sched clock: revert various sched_clock() changes
[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                 }
293
294                 /*
295                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
296                  * give up the assignment and let it be taken by the
297                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
298                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
299                  * jiffies might be stale and do_timer() never
300                  * invoked.
301                  */
302                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
303                         tick_do_timer_cpu = -1;
304
305                 ts->idle_sleeps++;
306
307                 /*
308                  * delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals that
309                  * there is no timer pending or at least extremly far
310                  * into the future (12 days for HZ=1000). In this case
311                  * we simply stop the tick timer:
312                  */
313                 if (unlikely(delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
314                         ts->idle_expires.tv64 = KTIME_MAX;
315                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
316                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
317                         goto out;
318                 }
319
320                 /*
321                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
322                  * timer
323                  */
324                 expires = ktime_add_ns(last_update, tick_period.tv64 *
325                                        delta_jiffies);
326                 ts->idle_expires = expires;
327
328                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
329                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
330                                       HRTIMER_MODE_ABS);
331                         /* Check, if the timer was already in the past */
332                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
333                                 goto out;
334                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
335                                 goto out;
336                 /*
337                  * We are past the event already. So we crossed a
338                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
339                  * softirq.
340                  */
341                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
342                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
343         }
344         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
345 out:
346         ts->next_jiffies = next_jiffies;
347         ts->last_jiffies = last_jiffies;
348         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
349 end:
350         local_irq_restore(flags);
351 }
352
353 /**
354  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
355  *
356  * Called from power state control code with interrupts disabled
357  */
358 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
359 {
360         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
361
362         return ts->sleep_length;
363 }
364
365 /**
366  * tick_nohz_restart_sched_tick - restart the idle tick from the idle task
367  *
368  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
369  */
370 void tick_nohz_restart_sched_tick(void)
371 {
372         int cpu = smp_processor_id();
373         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
374         unsigned long ticks;
375         ktime_t now;
376
377         local_irq_disable();
378         tick_nohz_stop_idle(cpu);
379
380         if (!ts->inidle || !ts->tick_stopped) {
381                 ts->inidle = 0;
382                 local_irq_enable();
383                 return;
384         }
385
386         ts->inidle = 0;
387
388         rcu_exit_nohz();
389
390         /* Update jiffies first */
391         select_nohz_load_balancer(0);
392         now = ktime_get();
393         tick_do_update_jiffies64(now);
394         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
395
396         /*
397          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
398          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
399          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
400          */
401         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
402         /*
403          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
404          */
405         if (ticks && ticks < LONG_MAX) {
406                 add_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
407                 account_system_time(current, HARDIRQ_OFFSET,
408                                     jiffies_to_cputime(ticks));
409                 sub_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
410         }
411
412         touch_softlockup_watchdog();
413         /*
414          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
415          */
416         ts->tick_stopped  = 0;
417         ts->idle_exittime = now;
418         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
419         ts->sched_timer.expires = ts->idle_tick;
420
421         while (1) {
422                 /* Forward the time to expire in the future */
423                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
424
425                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
426                         hrtimer_start(&ts->sched_timer,
427                                       ts->sched_timer.expires,
428                                       HRTIMER_MODE_ABS);
429                         /* Check, if the timer was already in the past */
430                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
431                                 break;
432                 } else {
433                         if (!tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0))
434                                 break;
435                 }
436                 /* Update jiffies and reread time */
437                 tick_do_update_jiffies64(now);
438                 now = ktime_get();
439         }
440         local_irq_enable();
441 }
442
443 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
444 {
445         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
446         return tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0);
447 }
448
449 /*
450  * The nohz low res interrupt handler
451  */
452 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
453 {
454         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
455         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
456         int cpu = smp_processor_id();
457         ktime_t now = ktime_get();
458
459         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
460
461         /*
462          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
463          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
464          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
465          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
466          * xtime_lock.
467          */
468         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
469                 tick_do_timer_cpu = cpu;
470
471         /* Check, if the jiffies need an update */
472         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
473                 tick_do_update_jiffies64(now);
474
475         /*
476          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
477          * the watchdog as we might not schedule for a really long
478          * time. This happens on complete idle SMP systems while
479          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
480          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
481          * do when we go busy again does not account too much ticks.
