Merge branch 'linus' into core/softlockup
[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(void)
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 (need_resched())
228                 goto end;
229
230         if (unlikely(local_softirq_pending())) {
231                 static int ratelimit;
232
233                 if (ratelimit < 10) {
234                         printk(KERN_ERR "NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
235                                local_softirq_pending());
236                         ratelimit++;
237                 }
238                 goto end;
239         }
240
241         ts->idle_calls++;
242         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
243         do {
244                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
245                 last_update = last_jiffies_update;
246                 last_jiffies = jiffies;
247         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
248
249         /* Get the next timer wheel timer */
250         next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
251         delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
252
253         if (rcu_needs_cpu(cpu))
254                 delta_jiffies = 1;
255         /*
256          * Do not stop the tick, if we are only one off
257          * or if the cpu is required for rcu
258          */
259         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies == 1)
260                 goto out;
261
262         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
263         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
264
265                 if (delta_jiffies > 1)
266                         cpu_set(cpu, nohz_cpu_mask);
267                 /*
268                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
269                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
270                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
271                  * first call we save the current tick time, so we can restart
272                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
273                  */
274                 if (!ts->tick_stopped) {
275                         if (select_nohz_load_balancer(1)) {
276                                 /*
277                                  * sched tick not stopped!
278                                  */
279                                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
280                                 goto out;
281                         }
282
283                         ts->idle_tick = ts->sched_timer.expires;
284                         ts->tick_stopped = 1;
285                         ts->idle_jiffies = last_jiffies;
286                         rcu_enter_nohz();
287                         sched_clock_tick_stop(cpu);
288                 }
289
290                 /*
291                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
292                  * give up the assignment and let it be taken by the
293                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
294                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
295                  * jiffies might be stale and do_timer() never
296                  * invoked.
297                  */
298                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
299                         tick_do_timer_cpu = -1;
300
301                 ts->idle_sleeps++;
302
303                 /*
304                  * delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals that
305                  * there is no timer pending or at least extremly far
306                  * into the future (12 days for HZ=1000). In this case
307                  * we simply stop the tick timer:
308                  */
309                 if (unlikely(delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
310                         ts->idle_expires.tv64 = KTIME_MAX;
311                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
312                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
313                         goto out;
314                 }
315
316                 /*
317                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
318                  * timer
319                  */
320                 expires = ktime_add_ns(last_update, tick_period.tv64 *
321                                        delta_jiffies);
322                 ts->idle_expires = expires;
323
324                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
325                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
326                                       HRTIMER_MODE_ABS);
327                         /* Check, if the timer was already in the past */
328                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
329                                 goto out;
330                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
331                                 goto out;
332                 /*
333                  * We are past the event already. So we crossed a
334                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
335                  * softirq.
336                  */
337                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
338                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
339         }
340         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
341 out:
342         ts->next_jiffies = next_jiffies;
343         ts->last_jiffies = last_jiffies;
344         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
345 end:
346         local_irq_restore(flags);
347 }
348
349 /**
350  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
351  *
352  * Called from power state control code with interrupts disabled
353  */
354 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
355 {
356         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
357
358         return ts->sleep_length;
359 }
360
361 /**
362  * tick_nohz_restart_sched_tick - restart the idle tick from the idle task
363  *
364  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
365  */
366 void tick_nohz_restart_sched_tick(void)
367 {
368         int cpu = smp_processor_id();
369         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
370         unsigned long ticks;
371         ktime_t now;
372
373         local_irq_disable();
374         tick_nohz_stop_idle(cpu);
375
376         if (!ts->tick_stopped) {
377                 local_irq_enable();
378                 return;
379         }
380
381         rcu_exit_nohz();
382
383         /* Update jiffies first */
384         select_nohz_load_balancer(0);
385         now = ktime_get();
386         tick_do_update_jiffies64(now);
387         sched_clock_tick_start(cpu);
388         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
389
390         /*
391          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
392          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
393          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
394          */
395         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
396         /*
397          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
398          */
399         if (ticks && ticks < LONG_MAX) {
400                 add_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
401                 account_system_time(current, HARDIRQ_OFFSET,
402                                     jiffies_to_cputime(ticks));
403                 sub_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
404         }
405
406         touch_softlockup_watchdog();
407         /*
408          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
409          */
410         ts->tick_stopped  = 0;
411         ts->idle_exittime = now;
412         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
413         ts->sched_timer.expires = ts->idle_tick;
414
415         while (1) {
416                 /* Forward the time to expire in the future */
417                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
418
419                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
420                         hrtimer_start(&ts->sched_timer,
421                                       ts->sched_timer.expires,
422                                       HRTIMER_MODE_ABS);
423                         /* Check, if the timer was already in the past */
424                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
425                                 break;
426                 } else {
427                         if (!tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0))
428                                 break;
429                 }
430                 /* Update jiffies and reread time */
431                 tick_do_update_jiffies64(now);
432                 now = ktime_get();
433         }
434         local_irq_enable();
435 }
436
437 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
438 {
439         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
440         return tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0);
441 }
442
443 /*
444  * The nohz low res interrupt handler
445  */
446 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
447 {
448         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
449         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
450         int cpu = smp_processor_id();
451         ktime_t now = ktime_get();
452
453         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
454
455         /*
456          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
457          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
458          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
459          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
460          * xtime_lock.
