Merge branch 'timers-fixes-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6.git] / 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/tick.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         write_sequnlock(&xtime_lock);
80 }
81
82 /*
83  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
84  */
85 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
86 {
87         ktime_t period;
88
89         write_seqlock(&xtime_lock);
90         /* Did we start the jiffies update yet ? */
91         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
92                 last_jiffies_update = tick_next_period;
93         period = last_jiffies_update;
94         write_sequnlock(&xtime_lock);
95         return period;
96 }
97
98 /*
99  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
100  */
101 #ifdef CONFIG_NO_HZ
102 /*
103  * NO HZ enabled ?
104  */
105 static int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
106
107 /*
108  * Enable / Disable tickless mode
109  */
110 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
111 {
112         if (!strcmp(str, "off"))
113                 tick_nohz_enabled = 0;
114         else if (!strcmp(str, "on"))
115                 tick_nohz_enabled = 1;
116         else
117                 return 0;
118         return 1;
119 }
120
121 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
122
123 /**
124  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
125  *
126  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
127  *
128  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
129  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
130  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
131  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
132  */
133 void tick_nohz_update_jiffies(void)
134 {
135         int cpu = smp_processor_id();
136         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
137         unsigned long flags;
138         ktime_t now;
139
140         if (!ts->tick_stopped)
141                 return;
142
143         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
144         now = ktime_get();
145         ts->idle_waketime = now;
146
147         local_irq_save(flags);
148         tick_do_update_jiffies64(now);
149         local_irq_restore(flags);
150
151         touch_softlockup_watchdog();
152 }
153
154 void tick_nohz_stop_idle(int cpu)
155 {
156         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
157
158         if (ts->idle_active) {
159                 ktime_t now, delta;
160                 now = ktime_get();
161                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
162                 ts->idle_lastupdate = now;
163                 ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
164                 ts->idle_active = 0;
165         }
166 }
167
168 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
169 {
170         ktime_t now, delta;
171
172         now = ktime_get();
173         if (ts->idle_active) {
174                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
175                 ts->idle_lastupdate = now;
176                 ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
177         }
178         ts->idle_entrytime = now;
179         ts->idle_active = 1;
180         return now;
181 }
182
183 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
184 {
185         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
186
187         *last_update_time = ktime_to_us(ts->idle_lastupdate);
188         return ktime_to_us(ts->idle_sleeptime);
189 }
190
191 /**
192  * tick_nohz_stop_sched_tick - stop the idle tick from the idle task
193  *
194  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
195  * Called either from the idle loop or from irq_exit() when an idle period was
196  * just interrupted by an interrupt which did not cause a reschedule.
197  */
198 void tick_nohz_stop_sched_tick(int inidle)
199 {
200         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies, flags;
201         struct tick_sched *ts;
202         ktime_t last_update, expires, now;
203         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
204         int cpu;
205
206         local_irq_save(flags);
207
208         cpu = smp_processor_id();
209         ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
210         now = tick_nohz_start_idle(ts);
211
212         /*
213          * If this cpu is offline and it is the one which updates
214          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
215          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
216          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
217          * invoked.
218          */
219         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
220                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
221                         tick_do_timer_cpu = -1;
222         }
223
224         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
225                 goto end;
226
227         if (!inidle && !ts->inidle)
228                 goto end;
229
230         ts->inidle = 1;
231
232         if (need_resched())
233                 goto end;
234
235         if (unlikely(local_softirq_pending())) {
236                 static int ratelimit;
237
238                 if (ratelimit < 10) {
239                         printk(KERN_ERR "NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
240                                local_softirq_pending());
241                         ratelimit++;
242                 }
243                 goto end;
244         }
245
246         ts->idle_calls++;
247         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
248         do {
249                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
250                 last_update = last_jiffies_update;
251                 last_jiffies = jiffies;
252         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
253
254         /* Get the next timer wheel timer */
255         next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
256         delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
257
258         if (rcu_needs_cpu(cpu))
259                 delta_jiffies = 1;
260         /*
261          * Do not stop the tick, if we are only one off
262          * or if the cpu is required for rcu
263          */
264         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies == 1)
265                 goto out;
266
267         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
268         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
269
270                 if (delta_jiffies > 1)
271                         cpu_set(cpu, nohz_cpu_mask);
272                 /*
273                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
274                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
275                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
276                  * first call we save the current tick time, so we can restart
277                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
278                  */
279                 if (!ts->tick_stopped) {
280                         if (select_nohz_load_balancer(1)) {
281                                 /*
282                                  * sched tick not stopped!
