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 static 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 void tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts)
 275 {
 276         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 277         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 278         ktime_t last_update, expires, now;
 279         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 280         u64 time_delta;
 281         int cpu;
 282
 283         cpu = smp_processor_id();
 284         ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 285
 286         now = tick_nohz_start_idle(cpu, ts);
 287
 288         /*
 289          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 290          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 291          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 292          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 293          * invoked.
 294          */
 295         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 296                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 297                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 298         }
 299
 300         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
 301                 return;
 302
 303         if (need_resched())
 304                 return;
 305
 306         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 307                 static int ratelimit;
 308
 309                 if (ratelimit < 10) {
 310                         printk(KERN_ERR "NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 311                                (unsigned int) local_softirq_pending());
 312                         ratelimit++;
 313                 }
 314                 return;
 315         }
 316
 317         ts->idle_calls++;
 318         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 319         do {
 320                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 321                 last_update = last_jiffies_update;
 322                 last_jiffies = jiffies;
 323                 time_delta = timekeeping_max_deferment();
 324         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 325
 326         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) || printk_needs_cpu(cpu) ||
 327             arch_needs_cpu(cpu)) {
 328                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 329                 delta_jiffies = 1;
 330         } else {
 331                 /* Get the next timer wheel timer */
 332                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 333                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 334                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 335                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 336                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 337                 }
 338         }
 339         /*
 340          * Do not stop the tick, if we are only one off
 341          * or if the cpu is required for rcu
 342          */
 343         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies == 1)
 344                 goto out;
 345
 346         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 347         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 348
 349                 /*
 350                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 351                  * give up the assignment and let it be taken by the
 352                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 353                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 354                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 355                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 356                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 357                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 358                  * limit the sleep time to the timekeeping
 359                  * max_deferement value which we retrieved
 360                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 361                  */
 362                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 363                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 364                         ts->do_timer_last = 1;
 365                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 366                         time_delta = KTIME_MAX;
 367                         ts->do_timer_last = 0;
 368                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 369                         time_delta = KTIME_MAX;
 370                 }
 371
 372                 /*
 373                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 374                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 375                  * that there is no timer pending or at least extremely
 376                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 377                  * case we set the expiry to the end of time.
 378                  */
 379                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 380                         /*
 381                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 382                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 383                          * permitted by the current clocksource then adjust
 384                          * the time delta accordingly to ensure the
 385                          * clocksource does not wrap.
 386                          */
 387                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 388                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 389                 }
 390
 391                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 392                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 393                 else
 394                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 395
 396                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 397                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 398                         goto out;
 399
 400                 /*
 401                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 402                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 403                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 404                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 405                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 406                  */
 407                 if (!ts->tick_stopped) {
 408                         select_nohz_load_balancer(1);
 409
 410                         ts->idle_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 411                         ts->tick_stopped = 1;
 412                         ts->idle_jiffies = last_jiffies;
 413                 }
 414
 415                 ts->idle_sleeps++;
 416
 417                 /* Mark expires */
 418                 ts->idle_expires = expires;
 419
 420                 /*
 421                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 422                  * in this case we simply stop the tick timer.
 423                  */
 424                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 425                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 426                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 427                         goto out;
 428                 }
 429
 430                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 431                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 432                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 433                         /* Check, if the timer was already in the past */
 434                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 435                                 goto out;
 436                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 437                                 goto out;
 438                 /*
 439                  * We are past the event already. So we crossed a
 440                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 441                  * softirq.
 442                  */
 443                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 444         }
 445         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 446 out:
 447         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 448         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 449         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 450 }
 451
 452 /**
 453  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 454  *
 455  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 456  * Called when we start the idle loop.
 457  *
 458  * The arch is responsible of calling:
 459  *
 460  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 461  *  to sleep.
 462  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 463  */
 464 void tick_nohz_idle_enter(void)
 465 {
 466         struct tick_sched *ts;
 467
 468         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 469
 470         /*
 471          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 472          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 473          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 474          * exiting idle.
 475          */
 476         set_cpu_sd_state_idle();
 477
 478         local_irq_disable();
 479
 480         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 481         /*
 482          * set ts->inidle unconditionally. even if the system did not
 483          * switch to nohz mode the cpu frequency governers rely on the
 484          * update of the idle time accounting in tick_nohz_start_idle().
 485          */
 486         ts->inidle = 1;
 487         tick_nohz_stop_sched_tick(ts);
 488
 489         local_irq_enable();
 490 }
 491
 492 /**
 493  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 494  *
 495  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 496  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 497  * an RCU callback, etc...
