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/perf_event.h>
  26
  27 #include <asm/irq_regs.h>
  28
  29 #include "tick-internal.h"
  30
  31 #include <trace/events/timer.h>
  32
  33 #if defined(CONFIG_SYSTEM_LOAD_ANALYZER)
  34 #include <linux/load_analyzer.h>
  35 #endif
  36 /*
  37  * Per cpu nohz control structure
  38  */
  39 DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  40
  41 /*
  42  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  43  */
  44 static ktime_t last_jiffies_update;
  45
  46 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  47 {
  48         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  49 }
  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.tv64 < tick_period.tv64)
  64                 return;
  65
  66         /* Reevalute with jiffies_lock held */
  67         write_seqlock(&jiffies_lock);
  68
  69         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  70         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  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.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  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         }
  90         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  91 }
  92
  93 /*
  94  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  95  */
  96 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  97 {
  98         ktime_t period;
  99
 100         write_seqlock(&jiffies_lock);
 101         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 102         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 103                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 104         period = last_jiffies_update;
 105         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 106         return period;
 107 }
 108
 109
 110 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 111 {
 112         int cpu = smp_processor_id();
 113
 114 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 115         /*
 116          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 117          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 118          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 119          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 120          * jiffies_lock.
 121          */
 122         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 123             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 124                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 125 #endif
 126
 127         /* Check, if the jiffies need an update */
 128         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 129                 tick_do_update_jiffies64(now);
 130 }
 131
 132 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 133 {
 134 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 135         /*
 136          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 137          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 138          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 139          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 140          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 141          * when we go busy again does not account too much ticks.
 142          */
 143         if (ts->tick_stopped) {
 144                 touch_softlockup_watchdog();
 145                 if (is_idle_task(current))
 146                         ts->idle_jiffies++;
 147         }
 148 #endif
 149         update_process_times(user_mode(regs));
 150         profile_tick(CPU_PROFILING);
 151 }
 152
 153 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 154 static cpumask_var_t nohz_full_mask;
 155 bool have_nohz_full_mask;
 156
 157 static bool can_stop_full_tick(void)
 158 {
 159         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 160
 161         if (!sched_can_stop_tick()) {
 162                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 163                 return false;
 164         }
 165
 166         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 167                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 168                 return false;
 169         }
 170
 171         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 172                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 173                 return false;
 174         }
 175
 176         /* sched_clock_tick() needs us? */
 177 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 178         /*
 179          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 180          * sched_clock_stable is set.
 181          */
 182         if (!sched_clock_stable) {
 183                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 184                 return false;
 185         }
 186 #endif
 187
 188         return true;
 189 }
 190
 191 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now);
 192
 193 /*
 194  * Re-evaluate the need for the tick on the current CPU
 195  * and restart it if necessary.
 196  */
 197 void tick_nohz_full_check(void)
 198 {
 199         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 200
 201         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id())) {
 202                 if (ts->tick_stopped && !is_idle_task(current)) {
 203                         if (!can_stop_full_tick())
 204                                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 205                 }
 206         }
 207 }
 208
 209 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 210 {
 211         tick_nohz_full_check();
 212 }
 213
 214 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 215         .func = nohz_full_kick_work_func,
 216 };
 217
 218 /*
 219  * Kick the current CPU if it's full dynticks in order to force it to
 220  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 221  */
 222 void tick_nohz_full_kick(void)
 223 {
 224         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 225                 irq_work_queue(&__get_cpu_var(nohz_full_kick_work));
 226 }
 227
 228 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 229 {
 230         tick_nohz_full_check();
 231 }
 232
 233 /*
 234  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 235  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 236  */
 237 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 238 {
 239         if (!have_nohz_full_mask)
 240                 return;
 241
 242         preempt_disable();
 243         smp_call_function_many(nohz_full_mask,
 244                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 245         preempt_enable();
 246 }
 247
 248 /*
 249  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 250  * It might need the tick due to per task/process properties:
 251  * perf events, posix cpu timers, ...