461          */
462         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
463                 tick_do_timer_cpu = cpu;
464
465         /* Check, if the jiffies need an update */
466         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
467                 tick_do_update_jiffies64(now);
468
469         /*
470          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
471          * the watchdog as we might not schedule for a really long
472          * time. This happens on complete idle SMP systems while
473          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
474          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
475          * do when we go busy again does not account too much ticks.
476          */
477         if (ts->tick_stopped) {
478                 touch_softlockup_watchdog();
479                 ts->idle_jiffies++;
480         }
481
482         update_process_times(user_mode(regs));
483         profile_tick(CPU_PROFILING);
484
485         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
486         if (ts->tick_stopped)
487                 return;
488
489         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
490                 now = ktime_get();
491                 tick_do_update_jiffies64(now);
492         }
493 }
494
495 /**
496  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
497  */
498 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
499 {
500         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
501         ktime_t next;
502
503         if (!tick_nohz_enabled)
504                 return;
505
506         local_irq_disable();
507         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
508                 local_irq_enable();
509                 return;
510         }
511
512         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
513
514         /*
515          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
516          * hrtimer_forward with the highres code.
517          */
518         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
519         /* Get the next period */
520         next = tick_init_jiffy_update();
521
522         for (;;) {
523                 ts->sched_timer.expires = next;
524                 if (!tick_program_event(next, 0))
525                         break;
526                 next = ktime_add(next, tick_period);
527         }
528         local_irq_enable();
529
530         printk(KERN_INFO "Switched to NOHz mode on CPU #%d\n",
531                smp_processor_id());
532 }
533
534 #else
535
536 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
537
538 #endif /* NO_HZ */
539
540 /*
541  * High resolution timer specific code
542  */
543 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
544 /*
545  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
546  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
547  */
548 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
549 {
550         struct tick_sched *ts =
551                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
552         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
553         ktime_t now = ktime_get();
554         int cpu = smp_processor_id();
555
556 #ifdef CONFIG_NO_HZ
557         /*
558          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
559          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
560          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
561          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
562          * xtime_lock.
563          */
564         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
565                 tick_do_timer_cpu = cpu;
566 #endif
567
568         /* Check, if the jiffies need an update */
569         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
570                 tick_do_update_jiffies64(now);
571
572         /*
573          * Do not call, when we are not in irq context and have
574          * no valid regs pointer
575          */
576         if (regs) {
577                 /*
578                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
579                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
580                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
581                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
582                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
583                  * when we go busy again does not account too much ticks.
584                  */
585                 if (ts->tick_stopped) {
586                         touch_softlockup_watchdog();
587                         ts->idle_jiffies++;
588                 }
589                 update_process_times(user_mode(regs));
590                 profile_tick(CPU_PROFILING);
591         }
592
593         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
594         if (ts->tick_stopped)
595                 return HRTIMER_NORESTART;
596
597         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
598
599         return HRTIMER_RESTART;
600 }
601
602 /**
603  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
604  */
605 void tick_setup_sched_timer(void)
606 {
607         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
608         ktime_t now = ktime_get();
609         u64 offset;
610
611         /*
612          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
613          */
614         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
615         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
616         ts->sched_timer.cb_mode = HRTIMER_CB_IRQSAFE_NO_SOFTIRQ;
617
618         /* Get the next period (per cpu) */
619         ts->sched_timer.expires = tick_init_jiffy_update();
620         offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
621         do_div(offset, num_possible_cpus());
622         offset *= smp_processor_id();
623         ts->sched_timer.expires = ktime_add_ns(ts->sched_timer.expires, offset);
624
625         for (;;) {
626                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
627                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, ts->sched_timer.expires,
628                               HRTIMER_MODE_ABS);
629                 /* Check, if the timer was already in the past */
630                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
631                         break;
632                 now = ktime_get();
633         }
634
635 #ifdef CONFIG_NO_HZ
636         if (tick_nohz_enabled)
637                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
638 #endif
639 }
640
641 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
642 {
643         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
644
645         if (ts->sched_timer.base)
646                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
647
648         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
649 }
650 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
651
652 /**
653  * Async notification about clocksource changes
654  */
655 void tick_clock_notify(void)
656 {
657         int cpu;
658
659         for_each_possible_cpu(cpu)
660                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
661 }
662
663 /*
664  * Async notification about clock event changes
665  */
666 void tick_oneshot_notify(void)
667 {
668         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
669
670         set_bit(0, &ts->check_clocks);
671 }
672
673 /**
674  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
675  *
676  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
677  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
678  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
679  * or runtime).
680  */
681 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
682 {
683         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
684
685         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
686                 return 0;
687
688         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
689                 return 0;
690
691         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
692                 return 0;
693
694         if (!allow_nohz)
695                 return 1;
696
697         tick_nohz_switch_to_nohz();
698         return 0;
699 }