies_lock held */
67         write_seqlock(&jiffies_lock);
68
69         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
70         if (delta >= tick_period) {
71
72                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
73                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
74                                                 tick_period);
75
76                 /* Slow path for long timeouts */
77                 if (unlikely(delta >= tick_period)) {
78                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
79
80                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
81
82                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
83                                                            incr * ticks);
84                 }
85                 do_timer(++ticks);
86
87                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
88                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
89         } else {
90                 write_sequnlock(&jiffies_lock);
91                 return;
92         }
93         write_sequnlock(&jiffies_lock);
94         update_wall_time();
95 }
96
97 /*
98  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
99  */
100 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
101 {
102         ktime_t period;
103
104         write_seqlock(&jiffies_lock);
105         /* Did we start the jiffies update yet ? */
106         if (last_jiffies_update == 0)
107                 last_jiffies_update = tick_next_period;
108         period = last_jiffies_update;
109         write_sequnlock(&jiffies_lock);
110         return period;
111 }
112
113 static void tick_sched_do_timer(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
114 {
115         int cpu = smp_processor_id();
116
117 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
118         /*
119          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
120          * concurrency: This happens only when the CPU in charge went
121          * into a long sleep. If two CPUs happen to assign themselves to
122          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
123          * jiffies_lock.
124          *
125          * If nohz_full is enabled, this should not happen because the
126          * tick_do_timer_cpu never relinquishes.
127          */
128         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)) {
129 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
130                 WARN_ON(tick_nohz_full_running);
131 #endif
132                 tick_do_timer_cpu = cpu;
133         }
134 #endif
135
136         /* Check, if the jiffies need an update */
137         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
138                 tick_do_update_jiffies64(now);
139
140         if (ts->inidle)
141                 ts->got_idle_tick = 1;
142 }
143
144 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
145 {
146 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
147         /*
148          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
149          * the watchdog as we might not schedule for a really long
150          * time. This happens on complete idle SMP systems while
151          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
152          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
153          * when we go busy again does not account too much ticks.
154          */
155         if (ts->tick_stopped) {
156                 touch_softlockup_watchdog_sched();
157                 if (is_idle_task(current))
158                         ts->idle_jiffies++;
159                 /*
160                  * In case the current tick fired too early past its expected
161                  * expiration, make sure we don't bypass the next clock reprogramming
162                  * to the same deadline.
163                  */
164                 ts->next_tick = 0;
165         }
166 #endif
167         update_process_times(user_mode(regs));
168         profile_tick(CPU_PROFILING);
169 }
170 #endif
171
172 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
173 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
174 bool tick_nohz_full_running;
175 static atomic_t tick_dep_mask;
176
177 static bool check_tick_dependency(atomic_t *dep)
178 {
179         int val = atomic_read(dep);
180
181         if (val & TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER) {
182                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER);
183                 return true;
184         }
185
186         if (val & TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS) {
187                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS);
188                 return true;
189         }
190
191         if (val & TICK_DEP_MASK_SCHED) {
192                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_SCHED);
193                 return true;
194         }
195
196         if (val & TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE) {
197                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE);
198                 return true;
199         }
200
201         return false;
202 }
203
204 static bool can_stop_full_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
205 {
206         lockdep_assert_irqs_disabled();
207
208         if (unlikely(!cpu_online(cpu)))
209                 return false;
210
211         if (check_tick_dependency(&tick_dep_mask))
212                 return false;
213
214         if (check_tick_dependency(&ts->tick_dep_mask))
215                 return false;
216
217         if (check_tick_dependency(&current->tick_dep_mask))
218                 return false;
219
220         if (check_tick_dependency(&current->signal->tick_dep_mask))
221                 return false;
222
223         return true;
224 }
225
226 static void nohz_full_kick_func(struct irq_work *work)
227 {
228         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
229 }
230
231 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
232         .func = nohz_full_kick_func,
233 };
234
235 /*
236  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
237  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
238  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
239  * is NMI safe.