 252  */
 253 void tick_nohz_task_switch(struct task_struct *tsk)
 254 {
 255         unsigned long flags;
 256
 257         local_irq_save(flags);
 258
 259         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 260                 goto out;
 261
 262         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 263                 tick_nohz_full_kick();
 264
 265 out:
 266         local_irq_restore(flags);
 267 }
 268
 269 int tick_nohz_full_cpu(int cpu)
 270 {
 271         if (!have_nohz_full_mask)
 272                 return 0;
 273
 274         return cpumask_test_cpu(cpu, nohz_full_mask);
 275 }
 276
 277 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 278 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 279 {
 280         int cpu;
 281
 282         alloc_bootmem_cpumask_var(&nohz_full_mask);
 283         if (cpulist_parse(str, nohz_full_mask) < 0) {
 284                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 285                 return 1;
 286         }
 287
 288         cpu = smp_processor_id();
 289         if (cpumask_test_cpu(cpu, nohz_full_mask)) {
 290                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 291                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz_full_mask);
 292         }
 293         have_nohz_full_mask = true;
 294
 295         return 1;
 296 }
 297 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 298
 299 static int __cpuinit tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 300                                                  unsigned long action,
 301                                                  void *hcpu)
 302 {
 303         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 304
 305         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 306         case CPU_DOWN_PREPARE:
 307                 /*
 308                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
 309                  * we can't safely shutdown that CPU.
 310                  */
 311                 if (have_nohz_full_mask && tick_do_timer_cpu == cpu)
 312                         return NOTIFY_BAD;
 313                 break;
 314         }
 315         return NOTIFY_OK;
 316 }
 317
 318 /*
 319  * Worst case string length in chunks of CPU range seems 2 steps
 320  * separations: 0,2,4,6,...
 321  * This is NR_CPUS + sizeof('\0')
 322  */
 323 static char __initdata nohz_full_buf[NR_CPUS + 1];
 324
 325 static int tick_nohz_init_all(void)
 326 {
 327         int err = -1;
 328
 329 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 330         if (!alloc_cpumask_var(&nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 331                 pr_err("NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 332                 return err;
 333         }
 334         err = 0;
 335         cpumask_setall(nohz_full_mask);
 336         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), nohz_full_mask);
 337         have_nohz_full_mask = true;
 338 #endif
 339         return err;
 340 }
 341
 342 void __init tick_nohz_init(void)
 343 {
 344         int cpu;
 345
 346         if (!have_nohz_full_mask) {
 347                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 348                         return;
 349         }
 350
 351         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 352
 353         /* Make sure full dynticks CPU are also RCU nocbs */
 354         for_each_cpu(cpu, nohz_full_mask) {
 355                 if (!rcu_is_nocb_cpu(cpu)) {
 356                         pr_warning("NO_HZ: CPU %d is not RCU nocb: "
 357                                    "cleared from nohz_full range", cpu);
 358                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz_full_mask);
 359                 }
 360         }
 361
 362         cpulist_scnprintf(nohz_full_buf, sizeof(nohz_full_buf), nohz_full_mask);
 363         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %s.\n", nohz_full_buf);
 364 }
 365 #else
 366 #define have_nohz_full_mask (0)
 367 #endif
 368
 369 /*
 370  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 371  */
 372 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 373 /*
 374  * NO HZ enabled ?
