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
  24 #include <asm/irq_regs.h>
  25
  26 #include "tick-internal.h"
  27
  28 /*
  29  * Per cpu nohz control structure
  30  */
  31 static DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  32
  33 /*
  34  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by xtime_lock.
  35  */
  36 static ktime_t last_jiffies_update;
  37
  38 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  39 {
  40         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  41 }
  42
  43 /*
  44  * Must be called with interrupts disabled !
  45  */
  46 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  47 {
  48         unsigned long ticks = 0;
  49         ktime_t delta;
  50
  51         /*
  52          * Do a quick check without holding xtime_lock:
  53          */
  54         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  55         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  56                 return;
  57
  58         /* Reevalute with xtime_lock held */
  59         write_seqlock(&xtime_lock);
  60
  61         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  62         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  63
  64                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  65                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  66                                                 tick_period);
  67
  68                 /* Slow path for long timeouts */
  69                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  70                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  71
  72                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  73
  74                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  75                                                            incr * ticks);
  76                 }
  77                 do_timer(++ticks);
  78
  79                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  80                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  81         }
  82         write_sequnlock(&xtime_lock);
  83 }
  84
  85 /*
  86  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  87  */
  88 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  89 {
  90         ktime_t period;
  91
  92         write_seqlock(&xtime_lock);
  93         /* Did we start the jiffies update yet ? */
  94         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
  95                 last_jiffies_update = tick_next_period;
  96         period = last_jiffies_update;
  97         write_sequnlock(&xtime_lock);
  98         return period;
  99 }
 100
 101 /*
 102  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 103  */
 104 #ifdef CONFIG_NO_HZ
 105 /*
 106  * NO HZ enabled ?
 107  */
 108 int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 109
 110 /*
 111  * Enable / Disable tickless mode
 112  */
 113 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 114 {
 115         if (!strcmp(str, "off"))
 116                 tick_nohz_enabled = 0;
 117         else if (!strcmp(str, "on"))
 118                 tick_nohz_enabled = 1;
 119         else
 120                 return 0;
 121         return 1;
 122 }
 123
 124 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 125
 126 /**
 127  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 128  *
 129  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 130  *
 131  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 132  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 133  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 134  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 135  */
 136 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 137 {
 138         int cpu = smp_processor_id();
 139         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 140         unsigned long flags;
 141
 142         ts->idle_waketime = now;
 143
 144         local_irq_save(flags);
 145         tick_do_update_jiffies64(now);
 146         local_irq_restore(flags);
 147
 148         touch_softlockup_watchdog();
 149 }
 150
 151 /*
 152  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 153  */
 154 static void
 155 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 156 {
 157         ktime_t delta;
 158
 159         if (ts->idle_active) {
 160                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 161                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 162                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 163                 else
 164                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 165                 ts->idle_entrytime = now;
 166         }
 167
 168         if (last_update_time)
 169                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 170
 171 }
 172
 173 static void tick_nohz_stop_idle(int cpu, ktime_t now)
 174 {
 175         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 176
 177         update_ts_time_stats(cpu, ts, now, NULL);
 178         ts->idle_active = 0;
 179
 180         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 181 }
 182
 183 static ktime_t tick_nohz_start_idle(int cpu, struct tick_sched *ts)
 184 {
 185         ktime_t now = ktime_get();
 186
 187         ts->idle_entrytime = now;
 188         ts->idle_active = 1;
 189         sched_clock_idle_sleep_event();
 190         return now;
 191 }
 192
 193 /**
 194  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 195  * @cpu: CPU number to query
 196  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 197  * counters if NULL.
 198  *
 199  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 200  * CPU, in microseconds.
 201  *
 202  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 203  * and is as accurate as ktime_get() is.
 204  *
 205  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 206  */
 207 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 208 {
 209         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 210         ktime_t now, idle;
 211
 212         if (!tick_nohz_enabled)
 213                 return -1;
 214
 215         now = ktime_get();
 216         if (last_update_time) {
 217                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 218                 idle = ts->idle_sleeptime;
 219         } else {
 220                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 221                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 222
 223                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 224                 } else {
 225                         idle = ts->idle_sleeptime;
 226                 }
 227         }
 228
 229         return ktime_to_us(idle);
 230
 231 }
 232 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 233
 234 /**
 235  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 236  * @cpu: CPU number to query
 237  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 238  * counters if NULL.
 239  *
 240  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 241  * CPU, in microseconds.
 242  *
 243  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 244  * and is as accurate as ktime_get() is.
