arch/s390/kernel/vtime.c

   1 /*
   2  *    Virtual cpu timer based timer functions.
   3  *
   4  *    Copyright IBM Corp. 2004, 2012
   5  *    Author(s): Jan Glauber <jan.glauber@de.ibm.com>
   6  */
   7
   8 #include <linux/kernel_stat.h>
   9 #include <linux/export.h>
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/timex.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/time.h>
  14
  15 #include <asm/cputime.h>
  16 #include <asm/vtimer.h>
  17 #include <asm/vtime.h>
  18 #include <asm/cpu_mf.h>
  19 #include <asm/smp.h>
  20
  21 static void virt_timer_expire(void);
  22
  23 static LIST_HEAD(virt_timer_list);
  24 static DEFINE_SPINLOCK(virt_timer_lock);
  25 static atomic64_t virt_timer_current;
  26 static atomic64_t virt_timer_elapsed;
  27
  28 static DEFINE_PER_CPU(u64, mt_cycles[32]);
  29 static DEFINE_PER_CPU(u64, mt_scaling_mult) = { 1 };
  30 static DEFINE_PER_CPU(u64, mt_scaling_div) = { 1 };
  31 static DEFINE_PER_CPU(u64, mt_scaling_jiffies);
  32
  33 static inline u64 get_vtimer(void)
  34 {
  35         u64 timer;
  36
  37         asm volatile("stpt %0" : "=m" (timer));
  38         return timer;
  39 }
  40
  41 static inline void set_vtimer(u64 expires)
  42 {
  43         u64 timer;
  44
  45         asm volatile(
  46                 "       stpt    %0\n"   /* Store current cpu timer value */
  47                 "       spt     %1"     /* Set new value imm. afterwards */
  48                 : "=m" (timer) : "m" (expires));
  49         S390_lowcore.system_timer += S390_lowcore.last_update_timer - timer;
  50         S390_lowcore.last_update_timer = expires;
  51 }
  52
  53 static inline int virt_timer_forward(u64 elapsed)
  54 {
  55         BUG_ON(!irqs_disabled());
  56
  57         if (list_empty(&virt_timer_list))
  58                 return 0;
  59         elapsed = atomic64_add_return(elapsed, &virt_timer_elapsed);
  60         return elapsed >= atomic64_read(&virt_timer_current);
  61 }
  62
  63 /*
  64  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
  65  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
  66  */
  67 static int do_account_vtime(struct task_struct *tsk, int hardirq_offset)
  68 {
  69         struct thread_info *ti = task_thread_info(tsk);
  70         u64 timer, clock, user, system, steal;
  71         u64 user_scaled, system_scaled;
  72         int i;
  73
  74         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
  75         clock = S390_lowcore.last_update_clock;
  76         asm volatile(
  77                 "       stpt    %0\n"   /* Store current cpu timer value */
  78 #ifdef CONFIG_HAVE_MARCH_Z9_109_FEATURES
  79                 "       stckf   %1"     /* Store current tod clock value */
  80 #else
  81                 "       stck    %1"     /* Store current tod clock value */
  82 #endif
  83                 : "=m" (S390_lowcore.last_update_timer),
  84                   "=m" (S390_lowcore.last_update_clock));
  85         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
  86         S390_lowcore.steal_timer += S390_lowcore.last_update_clock - clock;
  87
  88         /* Do MT utilization calculation */
  89         if (smp_cpu_mtid &&
  90             time_after64(jiffies_64, __this_cpu_read(mt_scaling_jiffies))) {
  91                 u64 cycles_new[32], *cycles_old;
  92                 u64 delta, fac, mult, div;
  93
  94                 cycles_old = this_cpu_ptr(mt_cycles);
  95                 if (stcctm5(smp_cpu_mtid + 1, cycles_new) < 2) {
  96                         fac = 1;
  97                         mult = div = 0;
  98                         for (i = 0; i <= smp_cpu_mtid; i++) {
  99                                 delta = cycles_new[i] - cycles_old[i];
 100                                 div += delta;
 101                                 mult *= i + 1;
 102                                 mult += delta * fac;
 103                                 fac *= i + 1;
 104                         }
 105                         div *= fac;
 106                         if (div > 0) {
 107                                 /* Update scaling factor */
 108                                 __this_cpu_write(mt_scaling_mult, mult);
 109                                 __this_cpu_write(mt_scaling_div, div);