240  */
241 static void tick_nohz_full_kick(void)
242 {
243         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
244                 return;
245
246         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
247 }
248
249 /*
250  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
251  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
252  */
253 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
254 {
255         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
256                 return;
257
258         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
259 }
260
261 /*
262  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
263  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
264  */
265 static void tick_nohz_full_kick_all(void)
266 {
267         int cpu;
268
269         if (!tick_nohz_full_running)
270                 return;
271
272         preempt_disable();
273         for_each_cpu_and(cpu, tick_nohz_full_mask, cpu_online_mask)
274                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
275         preempt_enable();
276 }
277
278 static void tick_nohz_dep_set_all(atomic_t *dep,
279                                   enum tick_dep_bits bit)
280 {
281         int prev;
282
283         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), dep);
284         if (!prev)
285                 tick_nohz_full_kick_all();
286 }
287
288 /*
289  * Set a global tick dependency. Used by perf events that rely on freq and
290  * by unstable clock.
291  */
292 void tick_nohz_dep_set(enum tick_dep_bits bit)
293 {
294         tick_nohz_dep_set_all(&tick_dep_mask, bit);
295 }
296
297 void tick_nohz_dep_clear(enum tick_dep_bits bit)
298 {
299         atomic_andnot(BIT(bit), &tick_dep_mask);
300 }
301
302 /*
303  * Set per-CPU tick dependency. Used by scheduler and perf events in order to
304  * manage events throttling.
305  */
306 void tick_nohz_dep_set_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
307 {
308         int prev;
309         struct tick_sched *ts;
310
311         ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
312
313         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
314         if (!prev) {
315                 preempt_disable();
316                 /* Perf needs local kick that is NMI safe */
317                 if (cpu == smp_processor_id()) {
318                         tick_nohz_full_kick();
319                 } else {
320                         /* Remote irq work not NMI-safe */
321                         if (!WARN_ON_ONCE(in_nmi()))
322                                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
323                 }
324                 preempt_enable();
325         }
326 }
327
328 void tick_nohz_dep_clear_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
329 {
330         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
331
332         atomic_andnot(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
333 }
334
335 /*
336  * Set a per-task tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
337  * per task timers.
338  */
339 void tick_nohz_dep_set_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
340 {
341         /*
342          * We could optimize this with just kicking the target running the task
343          * if that noise matters for nohz full users.
344          */
345         tick_nohz_dep_set_all(&tsk->tick_dep_mask, bit);
346 }
347
348 void tick_nohz_dep_clear_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
349 {
350         atomic_andnot(BIT(bit), &tsk->tick_dep_mask);
351 }
352
353 /*
354  * Set a per-taskgroup tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
355  * per process timers.
356  */
357 void tick_nohz_dep_set_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
358 {
359         tick_nohz_dep_set_all(&sig->tick_dep_mask, bit);
360 }
361
362 void tick_nohz_dep_clear_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
363 {
364         atomic_andnot(BIT(bit), &sig->tick_dep_mask);
365 }
366
367 /*
368  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
369  * It might need the tick due to per task/process properties:
370  * perf events, posix CPU timers, ...
371  */
372 void __tick_nohz_task_switch(void)
373 {
374         unsigned long flags;
375         struct tick_sched *ts;
376
377         local_irq_save(flags);
378
379         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
380                 goto out;
381
382         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
383
384         if (ts->tick_stopped) {
385                 if (atomic_read(&current->tick_dep_mask) ||
386                     atomic_read(&current->signal->tick_dep_mask))
387                         tick_nohz_full_kick();
388         }
389 out:
390         local_irq_restore(flags);
391 }
392
393 /* Get the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
394 void __init tick_nohz_full_setup(cpumask_var_t cpumask)
395 {
396         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
397         cpumask_copy(tick_nohz_full_mask, cpumask);
398         tick_nohz_full_running = true;
399 }
400
401 static int tick_nohz_cpu_down(unsigned int cpu)
402 {
403         /*
404          * The tick_do_timer_cpu CPU handles housekeeping duty (unbound
405          * timers, workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
406          * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
407          */
408         if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
409                 return -EBUSY;
410         return 0;
411 }
412
413 void __init tick_nohz_init(void)
414 {
415         int cpu, ret;
416
417         if (!tick_nohz_full_running)
418                 return;
419
420         /*
421          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
422          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
423          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
424          */
425         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
426                 pr_warn("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't support irq work self-IPIs\n");
427                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
428                 tick_nohz_full_running = false;
429                 return;
430         }
431
432         if (IS_ENABLED(CONFIG_PM_SLEEP_SMP) &&
433                         !IS_ENABLED(CONFIG_PM_SLEEP_SMP_NONZERO_CPU)) {
434                 cpu = smp_processor_id();
435
436                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
437                         pr_warn("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range "
438                                 "for timekeeping\n", cpu);
439                         cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
440                 }
441         }
442
443         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
444                 context_tracking_cpu_set(cpu);
445
446         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
447                                         "kernel/nohz:predown", NULL,
448                                         tick_nohz_cpu_down);
449         WARN_ON(ret < 0);
450         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
451                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
452 }
453 #endif
454
455 /*
456  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
457  */
458 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
459 /*
460  * NO HZ enabled ?