 498  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 499  */
 500 void tick_nohz_irq_exit(void)
 501 {
 502         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 503
 504         if (!ts->inidle)
 505                 return;
 506
 507         tick_nohz_stop_sched_tick(ts);
 508 }
 509
 510 /**
 511  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 512  *
 513  * Called from power state control code with interrupts disabled
 514  */
 515 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 516 {
 517         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 518
 519         return ts->sleep_length;
 520 }
 521
 522 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 523 {
 524         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 525         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->idle_tick);
 526
 527         while (1) {
 528                 /* Forward the time to expire in the future */
 529                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 530
 531                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 532                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 533                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 534                         /* Check, if the timer was already in the past */
 535                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 536                                 break;
 537                 } else {
 538                         if (!tick_program_event(
 539                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 540                                 break;
 541                 }
 542                 /* Reread time and update jiffies */
 543                 now = ktime_get();
 544                 tick_do_update_jiffies64(now);
 545         }
 546 }
 547
 548 /**
 549  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 550  *
 551  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 552  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 553  * can use RCU again after this function is called.
 554  */
 555 void tick_nohz_idle_exit(void)
 556 {
 557         int cpu = smp_processor_id();
 558         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 559 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
 560         unsigned long ticks;
 561 #endif
 562         ktime_t now;
 563
 564         local_irq_disable();
 565
 566         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 567
 568         ts->inidle = 0;
 569
 570         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 571                 now = ktime_get();
 572
 573         if (ts->idle_active)
 574                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
 575
 576         if (!ts->tick_stopped) {
 577                 local_irq_enable();
 578                 return;
 579         }
 580
 581         /* Update jiffies first */
 582         select_nohz_load_balancer(0);
 583         tick_do_update_jiffies64(now);
 584         update_cpu_load_nohz();
 585
 586 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
 587         /*
 588          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 589          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 590          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 591          */
 592         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 593         /*
 594          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 595          */
 596         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 597                 account_idle_ticks(ticks);
 598 #endif
 599
 600         touch_softlockup_watchdog();
 601         /*
 602          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 603          */
 604         ts->tick_stopped  = 0;
 605         ts->idle_exittime = now;
 606
 607         tick_nohz_restart(ts, now);
 608
 609         local_irq_enable();
 610 }
 611
 612 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 613 {
 614         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 615         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 616 }
 617
 618 /*
 619  * The nohz low res interrupt handler
 620  */
 621 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 622 {
 623         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 624         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 625         int cpu = smp_processor_id();
 626         ktime_t now = ktime_get();
 627
 628         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 629
 630         /*
 631          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 632          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 633          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 634          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 635          * xtime_lock.
 636          */
 637         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE))
 638                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 639
 640         /* Check, if the jiffies need an update */
 641         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 642                 tick_do_update_jiffies64(now);
 643
 644         /*
 645          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 646          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 647          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 648          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
 649          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
 650          * do when we go busy again does not account too much ticks.
 651          */
 652         if (ts->tick_stopped) {
 653                 touch_softlockup_watchdog();
 654                 ts->idle_jiffies++;
 655         }
 656
 657         update_process_times(user_mode(regs));
 658         profile_tick(CPU_PROFILING);
 659
 660         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
 661                 now = ktime_get();
 662                 tick_do_update_jiffies64(now);
 663         }
 664 }
 665
 666 /**
 667  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 668  */
 669 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 670 {
 671         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 672         ktime_t next;
 673
 674         if (!tick_nohz_enabled)
 675                 return;
 676
 677         local_irq_disable();
 678         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
 679                 local_irq_enable();
 680                 return;
 681         }
 682
 683         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
 684
 685         /*
 686          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
 687          * hrtimer_forward with the highres code.
 688          */
 689         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 690         /* Get the next period */
 691         next = tick_init_jiffy_update();
 692
 693         for (;;) {
 694                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
 695                 if (!tick_program_event(next, 0))
 696                         break;
 697                 next = ktime_add(next, tick_period);
 698         }
 699         local_irq_enable();
 700 }
 701
 702 /*
 703  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
 704  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
 705  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
 706  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
 707  * the first place.
 708  *
 709  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
 710  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
 711  * when idle is left.
 712  */
 713 static void tick_nohz_kick_tick(int cpu, ktime_t now)
 714 {
 715 #if 0
 716         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
 717
 718         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 719         ktime_t delta;
 720
 721         /*
 722          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
 723          * already reached or less/equal than the tick period.
