sched_clock: record from last tick
[linux-2.6.git] / kernel / sched_clock.c
1 /*
2  * sched_clock for unstable cpu clocks
3  *
4  *  Copyright (C) 2008 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
5  *
6  * Based on code by:
7  *   Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
8  *   Guillaume Chazarain <guichaz@gmail.com>
9  *
10  * Create a semi stable clock from a mixture of other events, including:
11  *  - gtod
12  *  - jiffies
13  *  - sched_clock()
14  *  - explicit idle events
15  *
16  * We use gtod as base and the unstable clock deltas. The deltas are filtered,
17  * making it monotonic and keeping it within an expected window.  This window
18  * is set up using jiffies.
19  *
20  * Furthermore, explicit sleep and wakeup hooks allow us to account for time
21  * that is otherwise invisible (TSC gets stopped).
22  *
23  * The clock: sched_clock_cpu() is monotonic per cpu, and should be somewhat
24  * consistent between cpus (never more than 1 jiffies difference).
25  */
26 #include <linux/sched.h>
27 #include <linux/percpu.h>
28 #include <linux/spinlock.h>
29 #include <linux/ktime.h>
30 #include <linux/module.h>
31
32
33 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
34
35 struct sched_clock_data {
36         /*
37          * Raw spinlock - this is a special case: this might be called
38          * from within instrumentation code so we dont want to do any
39          * instrumentation ourselves.
40          */
41         raw_spinlock_t          lock;
42
43         unsigned long           tick_jiffies;
44         u64                     prev_raw;
45         u64                     tick_raw;
46         u64                     tick_gtod;
47         u64                     clock;
48 };
49
50 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct sched_clock_data, sched_clock_data);
51
52 static inline struct sched_clock_data *this_scd(void)
53 {
54         return &__get_cpu_var(sched_clock_data);
55 }
56
57 static inline struct sched_clock_data *cpu_sdc(int cpu)
58 {
59         return &per_cpu(sched_clock_data, cpu);
60 }
61
62 static __read_mostly int sched_clock_running;
63
64 void sched_clock_init(void)
65 {
66         u64 ktime_now = ktime_to_ns(ktime_get());
67         unsigned long now_jiffies = jiffies;
68         int cpu;
69
70         for_each_possible_cpu(cpu) {
71                 struct sched_clock_data *scd = cpu_sdc(cpu);
72
73                 scd->lock = (raw_spinlock_t)__RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED;
74                 scd->tick_jiffies = now_jiffies;
75                 scd->prev_raw = 0;
76                 scd->tick_raw = 0;
77                 scd->tick_gtod = ktime_now;
78                 scd->clock = ktime_now;
79         }
80
81         sched_clock_running = 1;
82 }
83
84 /*
85  * update the percpu scd from the raw @now value
86  *
87  *  - filter out backward motion
88  *  - use jiffies to generate a min,max window to clip the raw values
89  */
90 static void __update_sched_clock(struct sched_clock_data *scd, u64 now)
91 {
92         unsigned long now_jiffies = jiffies;
93         long delta_jiffies = now_jiffies - scd->tick_jiffies;
94         u64 clock = scd->clock;
95         u64 min_clock, max_clock;
96         s64 delta = now - scd->prev_raw;
97
98         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
99         min_clock = scd->tick_gtod + delta_jiffies * TICK_NSEC;
100
101         if (unlikely(delta < 0)) {
102                 clock++;
103                 goto out;
104         }
105
106         max_clock = min_clock + TICK_NSEC;
107
108         if (unlikely(clock + delta > max_clock)) {
109                 if (clock < max_clock)
110                         clock = max_clock;
111                 else
112                         clock++;
113         } else {
114                 clock += delta;
115         }
116
117  out:
118         if (unlikely(clock < min_clock))
119                 clock = min_clock;
120
121         scd->prev_raw = now;
122         scd->clock = clock;
123 }
124
125 static void lock_double_clock(struct sched_clock_data *data1,
126                                 struct sched_clock_data *data2)
127 {
128         if (data1 < data2) {
129                 __raw_spin_lock(&data1->lock);
130                 __raw_spin_lock(&data2->lock);
131         } else {
132                 __raw_spin_lock(&data2->lock);
133                 __raw_spin_lock(&data1->lock);
134         }
135 }
136
137 u64 sched_clock_cpu(int cpu)
138 {
139         struct sched_clock_data *scd = cpu_sdc(cpu);
140         u64 now, clock;
141
142         if (unlikely(!sched_clock_running))
143                 return 0ull;
144
145         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
146         now = sched_clock();
147
148         if (cpu != raw_smp_processor_id()) {
149                 /*
150                  * in order to update a remote cpu's clock based on our
151                  * unstable raw time rebase it against:
152                  *   tick_raw           (offset between raw counters)
153                  *   tick_gotd          (tick offset between cpus)
154                  */
155                 struct sched_clock_data *my_scd = this_scd();
156
157                 lock_double_clock(scd, my_scd);
158
159                 now -= my_scd->tick_raw;
160                 now += scd->tick_raw;
161
162                 now -= my_scd->tick_gtod;
163                 now += scd->tick_gtod;
164
165                 __raw_spin_unlock(&my_scd->lock);
166         } else {
167                 __raw_spin_lock(&scd->lock);
168         }
169
170         __update_sched_clock(scd, now);
171         clock = scd->clock;
172
173         __raw_spin_unlock(&scd->lock);
174
175         return clock;
176 }
177
178 void sched_clock_tick(void)
179 {
180         struct sched_clock_data *scd = this_scd();
181         unsigned long now_jiffies = jiffies;
182         u64 now, now_gtod;
183
184         if (unlikely(!sched_clock_running))
185                 return;
186
187         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
188
189         now = sched_clock();
190         now_gtod = ktime_to_ns(ktime_get());
191
192         __raw_spin_lock(&scd->lock);
193         __update_sched_clock(scd, now);
194         /*
195          * update tick_gtod after __update_sched_clock() because that will
196          * already observe 1 new jiffy; adding a new tick_gtod to that would
197          * increase the clock 2 jiffies.
198          */
199         scd->tick_jiffies = now_jiffies;
200         scd->tick_raw = now;
201         scd->tick_gtod = now_gtod;
202         __raw_spin_unlock(&scd->lock);
203 }
204
205 /*
206  * We are going deep-idle (irqs are disabled):
207  */
208 void sched_clock_idle_sleep_event(void)
209 {
210         sched_clock_cpu(smp_processor_id());
211 }
212 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_clock_idle_sleep_event);
213
214 /*
215  * We just idled delta nanoseconds (called with irqs disabled):
216  */
217 void sched_clock_idle_wakeup_event(u64 delta_ns)
218 {
219         struct sched_clock_data *scd = this_scd();
220         u64 now = sched_clock();
221
222         /*
223          * Override the previous timestamp and ignore all
224          * sched_clock() deltas that occured while we idled,
225          * and use the PM-provided delta_ns to advance the
226          * rq clock:
227          */
228         __raw_spin_lock(&scd->lock);
229         scd->prev_raw = now;
230         scd->clock += delta_ns;
231         __raw_spin_unlock(&scd->lock);
232
233         touch_softlockup_watchdog();
234 }
235 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_clock_idle_wakeup_event);
236
237 #endif
238
239 /*
240  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
241  * This is default implementation.
242  * Architectures and sub-architectures can override this.
243  */
244 unsigned long long __attribute__((weak)) sched_clock(void)
245 {
246         return (unsigned long long)jiffies * (NSEC_PER_SEC / HZ);
247 }