 245  *
 246  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 247  */
 248 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 249 {
 250         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 251         ktime_t now, iowait;
 252
 253         if (!tick_nohz_enabled)
 254                 return -1;
 255
 256         now = ktime_get();
 257         if (last_update_time) {
 258                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 259                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 260         } else {
 261                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 262                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 263
 264                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 265                 } else {
 266                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 267                 }
 268         }
 269
 270         return ktime_to_us(iowait);
 271 }
 272 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 273
 274 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 275                                          ktime_t now, int cpu)
 276 {
 277         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 278         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 279         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 280         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 281         u64 time_delta;
 282
 283         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 284         do {
 285                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 286                 last_update = last_jiffies_update;
 287                 last_jiffies = jiffies;
 288                 time_delta = timekeeping_max_deferment();
 289         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 290
 291         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) || printk_needs_cpu(cpu) ||
 292             arch_needs_cpu(cpu)) {
 293                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 294                 delta_jiffies = 1;
 295         } else {
 296                 /* Get the next timer wheel timer */
 297                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 298                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 299                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 300                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 301                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 302                 }
 303         }
 304         /*
 305          * Do not stop the tick, if we are only one off
 306          * or if the cpu is required for rcu
 307          */
 308         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies == 1)
 309                 goto out;
 310
 311         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 312         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 313
 314                 /*
 315                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 316                  * give up the assignment and let it be taken by the
 317                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 318                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 319                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 320                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 321                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 322                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 323                  * limit the sleep time to the timekeeping
 324                  * max_deferement value which we retrieved
 325                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 326                  */
 327                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 328                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 329                         ts->do_timer_last = 1;
 330                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 331                         time_delta = KTIME_MAX;
 332                         ts->do_timer_last = 0;
 333                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 334                         time_delta = KTIME_MAX;
 335                 }
 336
 337                 /*
 338                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 339                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 340                  * that there is no timer pending or at least extremely
 341                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 342                  * case we set the expiry to the end of time.
 343                  */
 344                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 345                         /*
 346                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 347                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 348                          * permitted by the current clocksource then adjust
 349                          * the time delta accordingly to ensure the
 350                          * clocksource does not wrap.
 351                          */
 352                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 353                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 354                 }
 355
 356                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 357                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 358                 else
 359                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 360
 361                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 362                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 363                         goto out;
 364
 365                 ret = expires;
 366
 367                 /*
 368                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 369                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 370                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 371                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 372                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 373                  */
 374                 if (!ts->tick_stopped) {
 375                         select_nohz_load_balancer(1);
 376                         calc_load_enter_idle();
 377
 378                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 379                         ts->tick_stopped = 1;
 380                 }
 381
 382                 /*
 383                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 384                  * in this case we simply stop the tick timer.
 385                  */
 386                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 387                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 388                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 389                         goto out;
 390                 }
 391
 392                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 393                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 394                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 395                         /* Check, if the timer was already in the past */
 396                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 397                                 goto out;
 398                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 399                                 goto out;
 400                 /*
 401                  * We are past the event already. So we crossed a
 402                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 403                  * softirq.
 404                  */
 405                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 406         }
 407         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 408 out:
 409         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 410         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 411         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 412
 413         return ret;
 414 }
 415
 416 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 417 {
 418         /*
 419          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 420          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 421          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 422          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 423          * invoked.
 424          */
 425         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 426                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 427                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 428         }
 429
 430         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
 431                 return false;
 432
 433         if (need_resched())
 434                 return false;
 435
 436         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 437                 static int ratelimit;
 438
 439                 if (ratelimit < 10) {
 440                         printk(KERN_ERR "NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 441                                (unsigned int) local_softirq_pending());
 442                         ratelimit++;
 443                 }
 444                 return false;
 445         }
 446
 447         return true;
 448 }
 449
 450 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 451 {
 452         ktime_t now, expires;
 453         int cpu = smp_processor_id();
 454
 455         now = tick_nohz_start_idle(cpu, ts);
 456
 457         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 458                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 459
 460                 ts->idle_calls++;
 461
 462                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 463                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 464                         ts->idle_sleeps++;
 465                         ts->idle_expires = expires;
 466                 }
 467
 468                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 469                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 470         }
 471 }
 472
 473 /**
 474  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 475  *
 476  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 477  * Called when we start the idle loop.
 478  *
 479  * The arch is responsible of calling:
 480  *
 481  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 482  *  to sleep.
 483  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 484  */
 485 void tick_nohz_idle_enter(void)
 486 {
 487         struct tick_sched *ts;
 488
 489         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 490
 491         /*
 492          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 493          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 494          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 495          * exiting idle.
