[TIME] tick-sched: Add missing asm/irq_regs.h include.
[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  *  For licencing details see kernel-base/COPYING
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         /* Reevalute with xtime_lock held */
52         write_seqlock(&xtime_lock);
53
54         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
55         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
56
57                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
58                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
59                                                 tick_period);
60
61                 /* Slow path for long timeouts */
62                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
63                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
64
65                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
66
67                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
68                                                            incr * ticks);
69                 }
70                 do_timer(++ticks);
71         }
72         write_sequnlock(&xtime_lock);
73 }
74
75 /*
76  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
77  */
78 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
79 {
80         ktime_t period;
81
82         write_seqlock(&xtime_lock);
83         /* Did we start the jiffies update yet ? */
84         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
85                 last_jiffies_update = tick_next_period;
86         period = last_jiffies_update;
87         write_sequnlock(&xtime_lock);
88         return period;
89 }
90
91 /*
92  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
93  */
94 #ifdef CONFIG_NO_HZ
95 /*
96  * NO HZ enabled ?
97  */
98 static int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
99
100 /*
101  * Enable / Disable tickless mode
102  */
103 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
104 {
105         if (!strcmp(str, "off"))
106                 tick_nohz_enabled = 0;
107         else if (!strcmp(str, "on"))
108                 tick_nohz_enabled = 1;
109         else
110                 return 0;
111         return 1;
112 }
113
114 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
115
116 /**
117  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
118  *
119  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
120  *
121  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
122  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
123  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
124  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
125  */
126 void tick_nohz_update_jiffies(void)
127 {
128         int cpu = smp_processor_id();
129         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
130         unsigned long flags;
131         ktime_t now;
132
133         if (!ts->tick_stopped)
134                 return;
135
136         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
137         now = ktime_get();
138
139         local_irq_save(flags);
140         tick_do_update_jiffies64(now);
141         local_irq_restore(flags);
142 }
143
144 /**
145  * tick_nohz_stop_sched_tick - stop the idle tick from the idle task
146  *
147  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
148  * Called either from the idle loop or from irq_exit() when an idle period was
149  * just interrupted by an interrupt which did not cause a reschedule.
150  */
151 void tick_nohz_stop_sched_tick(void)
152 {
153         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies, flags;
154         struct tick_sched *ts;
155         ktime_t last_update, expires, now, delta;
156         int cpu;
157
158         local_irq_save(flags);
159
160         cpu = smp_processor_id();
161         ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
162
163         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
164                 goto end;
165
166         if (need_resched())
167                 goto end;
168
169         cpu = smp_processor_id();
170         if (unlikely(local_softirq_pending()))
171                 printk(KERN_ERR "NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
172                        local_softirq_pending());
173
174         now = ktime_get();
175         /*
176          * When called from irq_exit we need to account the idle sleep time
177          * correctly.
178          */
179         if (ts->tick_stopped) {
180                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
181                 ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
182         }
183
184         ts->idle_entrytime = now;
185         ts->idle_calls++;
186
187         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
188         do {
189                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
190                 last_update = last_jiffies_update;
191                 last_jiffies = jiffies;
192         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
193
194         /* Get the next timer wheel timer */
195         next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
196         delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
197
198         if (rcu_needs_cpu(cpu))
199                 delta_jiffies = 1;
200         /*
201          * Do not stop the tick, if we are only one off
202          * or if the cpu is required for rcu
203          */
204         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies == 1)
205                 goto out;
206
207         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
208         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
209
210                 if (delta_jiffies > 1)
211                         cpu_set(cpu, nohz_cpu_mask);
212                 /*
213                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
214                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
215                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
216                  * first call we save the current tick time, so we can restart
217                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
218                  */
219                 if (!ts->tick_stopped) {
220                         ts->idle_tick = ts->sched_timer.expires;
221                         ts->tick_stopped = 1;
222                         ts->idle_jiffies = last_jiffies;
223                 }
224                 /*
225                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
226                  * timer
227                  */
228                 expires = ktime_add_ns(last_update, tick_period.tv64 *
229                                        delta_jiffies);
230                 ts->idle_expires = expires;
231                 ts->idle_sleeps++;
232
233                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
234                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
235                                       HRTIMER_MODE_ABS);
236                         /* Check, if the timer was already in the past */
237                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
238                                 goto out;
239                 } else if(!tick_program_event(expires, 0))
240                                 goto out;
241                 /*
242                  * We are past the event already. So we crossed a
243                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
244                  * softirq.