461  */
462 bool tick_nohz_enabled __read_mostly  = true;
463 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
464 /*
465  * Enable / Disable tickless mode
466  */
467 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
468 {
469         return (kstrtobool(str, &tick_nohz_enabled) == 0);
470 }
471
472 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
473
474 bool tick_nohz_tick_stopped(void)
475 {
476         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
477
478         return ts->tick_stopped;
479 }
480
481 bool tick_nohz_tick_stopped_cpu(int cpu)
482 {
483         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
484
485         return ts->tick_stopped;
486 }
487
488 /**
489  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
490  *
491  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
492  *
493  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
494  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
495  * value. We do this unconditionally on any CPU, as we don't know whether the
496  * CPU, which has the update task assigned is in a long sleep.
497  */
498 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
499 {
500         unsigned long flags;
501
502         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
503
504         local_irq_save(flags);
505         tick_do_update_jiffies64(now);
506         local_irq_restore(flags);
507
508         touch_softlockup_watchdog_sched();
509 }
510
511 /*
512  * Updates the per-CPU time idle statistics counters
513  */
514 static void
515 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
516 {
517         ktime_t delta;
518
519         if (ts->idle_active) {
520                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
521                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
522                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
523                 else
524                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
525                 ts->idle_entrytime = now;
526         }
527
528         if (last_update_time)
529                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
530
531 }
532
533 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
534 {
535         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
536         ts->idle_active = 0;
537
538         sched_clock_idle_wakeup_event();
539 }
540
541 static void tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
542 {
543         ts->idle_entrytime = ktime_get();
544         ts->idle_active = 1;
545         sched_clock_idle_sleep_event();
546 }
547
548 /**
549  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a CPU
550  * @cpu: CPU number to query
551  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
552  * counters if NULL.
553  *
554  * Return the cumulative idle time (since boot) for a given
555  * CPU, in microseconds.
556  *
557  * This time is measured via accounting rather than sampling,
558  * and is as accurate as ktime_get() is.
559  *
560  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
561  */
562 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
563 {
564         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
565         ktime_t now, idle;
566
567         if (!tick_nohz_active)
568                 return -1;
569
570         now = ktime_get();
571         if (last_update_time) {
572                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
573                 idle = ts->idle_sleeptime;
574         } else {
575                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
576                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
577
578                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
579                 } else {
580                         idle = ts->idle_sleeptime;
581                 }
582         }
583
584         return ktime_to_us(idle);
585
586 }
587 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
588
589 /**
590  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a CPU
591  * @cpu: CPU number to query
592  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
593  * counters if NULL.
594  *
595  * Return the cumulative iowait time (since boot) for a given
596  * CPU, in microseconds.
597  *
598  * This time is measured via accounting rather than sampling,
599  * and is as accurate as ktime_get() is.
600  *
601  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
602  */
603 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
604 {
605         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
606         ktime_t now, iowait;
607
608         if (!tick_nohz_active)
609                 return -1;
610
611         now = ktime_get();
612         if (last_update_time) {
613                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
614                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
615         } else {
616                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
617                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
618
619                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
620                 } else {
621                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
622                 }
623         }
624
625         return ktime_to_us(iowait);
626 }
627 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
628
629 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
630 {
631         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
632         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
633
634         /* Forward the time to expire in the future */
635         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
636
637         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
638                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
639         else
640                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
641
642         /*
643          * Reset to make sure next tick stop doesn't get fooled by past
644          * cached clock deadline.
