Use num_possible_cpus() instead of NR_CPUS for timer distribution
[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         /*
164          * If this cpu is offline and it is the one which updates
165          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
166          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
167          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
168          * invoked.
169          */
170         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
171                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
172                         tick_do_timer_cpu = -1;
173         }
174
175         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
176                 goto end;
177
178         if (need_resched())
179                 goto end;
180
181         cpu = smp_processor_id();
182         if (unlikely(local_softirq_pending())) {
183                 static int ratelimit;
184
185                 if (ratelimit < 10) {
186                         printk(KERN_ERR "NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
187                                local_softirq_pending());
188                         ratelimit++;
189                 }
190         }
191
192         now = ktime_get();
193         /*
194          * When called from irq_exit we need to account the idle sleep time
195          * correctly.
196          */
197         if (ts->tick_stopped) {
198                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
199                 ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
200         }
201
202         ts->idle_entrytime = now;
203         ts->idle_calls++;
204
205         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
206         do {
207                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
208                 last_update = last_jiffies_update;
209                 last_jiffies = jiffies;
210         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
211
212         /* Get the next timer wheel timer */
213         next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
214         delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
215
216         if (rcu_needs_cpu(cpu))
217                 delta_jiffies = 1;
218         /*
219          * Do not stop the tick, if we are only one off
220          * or if the cpu is required for rcu
221          */
222         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies == 1)
223                 goto out;
224
225         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
226         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
227
228                 if (delta_jiffies > 1)
229                         cpu_set(cpu, nohz_cpu_mask);
230                 /*
231                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
232                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
233                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
234                  * first call we save the current tick time, so we can restart
235                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
236                  */
237                 if (!ts->tick_stopped) {
238                         if (select_nohz_load_balancer(1)) {
239                                 /*
240                                  * sched tick not stopped!
241                                  */
242                                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
243                                 goto out;
244                         }
245
246                         ts->idle_tick = ts->sched_timer.expires;
247                         ts->tick_stopped = 1;
248                         ts->idle_jiffies = last_jiffies;
249                 }
250
251                 /*
252                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
253                  * give up the assignment and let it be taken by the
254                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
255                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
256                  * jiffies might be stale and do_timer() never
257                  * invoked.
258                  */
259                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
260                         tick_do_timer_cpu = -1;
261
262                 ts->idle_sleeps++;
263
264                 /*
265                  * delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals that
266                  * there is no timer pending or at least extremly far
267                  * into the future (12 days for HZ=1000). In this case
268                  * we simply stop the tick timer:
269                  */
270                 if (unlikely(delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
271                         ts->idle_expires.tv64 = KTIME_MAX;
272                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
273                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
274                         goto out;
275                 }
276
277                 /*
278                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
279                  * timer
280                  */
281                 expires = ktime_add_ns(last_update, tick_period.tv64 *
282                                        delta_jiffies);
283                 ts->idle_expires = expires;
284
285                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
286                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
287                                       HRTIMER_MODE_ABS);
288                         /* Check, if the timer was already in the past */
289                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
290                                 goto out;
291                 } else if(!tick_program_event(expires, 0))
292                                 goto out;
293                 /*
294                  * We are past the event already. So we crossed a
295                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
296                  * softirq.
297                  */
298                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
299                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
300         }
301         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
302 out:
303         ts->next_jiffies = next_jiffies;
304         ts->last_jiffies = last_jiffies;
305 end:
306         local_irq_restore(flags);
307 }
308
309 /**
310  * nohz_restart_sched_tick - restart the idle tick from the idle task
311  *
312  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
313  */
314 void tick_nohz_restart_sched_tick(void)
315 {
316         int cpu = smp_processor_id();
317         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
318         unsigned long ticks;
319         ktime_t now, delta;
320
321         if (!ts->tick_stopped)
322                 return;
323
324         /* Update jiffies first */
325         now = ktime_get();
326
327         local_irq_disable();
328         select_nohz_load_balancer(0);
329         tick_do_update_jiffies64(now);
330         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
331
332         /* Account the idle time */
333         delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
334         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
335
336         /*
337          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
338          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
339          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
340          */
341         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
342         /*
343          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
344          */
345         if (ticks && ticks < LONG_MAX) {
346                 add_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
347                 account_system_time(current, HARDIRQ_OFFSET,
348                                     jiffies_to_cputime(ticks));
349                 sub_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
350         }
351
352         /*
353          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
354          */
355         ts->tick_stopped  = 0;
356         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
357         ts->sched_timer.expires = ts->idle_tick;
358
359         while (1) {
360                 /* Forward the time to expire in the future */
361                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
362
363                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
364                         hrtimer_start(&ts->sched_timer,
365                                       ts->sched_timer.expires,
366                                       HRTIMER_MODE_ABS);
367                         /* Check, if the timer was already in the past */
368                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
369                                 break;
370                 } else {
371                         if (!tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0))
372                                 break;
373                 }
374                 /* Update jiffies and reread time */
375                 tick_do_update_jiffies64(now);
376                 now = ktime_get();
377         }
378         local_irq_enable();
379 }
380
381 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
382 {
383         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
384         return tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0);
385 }
386
387 /*
388  * The nohz low res interrupt handler
389  */
390 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
391 {
392         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
393         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
394         int cpu = smp_processor_id();
395         ktime_t now = ktime_get();
396
397         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
398
399         /*
400          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
401          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
402          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
403          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
404          * xtime_lock.
