Revert "cpuidle: Quickly notice prediction failure for repeat mode"
[linux-3.10.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/module.h>
23 #include <linux/irq_work.h>
24 #include <linux/posix-timers.h>
25 #include <linux/perf_event.h>
26
27 #include <asm/irq_regs.h>
28
29 #include "tick-internal.h"
30
31 #include <trace/events/timer.h>
32
33 /*
34  * Per cpu nohz control structure
35  */
36 DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
37
38 /*
39  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
40  */
41 static ktime_t last_jiffies_update;
42
43 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
44 {
45         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
46 }
47
48 /*
49  * Must be called with interrupts disabled !
50  */
51 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
52 {
53         unsigned long ticks = 0;
54         ktime_t delta;
55
56         /*
57          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
58          */
59         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
60         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
61                 return;
62
63         /* Reevalute with jiffies_lock held */
64         write_seqlock(&jiffies_lock);
65
66         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
67         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
68
69                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
70                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
71                                                 tick_period);
72
73                 /* Slow path for long timeouts */
74                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
75                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
76
77                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
78
79                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
80                                                            incr * ticks);
81                 }
82                 do_timer(++ticks);
83
84                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
85                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
86         }
87         write_sequnlock(&jiffies_lock);
88 }
89
90 /*
91  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
92  */
93 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
94 {
95         ktime_t period;
96
97         write_seqlock(&jiffies_lock);
98         /* Did we start the jiffies update yet ? */
99         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
100                 last_jiffies_update = tick_next_period;
101         period = last_jiffies_update;
102         write_sequnlock(&jiffies_lock);
103         return period;
104 }
105
106
107 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
108 {
109         int cpu = smp_processor_id();
110
111 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
112         /*
113          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
114          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
115          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
116          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
117          * jiffies_lock.
118          */
119         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
120             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
121                 tick_do_timer_cpu = cpu;
122 #endif
123
124         /* Check, if the jiffies need an update */
125         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
126                 tick_do_update_jiffies64(now);
127 }
128
129 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
130 {
131 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
132         /*
133          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
134          * the watchdog as we might not schedule for a really long
135          * time. This happens on complete idle SMP systems while
136          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
137          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
138          * when we go busy again does not account too much ticks.
139          */
140         if (ts->tick_stopped) {
141                 touch_softlockup_watchdog();
142                 if (is_idle_task(current))
143                         ts->idle_jiffies++;
144         }
145 #endif
146         update_process_times(user_mode(regs));
147         profile_tick(CPU_PROFILING);
148 }
149
150 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
151 static cpumask_var_t nohz_full_mask;
152 bool have_nohz_full_mask;
153
154 static bool can_stop_full_tick(void)
155 {
156         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
157
158         if (!sched_can_stop_tick()) {
159                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
160                 return false;
161         }
162
163         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
164                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
165                 return false;
166         }
167
168         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
169                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
170                 return false;
171         }
172
173         /* sched_clock_tick() needs us? */
174 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
175         /*
176          * TODO: kick full dynticks CPUs when
177          * sched_clock_stable is set.
178          */
179         if (!sched_clock_stable) {
180                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
181                 return false;
182         }
183 #endif
184
185         return true;
186 }
187
188 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now);
189
190 /*
191  * Re-evaluate the need for the tick on the current CPU
192  * and restart it if necessary.
193  */
194 void tick_nohz_full_check(void)
195 {
196         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
197
198         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id())) {
199                 if (ts->tick_stopped && !is_idle_task(current)) {
200                         if (!can_stop_full_tick())
201                                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
202                 }
203         }
204 }
205
206 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
207 {
208         tick_nohz_full_check();
209 }
210
211 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
212         .func = nohz_full_kick_work_func,
213 };
214
215 /*
216  * Kick the current CPU if it's full dynticks in order to force it to
217  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
218  */
219 void tick_nohz_full_kick(void)
220 {
221         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
222                 irq_work_queue(&__get_cpu_var(nohz_full_kick_work));
223 }
224
225 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
226 {
227         tick_nohz_full_check();
228 }
229
230 /*
231  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
232  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
233  */
234 void tick_nohz_full_kick_all(void)
235 {
236         if (!have_nohz_full_mask)
237                 return;
238
239         preempt_disable();
240         smp_call_function_many(nohz_full_mask,
241                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
242         preempt_enable();
243 }
244
245 /*
246  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
247  * It might need the tick due to per task/process properties:
248  * perf events, posix cpu timers, ...