645          */
646         ts->next_tick = 0;
647 }
648
649 static inline bool local_timer_softirq_pending(void)
650 {
651         return local_softirq_pending() & BIT(TIMER_SOFTIRQ);
652 }
653
654 static ktime_t tick_nohz_next_event(struct tick_sched *ts, int cpu)
655 {
656         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
657         unsigned long basejiff;
658         unsigned int seq;
659
660         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
661         do {
662                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
663                 basemono = last_jiffies_update;
664                 basejiff = jiffies;
665         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
666         ts->last_jiffies = basejiff;
667         ts->timer_expires_base = basemono;
668
669         /*
670          * Keep the periodic tick, when RCU, architecture or irq_work
671          * requests it.
672          * Aside of that check whether the local timer softirq is
673          * pending. If so its a bad idea to call get_next_timer_interrupt()
674          * because there is an already expired timer, so it will request
675          * immeditate expiry, which rearms the hardware timer with a
676          * minimal delta which brings us back to this place
677          * immediately. Lather, rinse and repeat...
678          */
679         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) || arch_needs_cpu() ||
680             irq_work_needs_cpu() || local_timer_softirq_pending()) {
681                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
682         } else {
683                 /*
684                  * Get the next pending timer. If high resolution
685                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
686                  * timers into account. If high resolution timers are
687                  * disabled this also looks at the next expiring
688                  * hrtimer.
689                  */
690                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
691                 ts->next_timer = next_tmr;
692                 /* Take the next rcu event into account */
693                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
694         }
695
696         /*
697          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
698          * force prod the timer.
699          */
700         delta = next_tick - basemono;
701         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
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                         ts->timer_expires = 0;
713                         goto out;
714                 }
715         }
716
717         /*
718          * If this CPU is the one which had the do_timer() duty last, we limit
719          * the sleep time to the timekeeping max_deferment value.
720          * Otherwise we can sleep as long as we want.
721          */
722         delta = timekeeping_max_deferment();
723         if (cpu != tick_do_timer_cpu &&
724             (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE || !ts->do_timer_last))
725                 delta = KTIME_MAX;
726
727         /* Calculate the next expiry time */
728         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
729                 expires = basemono + delta;
730         else
731                 expires = KTIME_MAX;
732
733         ts->timer_expires = min_t(u64, expires, next_tick);
734
735 out:
736         return ts->timer_expires;
737 }
738
739 static void tick_nohz_stop_tick(struct tick_sched *ts, int cpu)
740 {
741         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
742         u64 basemono = ts->timer_expires_base;
743         u64 expires = ts->timer_expires;
744         ktime_t tick = expires;
745
746         /* Make sure we won't be trying to stop it twice in a row. */
747         ts->timer_expires_base = 0;
748
749         /*
750          * If this CPU is the one which updates jiffies, then give up
751          * the assignment and let it be taken by the CPU which runs
752          * the tick timer next, which might be this CPU as well. If we
753          * don't drop this here the jiffies might be stale and
754          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
755          * was the one which had the do_timer() duty last.
756          */
757         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
758                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
759                 ts->do_timer_last = 1;
760         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
761                 ts->do_timer_last = 0;
762         }
763
764         /* Skip reprogram of event if its not changed */
765         if (ts->tick_stopped && (expires == ts->next_tick)) {
766                 /* Sanity check: make sure clockevent is actually programmed */
767                 if (tick == KTIME_MAX || ts->next_tick == hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer))
768                         return;
769
770                 WARN_ON_ONCE(1);
771                 printk_once("basemono: %llu ts->next_tick: %llu dev->next_event: %llu timer->active: %d timer->expires: %llu\n",
772                             basemono, ts->next_tick, dev->next_event,
773                             hrtimer_active(&ts->sched_timer), hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer));
774         }
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                 calc_load_nohz_start();
785                 quiet_vmstat();
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         ts->next_tick = tick;
793
794         /*
795          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
796          * the tick timer.