 375  */
 376 int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 377
 378 /*
 379  * Enable / Disable tickless mode
 380  */
 381 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 382 {
 383         if (!strcmp(str, "off"))
 384                 tick_nohz_enabled = 0;
 385         else if (!strcmp(str, "on"))
 386                 tick_nohz_enabled = 1;
 387         else
 388                 return 0;
 389         return 1;
 390 }
 391
 392 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 393
 394 /**
 395  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 396  *
 397  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 398  *
 399  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 400  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 401  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 402  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 403  */
 404 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 405 {
 406         int cpu = smp_processor_id();
 407         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 408         unsigned long flags;
 409
 410         ts->idle_waketime = now;
 411
 412         local_irq_save(flags);
 413         tick_do_update_jiffies64(now);
 414         local_irq_restore(flags);
 415
 416         touch_softlockup_watchdog();
 417 }
 418
 419 /*
 420  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 421  */
 422 static void
 423 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 424 {
 425         ktime_t delta;
 426
 427         if (ts->idle_active) {
 428                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 429                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 430                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 431                 else
 432                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 433                 ts->idle_entrytime = now;
 434         }
 435
 436         if (last_update_time)
 437                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 438
 439 }
 440
 441 static void tick_nohz_stop_idle(int cpu, ktime_t now)
 442 {
 443         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 444
 445         update_ts_time_stats(cpu, ts, now, NULL);
 446         ts->idle_active = 0;
 447
 448         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 449 }
 450
 451 static ktime_t tick_nohz_start_idle(int cpu, struct tick_sched *ts)
 452 {
 453         ktime_t now = ktime_get();
 454
 455         ts->idle_entrytime = now;
 456         ts->idle_active = 1;
 457         sched_clock_idle_sleep_event();
 458         return now;
 459 }
 460
 461 /**
 462  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 463  * @cpu: CPU number to query
 464  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 465  * counters if NULL.
 466  *
 467  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 468  * CPU, in microseconds.
 469  *
 470  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 471  * and is as accurate as ktime_get() is.
 472  *
 473  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 474  */
 475 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 476 {
 477         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 478         ktime_t now, idle;
 479
 480         if (!tick_nohz_enabled)
 481                 return -1;
 482
 483         now = ktime_get();
 484         if (last_update_time) {
 485                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 486                 idle = ts->idle_sleeptime;
 487         } else {
 488                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 489                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 490
 491                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 492                 } else {
 493                         idle = ts->idle_sleeptime;
 494                 }
 495         }
 496
 497         return ktime_to_us(idle);
 498
 499 }
 500 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 501
 502 /**
 503  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 504  * @cpu: CPU number to query
 505  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 506  * counters if NULL.
 507  *
 508  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 509  * CPU, in microseconds.
 510  *
 511  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 512  * and is as accurate as ktime_get() is.
 513  *
 514  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 515  */
 516 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 517 {
 518         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 519         ktime_t now, iowait;
 520
 521         if (!tick_nohz_enabled)
 522                 return -1;
 523
 524         now = ktime_get();
 525         if (last_update_time) {
 526                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 527                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 528         } else {
 529                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 530                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 531
 532                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 533                 } else {
 534                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 535                 }
 536         }
 537
 538         return ktime_to_us(iowait);
 539 }
 540 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 541
 542 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 543                                          ktime_t now, int cpu)
 544 {
 545         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 546         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 547         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 548         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 549         u64 time_delta;
 550
 551         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 552         do {
 553                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 554                 last_update = last_jiffies_update;
 555                 last_jiffies = jiffies;
 556                 time_delta = timekeeping_max_deferment();
 557         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 558
 559         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) ||
 560             arch_needs_cpu(cpu) || irq_work_needs_cpu()) {
 561                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 562                 delta_jiffies = 1;
 563         } else {
 564                 /* Get the next timer wheel timer */
 565                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 566                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 567                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 568                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 569                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 570                 }
 571         }
 572
 573         /*
 574          * Do not stop the tick, if we are only one off (or less)
 575          * or if the cpu is required for RCU:
 576          */
 577         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies <= 1)
 578                 goto out;
 579
 580         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 581         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 582
 583                 /*
 584                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 585                  * give up the assignment and let it be taken by the
 586                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 587                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 588                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 589                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 590                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 591                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 592                  * limit the sleep time to the timekeeping
 593                  * max_deferement value which we retrieved
 594                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 595                  */
 596                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 597                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 598                         ts->do_timer_last = 1;
 599                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 600                         time_delta = KTIME_MAX;
 601                         ts->do_timer_last = 0;
 602                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 603                         time_delta = KTIME_MAX;
 604                 }
 605
 606 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 607                 if (!ts->inidle) {
 608                         time_delta = min(time_delta,
 609                                          scheduler_tick_max_deferment());
 610                 }
 611 #endif
 612
 613                 /*
 614                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 615                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 616                  * that there is no timer pending or at least extremely
 617                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 618                  * case we set the expiry to the end of time.