283                                  */
284                                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
285                                 goto out;
286                         }
287
288                         ts->idle_tick = ts->sched_timer.expires;
289                         ts->tick_stopped = 1;
290                         ts->idle_jiffies = last_jiffies;
291                         rcu_enter_nohz();
292                         sched_clock_tick_stop(cpu);
293                 }
294
295                 /*
296                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
297                  * give up the assignment and let it be taken by the
298                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
299                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
300                  * jiffies might be stale and do_timer() never
301                  * invoked.
302                  */
303                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
304                         tick_do_timer_cpu = -1;
305
306                 ts->idle_sleeps++;
307
308                 /*
309                  * delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals that
310                  * there is no timer pending or at least extremly far
311                  * into the future (12 days for HZ=1000). In this case
312                  * we simply stop the tick timer:
313                  */
314                 if (unlikely(delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
315                         ts->idle_expires.tv64 = KTIME_MAX;
316                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
317                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
318                         goto out;
319                 }
320
321                 /*
322                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
323                  * timer
324                  */
325                 expires = ktime_add_ns(last_update, tick_period.tv64 *
326                                        delta_jiffies);
327                 ts->idle_expires = expires;
328
329                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
330                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
331                                       HRTIMER_MODE_ABS);
332                         /* Check, if the timer was already in the past */
333                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
334                                 goto out;
335                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
336                                 goto out;
337                 /*
338                  * We are past the event already. So we crossed a
339                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
340                  * softirq.
341                  */
342                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
343                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
344         }
345         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
346 out:
347         ts->next_jiffies = next_jiffies;
348         ts->last_jiffies = last_jiffies;
349         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
350 end:
351         local_irq_restore(flags);
352 }
353
354 /**
355  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
356  *
357  * Called from power state control code with interrupts disabled
358  */
359 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
360 {
361         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
362
363         return ts->sleep_length;
364 }
365
366 /**
367  * tick_nohz_restart_sched_tick - restart the idle tick from the idle task
368  *
369  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
370  */
371 void tick_nohz_restart_sched_tick(void)
372 {
373         int cpu = smp_processor_id();
374         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
375         unsigned long ticks;
376         ktime_t now;
377
378         local_irq_disable();
379         tick_nohz_stop_idle(cpu);
380
381         if (!ts->inidle || !ts->tick_stopped) {
382                 ts->inidle = 0;
383                 local_irq_enable();
384                 return;
385         }
386
387         ts->inidle = 0;
388
389         rcu_exit_nohz();
390
391         /* Update jiffies first */
392         select_nohz_load_balancer(0);
393         now = ktime_get();
394         tick_do_update_jiffies64(now);
395         sched_clock_tick_start(cpu);
396         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
397
398         /*
399          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
400          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
401          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
402          */
403         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
404         /*
405          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
406          */
407         if (ticks && ticks < LONG_MAX) {
408                 add_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
409                 account_system_time(current, HARDIRQ_OFFSET,
410                                     jiffies_to_cputime(ticks));
411                 sub_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
412         }
413
414         touch_softlockup_watchdog();
415         /*
416          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
417          */
418         ts->tick_stopped  = 0;
419         ts->idle_exittime = now;
420         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
421         ts->sched_timer.expires = ts->idle_tick;
422
423         while (1) {
424                 /* Forward the time to expire in the future */
425                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
426
427                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
428                         hrtimer_start(&ts->sched_timer,
429                                       ts->sched_timer.expires,
430                                       HRTIMER_MODE_ABS);
431                         /* Check, if the timer was already in the past */
432                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
433                                 break;
434                 } else {
435                         if (!tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0))
436                                 break;
437                 }
438                 /* Update jiffies and reread time */
439                 tick_do_update_jiffies64(now);
440                 now = ktime_get();
441         }
442         local_irq_enable();
443 }
444
445 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
446 {
447         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
448         return tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0);
449 }
450
451 /*
452  * The nohz low res interrupt handler
453  */
454 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
455 {
456         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
457         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
458         int cpu = smp_processor_id();
459         ktime_t now = ktime_get();
460
461         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
462
463         /*
464          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
465          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
466          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
467          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
468          * xtime_lock.
469          */
470         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
471                 tick_do_timer_cpu = cpu;
472
473         /* Check, if the jiffies need an update */
474         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
475                 tick_do_update_jiffies64(now);
476
477         /*
478          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
479          * the watchdog as we might not schedule for a really long
480          * time. This happens on complete idle SMP systems while
481          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
482          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
483          * do when we go busy again does not account too much ticks.