797          */
798         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
799                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
800                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
801                 return;
802         }
803
804         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
805                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, tick, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
806         } else {
807                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick);
808                 tick_program_event(tick, 1);
809         }
810 }
811
812 static void tick_nohz_retain_tick(struct tick_sched *ts)
813 {
814         ts->timer_expires_base = 0;
815 }
816
817 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
818 static void tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts, int cpu)
819 {
820         if (tick_nohz_next_event(ts, cpu))
821                 tick_nohz_stop_tick(ts, cpu);
822         else
823                 tick_nohz_retain_tick(ts);
824 }
825 #endif /* CONFIG_NO_HZ_FULL */
826
827 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
828 {
829         /* Update jiffies first */
830         tick_do_update_jiffies64(now);
831
832         /*
833          * Clear the timer idle flag, so we avoid IPIs on remote queueing and
834          * the clock forward checks in the enqueue path:
835          */
836         timer_clear_idle();
837
838         calc_load_nohz_stop();
839         touch_softlockup_watchdog_sched();
840         /*
841          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
842          */
843         ts->tick_stopped  = 0;
844         ts->idle_exittime = now;
845
846         tick_nohz_restart(ts, now);
847 }
848
849 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
850 {
851 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
852         int cpu = smp_processor_id();
853
854         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
855                 return;
856
857         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
858                 return;
859
860         if (can_stop_full_tick(cpu, ts))
861                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, cpu);
862         else if (ts->tick_stopped)
863                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
864 #endif
865 }
866
867 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
868 {
869         /*
870          * If this CPU is offline and it is the one which updates
871          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
872          * the CPU which runs the tick timer next. If we don't drop
873          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
874          * invoked.
875          */
876         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
877                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
878                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
879                 /*
880                  * Make sure the CPU doesn't get fooled by obsolete tick
881                  * deadline if it comes back online later.
882                  */
883                 ts->next_tick = 0;
884                 return false;
885         }
886
887         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
888                 return false;
889
890         if (need_resched())
891                 return false;
892
893         if (unlikely(local_softirq_pending())) {
894                 static int ratelimit;
895
896                 if (ratelimit < 10 &&
897                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
898                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
899                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
900                         ratelimit++;
901                 }
902                 return false;
903         }
904
905         if (tick_nohz_full_enabled()) {
906                 /*
907                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
908                  * if there are full dynticks CPUs around
909                  */
910                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
911                         return false;
912                 /*
913                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
914                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
915                  * tick_do_timer_cpu is TICK_DO_TIMER_BOOT
916                  */
917                 if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_BOOT))
918                         return false;
919
920                 /* Should not happen for nohz-full */
921                 if (WARN_ON_ONCE(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE))
922                         return false;
923         }
924
925         return true;
926 }
927
928 static void __tick_nohz_idle_stop_tick(struct tick_sched *ts)
929 {
930         ktime_t expires;
931         int cpu = smp_processor_id();
932
933         /*
934          * If tick_nohz_get_sleep_length() ran tick_nohz_next_event(), the
935          * tick timer expiration time is known already.
936          */
937         if (ts->timer_expires_base)
938                 expires = ts->timer_expires;
939         else if (can_stop_idle_tick(cpu, ts))
940                 expires = tick_nohz_next_event(ts, cpu);
941         else
942                 return;
943
944         ts->idle_calls++;
945
946         if (expires > 0LL) {
947                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
948
949                 tick_nohz_stop_tick(ts, cpu);
950
951                 ts->idle_sleeps++;
952                 ts->idle_expires = expires;
953
954                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped) {
955                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
956                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
957                 }
958         } else {
959                 tick_nohz_retain_tick(ts);
960         }
961 }
962
963 /**
964  * tick_nohz_idle_stop_tick - stop the idle tick from the idle task
965  *
966  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
967  */
968 void tick_nohz_idle_stop_tick(void)
969 {
970         __tick_nohz_idle_stop_tick(this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched));
971 }
972
973 void tick_nohz_idle_retain_tick(void)
974 {
975         tick_nohz_retain_tick(this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched));
976         /*
977          * Undo the effect of get_next_timer_interrupt() called from
978          * tick_nohz_next_event().
979          */
980         timer_clear_idle();
981 }
982
983 /**
984  * tick_nohz_idle_enter - prepare for entering idle on the current CPU
985  *
986  * Called when we start the idle loop.
987  */
988 void tick_nohz_idle_enter(void)
989 {
990         struct tick_sched *ts;
991
992         lockdep_assert_irqs_enabled();
993
994         local_irq_disable();
995
996         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
997
998         WARN_ON_ONCE(ts->timer_expires_base);
999
1000         ts->inidle = 1;
1001         tick_nohz_start_idle(ts);
1002
1003         local_irq_enable();
1004 }
1005
1006 /**
1007  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
1008  *
1009  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
1010  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
1011  * an RCU callback, etc...