 619                  */
 620                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 621                         /*
 622                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 623                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 624                          * permitted by the current clocksource then adjust
 625                          * the time delta accordingly to ensure the
 626                          * clocksource does not wrap.
 627                          */
 628                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 629                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 630                 }
 631
 632                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 633                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 634                 else
 635                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 636
 637                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 638                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 639                         goto out;
 640
 641                 ret = expires;
 642
 643                 /*
 644                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 645                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 646                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 647                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 648                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 649                  */
 650                 if (!ts->tick_stopped) {
 651                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 652                         calc_load_enter_idle();
 653
 654                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 655                         ts->tick_stopped = 1;
 656                         trace_tick_stop(1, " ");
 657                 }
 658
 659                 /*
 660                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 661                  * in this case we simply stop the tick timer.
 662                  */
 663                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 664                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 665                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 666                         goto out;
 667                 }
 668
 669                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 670                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 671                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 672                         /* Check, if the timer was already in the past */
 673                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 674                                 goto out;
 675                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 676                                 goto out;
 677                 /*
 678                  * We are past the event already. So we crossed a
 679                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 680                  * softirq.
 681                  */
 682                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 683         }
 684         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 685 out:
 686         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 687         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 688         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 689
 690         return ret;
 691 }
 692
 693 static void tick_nohz_full_stop_tick(struct tick_sched *ts)
 694 {
 695 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 696        int cpu = smp_processor_id();
 697
 698        if (!tick_nohz_full_cpu(cpu) || is_idle_task(current))
 699                return;
 700
 701        if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 702                return;
 703
 704        if (!can_stop_full_tick())
 705                return;
 706
 707        tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 708 #endif
 709 }
 710
 711 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 712 {
 713         /*
 714          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 715          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 716          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 717          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 718          * invoked.
 719          */
 720         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 721                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 722                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 723                 return false;
 724         }
 725
 726         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 727                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 728                 return false;
 729         }
 730
 731         if (need_resched())
 732                 return false;
 733
 734         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 735                 static int ratelimit;
 736
 737                 if (ratelimit < 10 &&
 738                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 739                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 740                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 741                         ratelimit++;
 742                 }
 743                 return false;
 744         }
 745
 746         if (have_nohz_full_mask) {
 747                 /*
 748                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 749                  * if there are full dynticks CPUs around
 750                  */
 751                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 752                         return false;
 753                 /*
 754                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 755                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 756                  */
 757                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 758                         return false;
 759         }
 760
 761         return true;
 762 }
 763
 764 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 765 {
 766         ktime_t now, expires;
 767         int cpu = smp_processor_id();
 768
 769         now = tick_nohz_start_idle(cpu, ts);
 770
 771         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 772                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 773
 774                 ts->idle_calls++;
 775
 776                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 777                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 778                         ts->idle_sleeps++;
 779                         ts->idle_expires = expires;
 780                 }
 781
 782                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 783                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 784         }
 785 }
 786
 787 /**
 788  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 789  *
 790  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 791  * Called when we start the idle loop.
 792  *
 793  * The arch is responsible of calling:
 794  *
 795  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 796  *  to sleep.
 797  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 798  */
 799 void tick_nohz_idle_enter(void)
 800 {
 801         struct tick_sched *ts;
 802
 803         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 804
 805         /*
 806          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 807          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 808          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 809          * exiting idle.