 496          */
 497         set_cpu_sd_state_idle();
 498
 499         local_irq_disable();
 500
 501         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 502         /*
 503          * set ts->inidle unconditionally. even if the system did not
 504          * switch to nohz mode the cpu frequency governers rely on the
 505          * update of the idle time accounting in tick_nohz_start_idle().
 506          */
 507         ts->inidle = 1;
 508         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 509
 510         local_irq_enable();
 511 }
 512
 513 /**
 514  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 515  *
 516  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 517  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 518  * an RCU callback, etc...
 519  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 520  */
 521 void tick_nohz_irq_exit(void)
 522 {
 523         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 524
 525         if (!ts->inidle)
 526                 return;
 527
 528         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 529 }
 530
 531 /**
 532  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 533  *
 534  * Called from power state control code with interrupts disabled
 535  */
 536 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 537 {
 538         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 539
 540         return ts->sleep_length;
 541 }
 542
 543 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 544 {
 545         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 546         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 547
 548         while (1) {
 549                 /* Forward the time to expire in the future */
 550                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 551
 552                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 553                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 554                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 555                         /* Check, if the timer was already in the past */
 556                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 557                                 break;
 558                 } else {
 559                         if (!tick_program_event(
 560                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 561                                 break;
 562                 }
 563                 /* Reread time and update jiffies */
 564                 now = ktime_get();
 565                 tick_do_update_jiffies64(now);
 566         }
 567 }
 568
 569 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 570 {
 571         /* Update jiffies first */
 572         select_nohz_load_balancer(0);
 573         tick_do_update_jiffies64(now);
 574         update_cpu_load_nohz();
 575
 576         touch_softlockup_watchdog();
 577         /*
 578          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 579          */
 580         ts->tick_stopped  = 0;
 581         ts->idle_exittime = now;
 582
 583         tick_nohz_restart(ts, now);
 584 }
 585
 586 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 587 {
 588 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
 589         unsigned long ticks;
 590         /*
 591          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 592          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 593          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 594          */
 595         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 596         /*
 597          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 598          */
 599         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 600                 account_idle_ticks(ticks);
 601 #endif
 602 }
 603
 604 /**
 605  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 606  *
 607  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 608  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 609  * can use RCU again after this function is called.
 610  */
 611 void tick_nohz_idle_exit(void)
 612 {
 613         int cpu = smp_processor_id();
 614         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 615         ktime_t now;
 616
 617         local_irq_disable();
 618
 619         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 620
 621         ts->inidle = 0;
 622
 623         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 624                 now = ktime_get();
 625
 626         if (ts->idle_active)
 627                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
 628
 629         if (ts->tick_stopped) {
 630                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 631                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 632         }
 633
 634         local_irq_enable();
 635 }
 636
 637 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 638 {
 639         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 640         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 641 }
 642
 643 /*
 644  * The nohz low res interrupt handler
 645  */
 646 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 647 {
 648         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 649         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 650         int cpu = smp_processor_id();
 651         ktime_t now = ktime_get();
 652
 653         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 654
 655         /*
 656          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 657          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 658          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 659          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 660          * xtime_lock.
 661          */
 662         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE))
 663                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 664
 665         /* Check, if the jiffies need an update */
 666         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 667                 tick_do_update_jiffies64(now);
 668
 669         /*
 670          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 671          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 672          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 673          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
 674          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
 675          * do when we go busy again does not account too much ticks.
 676          */
 677         if (ts->tick_stopped) {
 678                 touch_softlockup_watchdog();
 679                 ts->idle_jiffies++;
 680         }
 681
 682         update_process_times(user_mode(regs));
 683         profile_tick(CPU_PROFILING);
 684
 685         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
 686                 now = ktime_get();
 687                 tick_do_update_jiffies64(now);
 688         }
 689 }
 690
 691 /**
 692  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 693  */
 694 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 695 {
 696         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 697         ktime_t next;
 698
 699         if (!tick_nohz_enabled)
 700                 return;
 701
 702         local_irq_disable();
 703         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
 704                 local_irq_enable();
 705                 return;
 706         }
 707
 708         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
 709
 710         /*
 711          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
 712          * hrtimer_forward with the highres code.
 713          */
 714         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 715         /* Get the next period */
 716         next = tick_init_jiffy_update();
 717
 718         for (;;) {
 719                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
 720                 if (!tick_program_event(next, 0))
 721                         break;
 722                 next = ktime_add(next, tick_period);
 723         }
 724         local_irq_enable();
 725 }
 726
 727 /*
 728  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
 729  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
 730  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
 731  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
 732  * the first place.
 733  *
 734  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
 735  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
 736  * when idle is left.