1012  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
1013  */
1014 void tick_nohz_irq_exit(void)
1015 {
1016         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1017
1018         if (ts->inidle)
1019                 tick_nohz_start_idle(ts);
1020         else
1021                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
1022 }
1023
1024 /**
1025  * tick_nohz_idle_got_tick - Check whether or not the tick handler has run
1026  */
1027 bool tick_nohz_idle_got_tick(void)
1028 {
1029         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1030
1031         if (ts->got_idle_tick) {
1032                 ts->got_idle_tick = 0;
1033                 return true;
1034         }
1035         return false;
1036 }
1037
1038 /**
1039  * tick_nohz_get_next_hrtimer - return the next expiration time for the hrtimer
1040  * or the tick, whatever that expires first. Note that, if the tick has been
1041  * stopped, it returns the next hrtimer.
1042  *
1043  * Called from power state control code with interrupts disabled
1044  */
1045 ktime_t tick_nohz_get_next_hrtimer(void)
1046 {
1047         return __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev)->next_event;
1048 }
1049
1050 /**
1051  * tick_nohz_get_sleep_length - return the expected length of the current sleep
1052  * @delta_next: duration until the next event if the tick cannot be stopped
1053  *
1054  * Called from power state control code with interrupts disabled
1055  */
1056 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(ktime_t *delta_next)
1057 {
1058         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
1059         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1060         int cpu = smp_processor_id();
1061         /*
1062          * The idle entry time is expected to be a sufficient approximation of
1063          * the current time at this point.
1064          */
1065         ktime_t now = ts->idle_entrytime;
1066         ktime_t next_event;
1067
1068         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
1069
1070         *delta_next = ktime_sub(dev->next_event, now);
1071
1072         if (!can_stop_idle_tick(cpu, ts))
1073                 return *delta_next;
1074
1075         next_event = tick_nohz_next_event(ts, cpu);
1076         if (!next_event)
1077                 return *delta_next;
1078
1079         /*
1080          * If the next highres timer to expire is earlier than next_event, the
1081          * idle governor needs to know that.
1082          */
1083         next_event = min_t(u64, next_event,
1084                            hrtimer_next_event_without(&ts->sched_timer));
1085
1086         return ktime_sub(next_event, now);
1087 }
1088
1089 /**
1090  * tick_nohz_get_idle_calls_cpu - return the current idle calls counter value
1091  * for a particular CPU.
1092  *
1093  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
1094  */
1095 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls_cpu(int cpu)
1096 {
1097         struct tick_sched *ts = tick_get_tick_sched(cpu);
1098
1099         return ts->idle_calls;
1100 }
1101
1102 /**
1103  * tick_nohz_get_idle_calls - return the current idle calls counter value
1104  *
1105  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
1106  */
1107 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls(void)
1108 {
1109         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1110
1111         return ts->idle_calls;
1112 }
1113
1114 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
1115 {
1116 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
1117         unsigned long ticks;
1118
1119         if (vtime_accounting_cpu_enabled())
1120                 return;
1121         /*
1122          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
1123          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
1124          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
1125          */
1126         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
1127         /*
1128          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
1129          */
1130         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
1131                 account_idle_ticks(ticks);
1132 #endif
1133 }
1134
1135 static void __tick_nohz_idle_restart_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1136 {
1137         tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
1138         tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
1139 }
1140
1141 void tick_nohz_idle_restart_tick(void)
1142 {
1143         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1144
1145         if (ts->tick_stopped)
1146                 __tick_nohz_idle_restart_tick(ts, ktime_get());
1147 }
1148
1149 /**
1150  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
1151  *
1152  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
1153  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
1154  * can use RCU again after this function is called.