 810          */
 811         set_cpu_sd_state_idle();
 812
 813         local_irq_disable();
 814
 815         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 816         /*
 817          * set ts->inidle unconditionally. even if the system did not
 818          * switch to nohz mode the cpu frequency governers rely on the
 819          * update of the idle time accounting in tick_nohz_start_idle().
 820          */
 821         ts->inidle = 1;
 822         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 823
 824         local_irq_enable();
 825 }
 826 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_enter);
 827
 828 /**
 829  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 830  *
 831  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 832  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 833  * an RCU callback, etc...
 834  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 835  */
 836 void tick_nohz_irq_exit(void)
 837 {
 838         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 839
 840         if (ts->inidle)
 841                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 842         else
 843                 tick_nohz_full_stop_tick(ts);
 844 }
 845
 846 /**
 847  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 848  *
 849  * Called from power state control code with interrupts disabled
 850  */
 851 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 852 {
 853         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 854
 855         return ts->sleep_length;
 856 }
 857
 858 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 859 {
 860         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 861         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 862
 863         while (1) {
 864                 /* Forward the time to expire in the future */
 865                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 866
 867                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 868                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 869                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 870                         /* Check, if the timer was already in the past */
 871                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 872                                 break;
 873                 } else {
 874                         if (!tick_program_event(
 875                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 876                                 break;
 877                 }
 878                 /* Reread time and update jiffies */
 879                 now = ktime_get();
 880                 tick_do_update_jiffies64(now);
 881         }
 882 }
 883
 884 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 885 {
 886         /* Update jiffies first */
 887         tick_do_update_jiffies64(now);
 888         update_cpu_load_nohz();
 889
 890         calc_load_exit_idle();
 891         touch_softlockup_watchdog();
 892         /*
 893          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 894          */
 895         ts->tick_stopped  = 0;
 896         ts->idle_exittime = now;
 897
 898         tick_nohz_restart(ts, now);
 899 }
 900
 901 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 902 {
 903 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 904         unsigned long ticks;
 905
 906         if (vtime_accounting_enabled())
 907                 return;
 908         /*
 909          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 910          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 911          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 912          */
 913         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 914         /*
 915          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 916          */
 917         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 918                 account_idle_ticks(ticks);
 919 #endif
 920 }
 921
 922 /**
 923  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 924  *
 925  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 926  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 927  * can use RCU again after this function is called.
 928  */
 929 void tick_nohz_idle_exit(void)
 930 {
 931         int cpu = smp_processor_id();
 932         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 933         ktime_t now;
 934
 935         local_irq_disable();
 936
 937         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 938
 939         ts->inidle = 0;
 940
 941         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 942                 now = ktime_get();
 943
 944         if (ts->idle_active)
 945                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
 946
 947         if (ts->tick_stopped) {
 948                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 949                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 950         }
 951
 952         local_irq_enable();
 953 }
 954 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_exit);
 955
 956 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 957 {
 958         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 959         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 960 }
 961
 962 /*
 963  * The nohz low res interrupt handler
 964  */
 965 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 966 {
 967         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 968         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 969         ktime_t now = ktime_get();
 970
 971         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 972
 973         tick_sched_do_timer(now);
 974         tick_sched_handle(ts, regs);
 975
 976         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
 977                 now = ktime_get();
 978                 tick_do_update_jiffies64(now);
 979         }
 980 }
 981
 982 /**
 983  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 984  */
 985 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 986 {
 987         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 988         ktime_t next;
 989
 990         if (!tick_nohz_enabled)
 991                 return;
 992
 993         local_irq_disable();
 994         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
 995                 local_irq_enable();
 996                 return;
 997         }
 998
 999         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
1000
1001         /*
1002          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1003          * hrtimer_forward with the highres code.
1004          */
1005         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1006         /* Get the next period */
1007         next = tick_init_jiffy_update();
1008
1009         for (;;) {
1010                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1011                 if (!tick_program_event(next, 0))
1012                         break;
1013                 next = ktime_add(next, tick_period);
1014         }
1015         local_irq_enable();
1016 }
1017
1018 /*
1019  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1020  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1021  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1022  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1023  * the first place.