 737  */
 738 static void tick_nohz_kick_tick(int cpu, ktime_t now)
 739 {
 740 #if 0
 741         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
 742
 743         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 744         ktime_t delta;
 745
 746         /*
 747          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
 748          * already reached or less/equal than the tick period.
 749          */
 750         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
 751         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
 752                 return;
 753
 754         tick_nohz_restart(ts, now);
 755 #endif
 756 }
 757
 758 static inline void tick_check_nohz(int cpu)
 759 {
 760         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 761         ktime_t now;
 762
 763         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
 764                 return;
 765         now = ktime_get();
 766         if (ts->idle_active)
 767                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
 768         if (ts->tick_stopped) {
 769                 tick_nohz_update_jiffies(now);
 770                 tick_nohz_kick_tick(cpu, now);
 771         }
 772 }
 773
 774 #else
 775
 776 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
 777 static inline void tick_check_nohz(int cpu) { }
 778
 779 #endif /* NO_HZ */
 780
 781 /*
 782  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
 783  */
 784 void tick_check_idle(int cpu)
 785 {
 786         tick_check_oneshot_broadcast(cpu);
 787         tick_check_nohz(cpu);
 788 }
 789
 790 /*
 791  * High resolution timer specific code
 792  */
 793 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
 794 /*
 795  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
 796  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
 797  */
 798 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
 799 {
 800         struct tick_sched *ts =
 801                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
 802         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 803         ktime_t now = ktime_get();
 804         int cpu = smp_processor_id();
 805
 806 #ifdef CONFIG_NO_HZ
 807         /*
 808          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 809          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 810          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 811          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 812          * xtime_lock.
 813          */
 814         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE))
 815                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 816 #endif
 817
 818         /* Check, if the jiffies need an update */
 819         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 820                 tick_do_update_jiffies64(now);
 821
 822         /*
 823          * Do not call, when we are not in irq context and have
 824          * no valid regs pointer
 825          */
 826         if (regs) {
 827                 /*
 828                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 829                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
 830                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
 831                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 832                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 833                  * when we go busy again does not account too much ticks.
 834                  */
 835                 if (ts->tick_stopped) {
 836                         touch_softlockup_watchdog();
 837                         if (idle_cpu(cpu))
 838                                 ts->idle_jiffies++;
 839                 }
 840                 update_process_times(user_mode(regs));
 841                 profile_tick(CPU_PROFILING);
 842         }
 843
 844         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
 845
 846         return HRTIMER_RESTART;
 847 }
 848
 849 static int sched_skew_tick;
 850
 851 static int __init skew_tick(char *str)
 852 {
 853         get_option(&str, &sched_skew_tick);
 854
 855         return 0;
 856 }
 857 early_param("skew_tick", skew_tick);
 858
 859 /**
 860  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
 861  */
 862 void tick_setup_sched_timer(void)
 863 {
 864         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 865         ktime_t now = ktime_get();
 866
 867         /*
 868          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
 869          */
 870         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 871         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
 872
 873         /* Get the next period (per cpu) */
 874         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
 875
 876         /* Offset the tick to avert xtime_lock contention. */
 877         if (sched_skew_tick) {
 878                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
 879                 do_div(offset, num_possible_cpus());
 880                 offset *= smp_processor_id();
 881                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
 882         }
 883
 884         for (;;) {
 885                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 886                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 887                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 888                 /* Check, if the timer was already in the past */
 889                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 890                         break;
 891                 now = ktime_get();
 892         }
 893
 894 #ifdef CONFIG_NO_HZ
 895         if (tick_nohz_enabled)
 896                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
 897 #endif
 898 }
 899 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
 900
 901 #if defined CONFIG_NO_HZ || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
 902 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
 903 {
 904         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 905
 906 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
 907         if (ts->sched_timer.base)
 908                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 909 # endif
 910
 911         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
 912 }
 913 #endif
 914
 915 /**
 916  * Async notification about clocksource changes
 917  */
 918 void tick_clock_notify(void)
 919 {
 920         int cpu;
 921
 922         for_each_possible_cpu(cpu)
 923                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
 924 }
 925
 926 /*
 927  * Async notification about clock event changes
 928  */
 929 void tick_oneshot_notify(void)
 930 {
 931         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 932
 933         set_bit(0, &ts->check_clocks);
 934 }
 935
 936 /**
 937  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
 938  *
 939  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
 940  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
 941  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
 942  * or runtime).
 943  */
 944 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
 945 {
 946         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 947
 948         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
 949                 return 0;
 950
 951         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
 952                 return 0;
 953
 954         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
 955                 return 0;
 956
 957         if (!allow_nohz)
 958                 return 1;
 959
 960         tick_nohz_switch_to_nohz();
 961         return 0;
 962 }