249  */
250 void tick_nohz_task_switch(struct task_struct *tsk)
251 {
252         unsigned long flags;
253
254         local_irq_save(flags);
255
256         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
257                 goto out;
258
259         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
260                 tick_nohz_full_kick();
261
262 out:
263         local_irq_restore(flags);
264 }
265
266 int tick_nohz_full_cpu(int cpu)
267 {
268         if (!have_nohz_full_mask)
269                 return 0;
270
271         return cpumask_test_cpu(cpu, nohz_full_mask);
272 }
273
274 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
275 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
276 {
277         int cpu;
278
279         alloc_bootmem_cpumask_var(&nohz_full_mask);
280         if (cpulist_parse(str, nohz_full_mask) < 0) {
281                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
282                 return 1;
283         }
284
285         cpu = smp_processor_id();
286         if (cpumask_test_cpu(cpu, nohz_full_mask)) {
287                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
288                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz_full_mask);
289         }
290         have_nohz_full_mask = true;
291
292         return 1;
293 }
294 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
295
296 static int __cpuinit tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
297                                                  unsigned long action,
298                                                  void *hcpu)
299 {
300         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
301
302         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
303         case CPU_DOWN_PREPARE:
304                 /*
305                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
306                  * we can't safely shutdown that CPU.
307                  */
308                 if (have_nohz_full_mask && tick_do_timer_cpu == cpu)
309                         return NOTIFY_BAD;
310                 break;
311         }
312         return NOTIFY_OK;
313 }
314
315 /*
316  * Worst case string length in chunks of CPU range seems 2 steps
317  * separations: 0,2,4,6,...
318  * This is NR_CPUS + sizeof('\0')
319  */
320 static char __initdata nohz_full_buf[NR_CPUS + 1];
321
322 static int tick_nohz_init_all(void)
323 {
324         int err = -1;
325
326 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
327         if (!alloc_cpumask_var(&nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
328                 pr_err("NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
329                 return err;
330         }
331         err = 0;
332         cpumask_setall(nohz_full_mask);
333         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), nohz_full_mask);
334         have_nohz_full_mask = true;
335 #endif
336         return err;
337 }
338
339 void __init tick_nohz_init(void)
340 {
341         int cpu;
342
343         if (!have_nohz_full_mask) {
344                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
345                         return;
346         }
347
348         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
349
350         /* Make sure full dynticks CPU are also RCU nocbs */
351         for_each_cpu(cpu, nohz_full_mask) {
352                 if (!rcu_is_nocb_cpu(cpu)) {
353                         pr_warning("NO_HZ: CPU %d is not RCU nocb: "
354                                    "cleared from nohz_full range", cpu);
355                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz_full_mask);
356                 }
357         }
358
359         cpulist_scnprintf(nohz_full_buf, sizeof(nohz_full_buf), nohz_full_mask);
360         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %s.\n", nohz_full_buf);
361 }
362 #else
363 #define have_nohz_full_mask (0)
364 #endif
365
366 /*
367  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
368  */
369 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
370 /*
371  * NO HZ enabled ?
372  */
373 int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
374
375 /*
376  * Enable / Disable tickless mode
377  */
378 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
379 {
380         if (!strcmp(str, "off"))
381                 tick_nohz_enabled = 0;
382         else if (!strcmp(str, "on"))
383                 tick_nohz_enabled = 1;
384         else
385                 return 0;
386         return 1;
387 }
388
389 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
390
391 /**
392  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
393  *
394  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
395  *
396  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
397  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
398  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
399  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
400  */
401 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
402 {
403         int cpu = smp_processor_id();
404         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
405         unsigned long flags;
406
407         ts->idle_waketime = now;
408
409         local_irq_save(flags);
410         tick_do_update_jiffies64(now);
411         local_irq_restore(flags);
412
413         touch_softlockup_watchdog();
414 }
415
416 /*
417  * Updates the per cpu time idle statistics counters
418  */
419 static void
420 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
421 {
422         ktime_t delta;
423
424         if (ts->idle_active) {
425                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
426                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
427                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
428                 else
429                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
430                 ts->idle_entrytime = now;
431         }
432
433         if (last_update_time)
434                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
435
436 }
437
438 static void tick_nohz_stop_idle(int cpu, ktime_t now)
439 {
440         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
441
442         update_ts_time_stats(cpu, ts, now, NULL);
443         ts->idle_active = 0;
444
445         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
446 }
447
448 static ktime_t tick_nohz_start_idle(int cpu, struct tick_sched *ts)
449 {
450         ktime_t now = ktime_get();
451
452         ts->idle_entrytime = now;
453         ts->idle_active = 1;
454         sched_clock_idle_sleep_event();
455         return now;
456 }
457
458 /**
459  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
460  * @cpu: CPU number to query
461  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
462  * counters if NULL.