 110                                 memcpy(cycles_old, cycles_new,
 111                                        sizeof(u64) * (smp_cpu_mtid + 1));
 112                         }
 113                 }
 114                 __this_cpu_write(mt_scaling_jiffies, jiffies_64);
 115         }
 116
 117         user = S390_lowcore.user_timer - ti->user_timer;
 118         S390_lowcore.steal_timer -= user;
 119         ti->user_timer = S390_lowcore.user_timer;
 120
 121         system = S390_lowcore.system_timer - ti->system_timer;
 122         S390_lowcore.steal_timer -= system;
 123         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
 124
 125         user_scaled = user;
 126         system_scaled = system;
 127         /* Do MT utilization scaling */
 128         if (smp_cpu_mtid) {
 129                 u64 mult = __this_cpu_read(mt_scaling_mult);
 130                 u64 div = __this_cpu_read(mt_scaling_div);
 131
 132                 user_scaled = (user_scaled * mult) / div;
 133                 system_scaled = (system_scaled * mult) / div;
 134         }
 135         account_user_time(tsk, user, user_scaled);
 136         account_system_time(tsk, hardirq_offset, system, system_scaled);
 137
 138         steal = S390_lowcore.steal_timer;
 139         if ((s64) steal > 0) {
 140                 S390_lowcore.steal_timer = 0;
 141                 account_steal_time(steal);
 142         }
 143
 144         return virt_timer_forward(user + system);
 145 }
 146
 147 void vtime_task_switch(struct task_struct *prev)
 148 {
 149         struct thread_info *ti;
 150
 151         do_account_vtime(prev, 0);
 152         ti = task_thread_info(prev);
 153         ti->user_timer = S390_lowcore.user_timer;
 154         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
 155         ti = task_thread_info(current);
 156         S390_lowcore.user_timer = ti->user_timer;
 157         S390_lowcore.system_timer = ti->system_timer;
 158 }
 159
 160 /*
 161  * In s390, accounting pending user time also implies
 162  * accounting system time in order to correctly compute
 163  * the stolen time accounting.
 164  */
 165 void vtime_account_user(struct task_struct *tsk)
 166 {
 167         if (do_account_vtime(tsk, HARDIRQ_OFFSET))
 168                 virt_timer_expire();
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
 173  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
 174  */
 175 void vtime_account_irq_enter(struct task_struct *tsk)
 176 {
 177         struct thread_info *ti = task_thread_info(tsk);
 178         u64 timer, system, system_scaled;
 179
 180         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
 181         S390_lowcore.last_update_timer = get_vtimer();
 182         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
 183
 184         system = S390_lowcore.system_timer - ti->system_timer;
 185         S390_lowcore.steal_timer -= system;
 186         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
 187         system_scaled = system;
 188         /* Do MT utilization scaling */
 189         if (smp_cpu_mtid) {
 190                 u64 mult = __this_cpu_read(mt_scaling_mult);
 191                 u64 div = __this_cpu_read(mt_scaling_div);
 192
 193                 system_scaled = (system_scaled * mult) / div;
 194         }
 195         account_system_time(tsk, 0, system, system_scaled);
 196
 197         virt_timer_forward(system);
 198 }
 199 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_irq_enter);
 200
 201 void vtime_account_system(struct task_struct *tsk)
 202 __attribute__((alias("vtime_account_irq_enter")));
 203 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_system);
 204
 205 /*
 206  * Sorted add to a list. List is linear searched until first bigger
 207  * element is found.
 208  */
 209 static void list_add_sorted(struct vtimer_list *timer, struct list_head *head)
 210 {
 211         struct vtimer_list *tmp;
 212
 213         list_for_each_entry(tmp, head, entry) {
 214                 if (tmp->expires > timer->expires) {
 215                         list_add_tail(&timer->entry, &tmp->entry);
 216                         return;
 217                 }
 218         }
 219         list_add_tail(&timer->entry, head);
 220 }
 221
 222 /*
 223  * Handler for expired virtual CPU timer.