 724          */
 725         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
 726         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
 727                 return;
 728
 729         tick_nohz_restart(ts, now);
 730 #endif
 731 }
 732
 733 static inline void tick_check_nohz(int cpu)
 734 {
 735         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 736         ktime_t now;
 737
 738         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
 739                 return;
 740         now = ktime_get();
 741         if (ts->idle_active)
 742                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
 743         if (ts->tick_stopped) {
 744                 tick_nohz_update_jiffies(now);
 745                 tick_nohz_kick_tick(cpu, now);
 746         }
 747 }
 748
 749 #else
 750
 751 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
 752 static inline void tick_check_nohz(int cpu) { }
 753
 754 #endif /* NO_HZ */
 755
 756 /*
 757  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
 758  */
 759 void tick_check_idle(int cpu)
 760 {
 761         tick_check_oneshot_broadcast(cpu);
 762         tick_check_nohz(cpu);
 763 }
 764
 765 /*
 766  * High resolution timer specific code
 767  */
 768 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
 769 /*
 770  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
 771  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
 772  */
 773 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
 774 {
 775         struct tick_sched *ts =
 776                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
 777         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 778         ktime_t now = ktime_get();
 779         int cpu = smp_processor_id();
 780
 781 #ifdef CONFIG_NO_HZ
 782         /*
 783          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 784          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 785          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 786          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 787          * xtime_lock.
 788          */
 789         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE))
 790                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 791 #endif
 792
 793         /* Check, if the jiffies need an update */
 794         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 795                 tick_do_update_jiffies64(now);
 796
 797         /*
 798          * Do not call, when we are not in irq context and have
 799          * no valid regs pointer
 800          */
 801         if (regs) {
 802                 /*
 803                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 804                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
 805                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
 806                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 807                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 808                  * when we go busy again does not account too much ticks.
 809                  */
 810                 if (ts->tick_stopped) {
 811                         touch_softlockup_watchdog();
 812                         ts->idle_jiffies++;
 813                 }
 814                 update_process_times(user_mode(regs));
 815                 profile_tick(CPU_PROFILING);
 816         }
 817
 818         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
 819
 820         return HRTIMER_RESTART;
 821 }
 822
 823 static int sched_skew_tick;
 824
 825 static int __init skew_tick(char *str)
 826 {
 827         get_option(&str, &sched_skew_tick);
 828
 829         return 0;
 830 }
 831 early_param("skew_tick", skew_tick);
 832
 833 /**
 834  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
 835  */
 836 void tick_setup_sched_timer(void)
 837 {
 838         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 839         ktime_t now = ktime_get();
 840
 841         /*
 842          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
 843          */
 844         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 845         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
 846
 847         /* Get the next period (per cpu) */
 848         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
 849
 850         /* Offset the tick to avert xtime_lock contention. */
 851         if (sched_skew_tick) {
 852                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
 853                 do_div(offset, num_possible_cpus());
 854                 offset *= smp_processor_id();
 855                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
 856         }
 857
 858         for (;;) {
 859                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 860                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 861                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 862                 /* Check, if the timer was already in the past */
 863                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 864                         break;
 865                 now = ktime_get();
 866         }
 867
 868 #ifdef CONFIG_NO_HZ
 869         if (tick_nohz_enabled)
 870                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
 871 #endif
 872 }
 873 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
 874
 875 #if defined CONFIG_NO_HZ || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
 876 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
 877 {
 878         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 879
 880 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
 881         if (ts->sched_timer.base)
 882                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 883 # endif
 884
 885         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
 886 }
 887 #endif
 888
 889 /**
 890  * Async notification about clocksource changes
 891  */
 892 void tick_clock_notify(void)
 893 {
 894         int cpu;
 895
 896         for_each_possible_cpu(cpu)
 897                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
 898 }
 899
 900 /*
 901  * Async notification about clock event changes
 902  */
 903 void tick_oneshot_notify(void)
 904 {
 905         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 906
 907         set_bit(0, &ts->check_clocks);
 908 }
 909
 910 /**
 911  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
 912  *
 913  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
 914  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
 915  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
 916  * or runtime).
 917  */
 918 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
 919 {
 920         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 921
 922         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
 923                 return 0;
 924
 925         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
 926                 return 0;
 927
 928         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
 929                 return 0;
 930
 931         if (!allow_nohz)
 932                 return 1;
 933
 934         tick_nohz_switch_to_nohz();
 935         return 0;
 936 }