1024  *
1025  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1026  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1027  * when idle is left.
1028  */
1029 static void tick_nohz_kick_tick(int cpu, ktime_t now)
1030 {
1031 #if 0
1032         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1033
1034         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1035         ktime_t delta;
1036
1037         /*
1038          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1039          * already reached or less/equal than the tick period.
1040          */
1041         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1042         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1043                 return;
1044
1045         tick_nohz_restart(ts, now);
1046 #endif
1047 }
1048
1049 static inline void tick_check_nohz(int cpu)
1050 {
1051         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1052         ktime_t now;
1053
1054         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1055                 return;
1056         now = ktime_get();
1057         if (ts->idle_active)
1058                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
1059         if (ts->tick_stopped) {
1060                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1061                 tick_nohz_kick_tick(cpu, now);
1062         }
1063 }
1064
1065 #else
1066
1067 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1068 static inline void tick_check_nohz(int cpu) { }
1069
1070 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1071
1072 /*
1073  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1074  */
1075 void tick_check_idle(int cpu)
1076 {
1077         tick_check_oneshot_broadcast(cpu);
1078         tick_check_nohz(cpu);
1079 }
1080
1081 /*
1082  * High resolution timer specific code
1083  */
1084 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1085 /*
1086  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1087  * Called with interrupts disabled.
1088  */
1089 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1090 {
1091         struct tick_sched *ts =
1092                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1093         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1094         ktime_t now = ktime_get();
1095
1096         tick_sched_do_timer(now);
1097
1098         /*
1099          * Do not call, when we are not in irq context and have
1100          * no valid regs pointer
1101          */
1102         if (regs)
1103                 tick_sched_handle(ts, regs);
1104
1105 #if defined(CONFIG_SYSTEM_LOAD_ANALYZER)
1106         store_external_load_factor(NR_RUNNING_TASK,nr_running());
1107 #endif
1108
1109         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1110
1111         return HRTIMER_RESTART;
1112 }
1113
1114 static int sched_skew_tick;
1115
1116 static int __init skew_tick(char *str)
1117 {
1118         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1119
1120         return 0;
1121 }
1122 early_param("skew_tick", skew_tick);
1123
1124 /**
1125  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1126  */
1127 void tick_setup_sched_timer(void)
1128 {
1129         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1130         ktime_t now = ktime_get();
1131
1132         /*
1133          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1134          */
1135         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1136         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1137
1138         /* Get the next period (per cpu) */
1139         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1140
1141         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1142         if (sched_skew_tick) {
1143                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1144                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1145                 offset *= smp_processor_id();
1146                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1147         }
1148
1149         for (;;) {
1150                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1151                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
1152                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1153                 /* Check, if the timer was already in the past */
1154                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
1155                         break;
1156                 now = ktime_get();
1157         }
1158
1159 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1160         if (tick_nohz_enabled)
1161                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
1162 #endif
1163 }
1164 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1165
1166 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1167 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1168 {
1169         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1170
1171 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1172         if (ts->sched_timer.base)
1173                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1174 # endif
1175
1176         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1177 }
1178 #endif
1179
1180 /**
1181  * Async notification about clocksource changes
1182  */
1183 void tick_clock_notify(void)
1184 {
1185         int cpu;
1186
1187         for_each_possible_cpu(cpu)
1188                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1189 }
1190
1191 /*
1192  * Async notification about clock event changes
1193  */
1194 void tick_oneshot_notify(void)
1195 {
1196         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1197
1198         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1199 }
1200
1201 /**
1202  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1203  *
1204  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1205  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1206  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1207  * or runtime).
1208  */
1209 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1210 {
1211         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1212
1213         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1214                 return 0;
1215
1216         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1217                 return 0;
1218
1219         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1220                 return 0;
1221
1222         if (!allow_nohz)
1223                 return 1;
1224
1225         tick_nohz_switch_to_nohz();
1226         return 0;
1227 }