405          */
406         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
407                 tick_do_timer_cpu = cpu;
408
409         /* Check, if the jiffies need an update */
410         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
411                 tick_do_update_jiffies64(now);
412
413         /*
414          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
415          * the watchdog as we might not schedule for a really long
416          * time. This happens on complete idle SMP systems while
417          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
418          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
419          * do when we go busy again does not account too much ticks.
420          */
421         if (ts->tick_stopped) {
422                 touch_softlockup_watchdog();
423                 ts->idle_jiffies++;
424         }
425
426         update_process_times(user_mode(regs));
427         profile_tick(CPU_PROFILING);
428
429         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
430         if (ts->tick_stopped)
431                 return;
432
433         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
434                 now = ktime_get();
435                 tick_do_update_jiffies64(now);
436         }
437 }
438
439 /**
440  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
441  */
442 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
443 {
444         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
445         ktime_t next;
446
447         if (!tick_nohz_enabled)
448                 return;
449
450         local_irq_disable();
451         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
452                 local_irq_enable();
453                 return;
454         }
455
456         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
457
458         /*
459          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
460          * hrtimer_forward with the highres code.
461          */
462         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
463         /* Get the next period */
464         next = tick_init_jiffy_update();
465
466         for (;;) {
467                 ts->sched_timer.expires = next;
468                 if (!tick_program_event(next, 0))
469                         break;
470                 next = ktime_add(next, tick_period);
471         }
472         local_irq_enable();
473
474         printk(KERN_INFO "Switched to NOHz mode on CPU #%d\n",
475                smp_processor_id());
476 }
477
478 #else
479
480 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
481
482 #endif /* NO_HZ */
483
484 /*
485  * High resolution timer specific code
486  */
487 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
488 /*
489  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code
490  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
491  */
492 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
493 {
494         struct tick_sched *ts =
495                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
496         struct hrtimer_cpu_base *base = timer->base->cpu_base;
497         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
498         ktime_t now = ktime_get();
499         int cpu = smp_processor_id();
500
501 #ifdef CONFIG_NO_HZ
502         /*
503          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
504          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
505          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
506          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
507          * xtime_lock.
508          */
509         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
510                 tick_do_timer_cpu = cpu;
511 #endif
512
513         /* Check, if the jiffies need an update */
514         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
515                 tick_do_update_jiffies64(now);
516
517         /*
518          * Do not call, when we are not in irq context and have
519          * no valid regs pointer
520          */
521         if (regs) {
522                 /*
523                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
524                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
525                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
526                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
527                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
528                  * when we go busy again does not account too much ticks.
529                  */
530                 if (ts->tick_stopped) {
531                         touch_softlockup_watchdog();
532                         ts->idle_jiffies++;
533                 }
534                 /*
535                  * update_process_times() might take tasklist_lock, hence
536                  * drop the base lock. sched-tick hrtimers are per-CPU and
537                  * never accessible by userspace APIs, so this is safe to do.
538                  */
539                 spin_unlock(&base->lock);
540                 update_process_times(user_mode(regs));
541                 profile_tick(CPU_PROFILING);
542                 spin_lock(&base->lock);
543         }
544
545         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
546         if (ts->tick_stopped)
547                 return HRTIMER_NORESTART;
548
549         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
550
551         return HRTIMER_RESTART;
552 }
553
554 /**
555  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
556  */
557 void tick_setup_sched_timer(void)
558 {
559         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
560         ktime_t now = ktime_get();
561         u64 offset;
562
563         /*
564          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
565          */
566         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
567         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
568         ts->sched_timer.cb_mode = HRTIMER_CB_IRQSAFE_NO_SOFTIRQ;
569
570         /* Get the next period (per cpu) */
571         ts->sched_timer.expires = tick_init_jiffy_update();
572         offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
573         do_div(offset, num_possible_cpus());
574         offset *= smp_processor_id();
575         ts->sched_timer.expires = ktime_add_ns(ts->sched_timer.expires, offset);
576
577         for (;;) {
578                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
579                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, ts->sched_timer.expires,
580                               HRTIMER_MODE_ABS);
581                 /* Check, if the timer was already in the past */
582                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
583                         break;
584                 now = ktime_get();
585         }
586
587 #ifdef CONFIG_NO_HZ
588         if (tick_nohz_enabled)
589                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
590 #endif
591 }
592
593 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
594 {
595         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
596
597         if (ts->sched_timer.base)
598                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
599         ts->tick_stopped = 0;
600         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
601 }
602 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
603
604 /**
605  * Async notification about clocksource changes
606  */
607 void tick_clock_notify(void)
608 {
609         int cpu;
610
611         for_each_possible_cpu(cpu)
612                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
613 }
614
615 /*
616  * Async notification about clock event changes
617  */
618 void tick_oneshot_notify(void)
619 {
620         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
621
622         set_bit(0, &ts->check_clocks);
623 }
624
625 /**
626  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
627  *
628  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
629  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
630  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
631  * or runtime).
632  */
633 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
634 {
635         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
636
637         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
638                 return 0;
639
640         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
641                 return 0;
642
643         if (!timekeeping_is_continuous() || !tick_is_oneshot_available())
644                 return 0;
645
646         if (!allow_nohz)
647                 return 1;
648
649         tick_nohz_switch_to_nohz();
650         return 0;
651 }