484          */
485         if (ts->tick_stopped) {
486                 touch_softlockup_watchdog();
487                 ts->idle_jiffies++;
488         }
489
490         update_process_times(user_mode(regs));
491         profile_tick(CPU_PROFILING);
492
493         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
494         if (ts->tick_stopped)
495                 return;
496
497         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
498                 now = ktime_get();
499                 tick_do_update_jiffies64(now);
500         }
501 }
502
503 /**
504  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
505  */
506 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
507 {
508         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
509         ktime_t next;
510
511         if (!tick_nohz_enabled)
512                 return;
513
514         local_irq_disable();
515         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
516                 local_irq_enable();
517                 return;
518         }
519
520         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
521
522         /*
523          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
524          * hrtimer_forward with the highres code.
525          */
526         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
527         /* Get the next period */
528         next = tick_init_jiffy_update();
529
530         for (;;) {
531                 ts->sched_timer.expires = next;
532                 if (!tick_program_event(next, 0))
533                         break;
534                 next = ktime_add(next, tick_period);
535         }
536         local_irq_enable();
537
538         printk(KERN_INFO "Switched to NOHz mode on CPU #%d\n",
539                smp_processor_id());
540 }
541
542 #else
543
544 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
545
546 #endif /* NO_HZ */
547
548 /*
549  * High resolution timer specific code
550  */
551 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
552 /*
553  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
554  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
555  */
556 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
557 {
558         struct tick_sched *ts =
559                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
560         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
561         ktime_t now = ktime_get();
562         int cpu = smp_processor_id();
563
564 #ifdef CONFIG_NO_HZ
565         /*
566          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
567          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
568          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
569          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
570          * xtime_lock.
571          */
572         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
573                 tick_do_timer_cpu = cpu;
574 #endif
575
576         /* Check, if the jiffies need an update */
577         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
578                 tick_do_update_jiffies64(now);
579
580         /*
581          * Do not call, when we are not in irq context and have
582          * no valid regs pointer
583          */
584         if (regs) {
585                 /*
586                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
587                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
588                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
589                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
590                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
591                  * when we go busy again does not account too much ticks.
592                  */
593                 if (ts->tick_stopped) {
594                         touch_softlockup_watchdog();
595                         ts->idle_jiffies++;
596                 }
597                 update_process_times(user_mode(regs));
598                 profile_tick(CPU_PROFILING);
599         }
600
601         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
602         if (ts->tick_stopped)
603                 return HRTIMER_NORESTART;
604
605         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
606
607         return HRTIMER_RESTART;
608 }
609
610 /**
611  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
612  */
613 void tick_setup_sched_timer(void)
614 {
615         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
616         ktime_t now = ktime_get();
617         u64 offset;
618
619         /*
620          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
621          */
622         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
623         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
624         ts->sched_timer.cb_mode = HRTIMER_CB_IRQSAFE_NO_SOFTIRQ;
625
626         /* Get the next period (per cpu) */
627         ts->sched_timer.expires = tick_init_jiffy_update();
628         offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
629         do_div(offset, num_possible_cpus());
630         offset *= smp_processor_id();
631         ts->sched_timer.expires = ktime_add_ns(ts->sched_timer.expires, offset);
632
633         for (;;) {
634                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
635                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, ts->sched_timer.expires,
636                               HRTIMER_MODE_ABS);
637                 /* Check, if the timer was already in the past */
638                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
639                         break;
640                 now = ktime_get();
641         }
642
643 #ifdef CONFIG_NO_HZ
644         if (tick_nohz_enabled)
645                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
646 #endif
647 }
648
649 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
650 {
651         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
652
653         if (ts->sched_timer.base)
654                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
655
656         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
657 }
658 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
659
660 /**
661  * Async notification about clocksource changes
662  */
663 void tick_clock_notify(void)
664 {
665         int cpu;
666
667         for_each_possible_cpu(cpu)
668                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
669 }
670
671 /*
672  * Async notification about clock event changes
673  */
674 void tick_oneshot_notify(void)
675 {
676         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
677
678         set_bit(0, &ts->check_clocks);
679 }
680
681 /**
682  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
683  *
684  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
685  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
686  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
687  * or runtime).
688  */
689 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
690 {
691         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
692
693         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
694                 return 0;
695
696         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
697                 return 0;
698
699         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
700                 return 0;
701
702         if (!allow_nohz)
703                 return 1;
704
705         tick_nohz_switch_to_nohz();
706         return 0;
707 }