1155  */
1156 void tick_nohz_idle_exit(void)
1157 {
1158         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1159         bool idle_active, tick_stopped;
1160         ktime_t now;
1161
1162         local_irq_disable();
1163
1164         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
1165         WARN_ON_ONCE(ts->timer_expires_base);
1166
1167         ts->inidle = 0;
1168         idle_active = ts->idle_active;
1169         tick_stopped = ts->tick_stopped;
1170
1171         if (idle_active || tick_stopped)
1172                 now = ktime_get();
1173
1174         if (idle_active)
1175                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1176
1177         if (tick_stopped)
1178                 __tick_nohz_idle_restart_tick(ts, now);
1179
1180         local_irq_enable();
1181 }
1182
1183 /*
1184  * The nohz low res interrupt handler
1185  */
1186 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
1187 {
1188         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1189         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1190         ktime_t now = ktime_get();
1191
1192         dev->next_event = KTIME_MAX;
1193
1194         tick_sched_do_timer(ts, now);
1195         tick_sched_handle(ts, regs);
1196
1197         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
1198         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1199                 return;
1200
1201         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1202         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1203 }
1204
1205 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
1206 {
1207         if (!tick_nohz_enabled)
1208                 return;
1209         ts->nohz_mode = mode;
1210         /* One update is enough */
1211         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
1212                 timers_update_nohz();
1213 }
1214
1215 /**
1216  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
1217  */
1218 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
1219 {
1220         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1221         ktime_t next;
1222
1223         if (!tick_nohz_enabled)
1224                 return;
1225
1226         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
1227                 return;
1228
1229         /*
1230          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1231          * hrtimer_forward with the highres code.
1232          */
1233         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1234         /* Get the next period */
1235         next = tick_init_jiffy_update();
1236
1237         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1238         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
1239         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1240         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
1241 }
1242
1243 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1244 {
1245         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1246         ktime_t now;
1247
1248         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1249                 return;
1250         now = ktime_get();
1251         if (ts->idle_active)
1252                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1253         if (ts->tick_stopped)
1254                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1255 }
1256
1257 #else
1258
1259 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1260 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1261 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1262
1263 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1264
1265 /*
1266  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1267  */
1268 void tick_irq_enter(void)
1269 {
1270         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1271         tick_nohz_irq_enter();
1272 }
1273
1274 /*
1275  * High resolution timer specific code
1276  */
1277 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1278 /*
1279  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1280  * Called with interrupts disabled.
1281  */
1282 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1283 {
1284         struct tick_sched *ts =
1285                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1286         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1287         ktime_t now = ktime_get();
1288
1289         tick_sched_do_timer(ts, now);
1290
1291         /*
1292          * Do not call, when we are not in irq context and have
1293          * no valid regs pointer
1294          */
1295         if (regs)
1296                 tick_sched_handle(ts, regs);
1297         else
1298                 ts->next_tick = 0;
1299
1300         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1301         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1302                 return HRTIMER_NORESTART;
1303
1304         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1305
1306         return HRTIMER_RESTART;
1307 }
1308
1309 static int sched_skew_tick;
1310
1311 static int __init skew_tick(char *str)
1312 {
1313         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1314
1315         return 0;
1316 }
1317 early_param("skew_tick", skew_tick);
1318
1319 /**
1320  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1321  */
1322 void tick_setup_sched_timer(void)
1323 {
1324         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1325         ktime_t now = ktime_get();
1326
1327         /*
1328          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1329          */
1330         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1331         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1332
1333         /* Get the next period (per-CPU) */
1334         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1335
1336         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1337         if (sched_skew_tick) {
1338                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1339                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1340                 offset *= smp_processor_id();
1341                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1342         }
1343
1344         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1345         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1346         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1347 }
1348 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1349
1350 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1351 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1352 {
1353         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1354
1355 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1356         if (ts->sched_timer.base)
1357                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1358 # endif
1359
1360         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1361 }
1362 #endif
1363
1364 /**
1365  * Async notification about clocksource changes
1366  */
1367 void tick_clock_notify(void)
1368 {
1369         int cpu;
1370
1371         for_each_possible_cpu(cpu)
1372                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1373 }
1374
1375 /*
1376  * Async notification about clock event changes
1377  */
1378 void tick_oneshot_notify(void)
1379 {
1380         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1381
1382         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1383 }
1384
1385 /**
1386  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1387  *
1388  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1389  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1390  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1391  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1392  */
1393 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1394 {
1395         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1396
1397         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1398                 return 0;
1399
1400         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1401                 return 0;
1402
1403         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1404                 return 0;
1405
1406         if (!allow_nohz)
1407                 return 1;
1408
1409         tick_nohz_switch_to_nohz();
1410         return 0;
1411 }