 224  */
 225 static void virt_timer_expire(void)
 226 {
 227         struct vtimer_list *timer, *tmp;
 228         unsigned long elapsed;
 229         LIST_HEAD(cb_list);
 230
 231         /* walk timer list, fire all expired timers */
 232         spin_lock(&virt_timer_lock);
 233         elapsed = atomic64_read(&virt_timer_elapsed);
 234         list_for_each_entry_safe(timer, tmp, &virt_timer_list, entry) {
 235                 if (timer->expires < elapsed)
 236                         /* move expired timer to the callback queue */
 237                         list_move_tail(&timer->entry, &cb_list);
 238                 else
 239                         timer->expires -= elapsed;
 240         }
 241         if (!list_empty(&virt_timer_list)) {
 242                 timer = list_first_entry(&virt_timer_list,
 243                                          struct vtimer_list, entry);
 244                 atomic64_set(&virt_timer_current, timer->expires);
 245         }
 246         atomic64_sub(elapsed, &virt_timer_elapsed);
 247         spin_unlock(&virt_timer_lock);
 248
 249         /* Do callbacks and recharge periodic timers */
 250         list_for_each_entry_safe(timer, tmp, &cb_list, entry) {
 251                 list_del_init(&timer->entry);
 252                 timer->function(timer->data);
 253                 if (timer->interval) {
 254                         /* Recharge interval timer */
 255                         timer->expires = timer->interval +
 256                                 atomic64_read(&virt_timer_elapsed);
 257                         spin_lock(&virt_timer_lock);
 258                         list_add_sorted(timer, &virt_timer_list);
 259                         spin_unlock(&virt_timer_lock);
 260                 }
 261         }
 262 }
 263
 264 void init_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 265 {
 266         timer->function = NULL;
 267         INIT_LIST_HEAD(&timer->entry);
 268 }
 269 EXPORT_SYMBOL(init_virt_timer);
 270
 271 static inline int vtimer_pending(struct vtimer_list *timer)
 272 {
 273         return !list_empty(&timer->entry);
 274 }
 275
 276 static void internal_add_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 277 {
 278         if (list_empty(&virt_timer_list)) {
 279                 /* First timer, just program it. */
 280                 atomic64_set(&virt_timer_current, timer->expires);
 281                 atomic64_set(&virt_timer_elapsed, 0);
 282                 list_add(&timer->entry, &virt_timer_list);
 283         } else {
 284                 /* Update timer against current base. */
 285                 timer->expires += atomic64_read(&virt_timer_elapsed);
 286                 if (likely((s64) timer->expires <
 287                            (s64) atomic64_read(&virt_timer_current)))
 288                         /* The new timer expires before the current timer. */
 289                         atomic64_set(&virt_timer_current, timer->expires);
 290                 /* Insert new timer into the list. */
 291                 list_add_sorted(timer, &virt_timer_list);
 292         }
 293 }
 294
 295 static void __add_vtimer(struct vtimer_list *timer, int periodic)
 296 {
 297         unsigned long flags;
 298
 299         timer->interval = periodic ? timer->expires : 0;
 300         spin_lock_irqsave(&virt_timer_lock, flags);
 301         internal_add_vtimer(timer);
 302         spin_unlock_irqrestore(&virt_timer_lock, flags);
 303 }
 304
 305 /*
 306  * add_virt_timer - add an oneshot virtual CPU timer
 307  */
 308 void add_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 309 {
 310         __add_vtimer(timer, 0);
 311 }
 312 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer);
 313
 314 /*
 315  * add_virt_timer_int - add an interval virtual CPU timer
 316  */
 317 void add_virt_timer_periodic(struct vtimer_list *timer)
 318 {
 319         __add_vtimer(timer, 1);
 320 }
 321 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer_periodic);
 322
 323 static int __mod_vtimer(struct vtimer_list *timer, u64 expires, int periodic)
 324 {
 325         unsigned long flags;
 326         int rc;
 327
 328         BUG_ON(!timer->function);
 329
 330         if (timer->expires == expires && vtimer_pending(timer))
 331                 return 1;
 332         spin_lock_irqsave(&virt_timer_lock, flags);
 333         rc = vtimer_pending(timer);
 334         if (rc)
 335                 list_del_init(&timer->entry);
 336         timer->interval = periodic ? expires : 0;
 337         timer->expires = expires;
 338         internal_add_vtimer(timer);
 339         spin_unlock_irqrestore(&virt_timer_lock, flags);
 340         return rc;
 341 }
 342
 343 /*
 344  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 345  */
 346 int mod_virt_timer(struct vtimer_list *timer, u64 expires)
 347 {
 348         return __mod_vtimer(timer, expires, 0);
 349 }
 350 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer);
 351
 352 /*
 353  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 354  */
 355 int mod_virt_timer_periodic(struct vtimer_list *timer, u64 expires)
 356 {
 357         return __mod_vtimer(timer, expires, 1);
 358 }
 359 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer_periodic);
 360
 361 /*
 362  * Delete a virtual timer.
 363  *
 364  * returns whether the deleted timer was pending (1) or not (0)
 365  */
 366 int del_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 367 {
 368         unsigned long flags;
 369
 370         if (!vtimer_pending(timer))
 371                 return 0;
 372         spin_lock_irqsave(&virt_timer_lock, flags);
 373         list_del_init(&timer->entry);
 374         spin_unlock_irqrestore(&virt_timer_lock, flags);
 375         return 1;
 376 }
 377 EXPORT_SYMBOL(del_virt_timer);
 378
 379 /*
 380  * Start the virtual CPU timer on the current CPU.
 381  */
 382 void vtime_init(void)
 383 {
 384         /* set initial cpu timer */
 385         set_vtimer(VTIMER_MAX_SLICE);
 386         /* Setup initial MT scaling values */
 387         if (smp_cpu_mtid) {
 388                 __this_cpu_write(mt_scaling_jiffies, jiffies);
 389                 __this_cpu_write(mt_scaling_mult, 1);
 390                 __this_cpu_write(mt_scaling_div, 1);
 391                 stcctm5(smp_cpu_mtid + 1, this_cpu_ptr(mt_cycles));
 392         }
 393 }