245                  */
246                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
247                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
248         }
249         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
250 out:
251         ts->next_jiffies = next_jiffies;
252         ts->last_jiffies = last_jiffies;
253 end:
254         local_irq_restore(flags);
255 }
256
257 /**
258  * nohz_restart_sched_tick - restart the idle tick from the idle task
259  *
260  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
261  */
262 void tick_nohz_restart_sched_tick(void)
263 {
264         int cpu = smp_processor_id();
265         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
266         unsigned long ticks;
267         ktime_t now, delta;
268
269         if (!ts->tick_stopped)
270                 return;
271
272         /* Update jiffies first */
273         now = ktime_get();
274
275         local_irq_disable();
276         tick_do_update_jiffies64(now);
277         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
278
279         /* Account the idle time */
280         delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
281         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
282
283         /*
284          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
285          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
286          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
287          */
288         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
289         /*
290          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
291          */
292         if (ticks && ticks < LONG_MAX) {
293                 add_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
294                 account_system_time(current, HARDIRQ_OFFSET,
295                                     jiffies_to_cputime(ticks));
296                 sub_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
297         }
298
299         /*
300          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
301          */
302         ts->tick_stopped  = 0;
303         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
304         ts->sched_timer.expires = ts->idle_tick;
305
306         while (1) {
307                 /* Forward the time to expire in the future */
308                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
309
310                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
311                         hrtimer_start(&ts->sched_timer,
312                                       ts->sched_timer.expires,
313                                       HRTIMER_MODE_ABS);
314                         /* Check, if the timer was already in the past */
315                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
316                                 break;
317                 } else {
318                         if (!tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0))
319                                 break;
320                 }
321                 /* Update jiffies and reread time */
322                 tick_do_update_jiffies64(now);
323                 now = ktime_get();
324         }
325         local_irq_enable();
326 }
327
328 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
329 {
330         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
331         return tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0);
332 }
333
334 /*
335  * The nohz low res interrupt handler
336  */
337 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
338 {
339         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
340         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
341         ktime_t now = ktime_get();
342
343         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
344
345         /* Check, if the jiffies need an update */
346         tick_do_update_jiffies64(now);
347
348         /*
349          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
350          * the watchdog as we might not schedule for a really long
351          * time. This happens on complete idle SMP systems while
352          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
353          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
354          * do when we go busy again does not account too much ticks.
355          */
356         if (ts->tick_stopped) {
357                 touch_softlockup_watchdog();
358                 ts->idle_jiffies++;
359         }
360
361         update_process_times(user_mode(regs));
362         profile_tick(CPU_PROFILING);
363
364         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
365         if (ts->tick_stopped)
366                 return;
367
368         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
369                 now = ktime_get();
370                 tick_do_update_jiffies64(now);
371         }
372 }
373
374 /**
375  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
376  */
377 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
378 {
379         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
380         ktime_t next;
381
382         if (!tick_nohz_enabled)
383                 return;
384
385         local_irq_disable();
386         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
387                 local_irq_enable();
388                 return;
389         }
390
391         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
392
393         /*
394          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
395          * hrtimer_forward with the highres code.
396          */
397         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
398         /* Get the next period */
399         next = tick_init_jiffy_update();
400
401         for (;;) {
402                 ts->sched_timer.expires = next;
403                 if (!tick_program_event(next, 0))
404                         break;
405                 next = ktime_add(next, tick_period);
406         }
407         local_irq_enable();
408
409         printk(KERN_INFO "Switched to NOHz mode on CPU #%d\n",
410                smp_processor_id());
411 }
412
413 #else
414
415 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
416
417 #endif /* NO_HZ */
418
419 /*
420  * High resolution timer specific code
421  */
422 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
423 /*
424  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code
425  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
426  */
427 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
428 {
429         struct tick_sched *ts =
430                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
431         struct hrtimer_cpu_base *base = timer->base->cpu_base;
432         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
433         ktime_t now = ktime_get();
434
435         /* Check, if the jiffies need an update */
436         tick_do_update_jiffies64(now);
437
438         /*
439          * Do not call, when we are not in irq context and have
440          * no valid regs pointer
441          */
442         if (regs) {
443                 /*
444                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
445                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
446                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
447                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
448                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
449                  * when we go busy again does not account too much ticks.
450                  */
451                 if (ts->tick_stopped) {
452                         touch_softlockup_watchdog();
453                         ts->idle_jiffies++;
454                 }
455                 /*
456                  * update_process_times() might take tasklist_lock, hence
457                  * drop the base lock. sched-tick hrtimers are per-CPU and
458                  * never accessible by userspace APIs, so this is safe to do.
459                  */
460                 spin_unlock(&base->lock);
461                 update_process_times(user_mode(regs));
462                 profile_tick(CPU_PROFILING);
463                 spin_lock(&base->lock);
464         }
465
466         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
467         if (ts->tick_stopped)
468                 return HRTIMER_NORESTART;
469
470         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
471
472         return HRTIMER_RESTART;
473 }
474
475 /**
476  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
477  */
478 void tick_setup_sched_timer(void)
479 {
480         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
481         ktime_t now = ktime_get();
482
483         /*
484          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
485          */
486         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
487         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
488         ts->sched_timer.cb_mode = HRTIMER_CB_IRQSAFE_NO_SOFTIRQ;
489
490         /* Get the next period */
491         ts->sched_timer.expires = tick_init_jiffy_update();
492
493         for (;;) {
494                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
495                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, ts->sched_timer.expires,
496                               HRTIMER_MODE_ABS);
497                 /* Check, if the timer was already in the past */
498                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
499                         break;
500                 now = ktime_get();
501         }
502
503 #ifdef CONFIG_NO_HZ
504         if (tick_nohz_enabled)
505                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
506 #endif
507 }
508
509 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
510 {
511         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
512
513         if (ts->sched_timer.base)
514                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
515         ts->tick_stopped = 0;
516         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
517 }
518 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
519
520 /**
521  * Async notification about clocksource changes
522  */
523 void tick_clock_notify(void)
524 {
525         int cpu;
526
527         for_each_possible_cpu(cpu)
528                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
529 }
530
531 /*
532  * Async notification about clock event changes
533  */
534 void tick_oneshot_notify(void)
535 {
536         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
537
538         set_bit(0, &ts->check_clocks);
539 }
540
541 /**
542  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
543  *
544  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
545  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
546  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
547  * or runtime).
548  */
549 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
550 {
551         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
552
553         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
554                 return 0;
555
556         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
557                 return 0;
558
559         if (!timekeeping_is_continuous() || !tick_is_oneshot_available())
560                 return 0;
561
562         if (!allow_nohz)
563                 return 1;
564
565         tick_nohz_switch_to_nohz();
566         return 0;
567 }