482          */
483         if (ts->tick_stopped) {
484                 touch_softlockup_watchdog();
485                 ts->idle_jiffies++;
486         }
487
488         update_process_times(user_mode(regs));
489         profile_tick(CPU_PROFILING);
490
491         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
492         if (ts->tick_stopped)
493                 return;
494
495         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
496                 now = ktime_get();
497                 tick_do_update_jiffies64(now);
498         }
499 }
500
501 /**
502  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
503  */
504 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
505 {
506         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
507         ktime_t next;
508
509         if (!tick_nohz_enabled)
510                 return;
511
512         local_irq_disable();
513         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
514                 local_irq_enable();
515                 return;
516         }
517
518         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
519
520         /*
521          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
522          * hrtimer_forward with the highres code.
523          */
524         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
525         /* Get the next period */
526         next = tick_init_jiffy_update();
527
528         for (;;) {
529                 ts->sched_timer.expires = next;
530                 if (!tick_program_event(next, 0))
531                         break;
532                 next = ktime_add(next, tick_period);
533         }
534         local_irq_enable();
535
536         printk(KERN_INFO "Switched to NOHz mode on CPU #%d\n",
537                smp_processor_id());
538 }
539
540 #else
541
542 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
543
544 #endif /* NO_HZ */
545
546 /*
547  * High resolution timer specific code
548  */
549 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
550 /*
551  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
552  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
553  */
554 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
555 {
556         struct tick_sched *ts =
557                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
558         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
559         ktime_t now = ktime_get();
560         int cpu = smp_processor_id();
561
562 #ifdef CONFIG_NO_HZ
563         /*
564          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
565          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
566          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
567          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
568          * xtime_lock.
569          */
570         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
571                 tick_do_timer_cpu = cpu;
572 #endif
573
574         /* Check, if the jiffies need an update */
575         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
576                 tick_do_update_jiffies64(now);
577
578         /*
579          * Do not call, when we are not in irq context and have
580          * no valid regs pointer
581          */
582         if (regs) {
583                 /*
584                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
585                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
586                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
587                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
588                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
589                  * when we go busy again does not account too much ticks.
590                  */
591                 if (ts->tick_stopped) {
592                         touch_softlockup_watchdog();
593                         ts->idle_jiffies++;
594                 }
595                 update_process_times(user_mode(regs));
596                 profile_tick(CPU_PROFILING);
597         }
598
599         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
600         if (ts->tick_stopped)
601                 return HRTIMER_NORESTART;
602
603         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
604
605         return HRTIMER_RESTART;
606 }
607
608 /**
609  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
610  */
611 void tick_setup_sched_timer(void)
612 {
613         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
614         ktime_t now = ktime_get();
615         u64 offset;
616
617         /*
618          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
619          */
620         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
621         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
622         ts->sched_timer.cb_mode = HRTIMER_CB_IRQSAFE_NO_SOFTIRQ;
623
624         /* Get the next period (per cpu) */
625         ts->sched_timer.expires = tick_init_jiffy_update();
626         offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
627         do_div(offset, num_possible_cpus());
628         offset *= smp_processor_id();
629         ts->sched_timer.expires = ktime_add_ns(ts->sched_timer.expires, offset);
630
631         for (;;) {
632                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
633                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, ts->sched_timer.expires,
634                               HRTIMER_MODE_ABS);
635                 /* Check, if the timer was already in the past */
636                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
637                         break;
638                 now = ktime_get();
639         }
640
641 #ifdef CONFIG_NO_HZ
642         if (tick_nohz_enabled)
643                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
644 #endif
645 }
646
647 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
648 {
649         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
650
651         if (ts->sched_timer.base)
652                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
653
654         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
655 }
656 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
657
658 /**
659  * Async notification about clocksource changes
660  */
661 void tick_clock_notify(void)
662 {
663         int cpu;
664
665         for_each_possible_cpu(cpu)
666                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
667 }
668
669 /*
670  * Async notification about clock event changes
671  */
672 void tick_oneshot_notify(void)
673 {
674         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
675
676         set_bit(0, &ts->check_clocks);
677 }
678
679 /**
680  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
681  *
682  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
683  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
684  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
685  * or runtime).
686  */
687 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
688 {
689         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
690
691         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
692                 return 0;
693
694         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
695                 return 0;
696
697         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
698                 return 0;
699
700         if (!allow_nohz)
701                 return 1;
702
703         tick_nohz_switch_to_nohz();
704         return 0;
705 }