463  *
464  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
465  * CPU, in microseconds.
466  *
467  * This time is measured via accounting rather than sampling,
468  * and is as accurate as ktime_get() is.
469  *
470  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
471  */
472 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
473 {
474         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
475         ktime_t now, idle;
476
477         if (!tick_nohz_enabled)
478                 return -1;
479
480         now = ktime_get();
481         if (last_update_time) {
482                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
483                 idle = ts->idle_sleeptime;
484         } else {
485                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
486                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
487
488                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
489                 } else {
490                         idle = ts->idle_sleeptime;
491                 }
492         }
493
494         return ktime_to_us(idle);
495
496 }
497 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
498
499 /**
500  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
501  * @cpu: CPU number to query
502  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
503  * counters if NULL.
504  *
505  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
506  * CPU, in microseconds.
507  *
508  * This time is measured via accounting rather than sampling,
509  * and is as accurate as ktime_get() is.
510  *
511  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
512  */
513 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
514 {
515         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
516         ktime_t now, iowait;
517
518         if (!tick_nohz_enabled)
519                 return -1;
520
521         now = ktime_get();
522         if (last_update_time) {
523                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
524                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
525         } else {
526                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
527                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
528
529                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
530                 } else {
531                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
532                 }
533         }
534
535         return ktime_to_us(iowait);
536 }
537 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
538
539 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
540                                          ktime_t now, int cpu)
541 {
542         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
543         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
544         unsigned long rcu_delta_jiffies;
545         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
546         u64 time_delta;
547
548         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
549         do {
550                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
551                 last_update = last_jiffies_update;
552                 last_jiffies = jiffies;
553                 time_delta = timekeeping_max_deferment();
554         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
555
556         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) ||
557             arch_needs_cpu(cpu) || irq_work_needs_cpu()) {
558                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
559                 delta_jiffies = 1;
560         } else {
561                 /* Get the next timer wheel timer */
562                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
563                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
564                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
565                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
566                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
567                 }
568         }
569
570         /*
571          * Do not stop the tick, if we are only one off (or less)
572          * or if the cpu is required for RCU:
573          */
574         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies <= 1)
575                 goto out;
576
577         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
578         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
579
580                 /*
581                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
582                  * give up the assignment and let it be taken by the
583                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
584                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
585                  * jiffies might be stale and do_timer() never
586                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
587                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
588                  * the one which had the do_timer() duty last, we
589                  * limit the sleep time to the timekeeping
590                  * max_deferement value which we retrieved
591                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
592                  */
593                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
594                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
595                         ts->do_timer_last = 1;
596                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
597                         time_delta = KTIME_MAX;
598                         ts->do_timer_last = 0;
599                 } else if (!ts->do_timer_last) {
600                         time_delta = KTIME_MAX;
601                 }
602
603 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
604                 if (!ts->inidle) {
605                         time_delta = min(time_delta,
606                                          scheduler_tick_max_deferment());
607                 }
608 #endif
609
610                 /*
611                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
612                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
613                  * that there is no timer pending or at least extremely
614                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
615                  * case we set the expiry to the end of time.
616                  */
617                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
618                         /*
619                          * Calculate the time delta for the next timer event.
620                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
621                          * permitted by the current clocksource then adjust
622                          * the time delta accordingly to ensure the
623                          * clocksource does not wrap.
624                          */
625                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
626                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
627                 }
628
629                 if (time_delta < KTIME_MAX)
630                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
631                 else
632                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
633
634                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
635                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
636                         goto out;
637
638                 ret = expires;
639
640                 /*
641                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
642                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
643                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
644                  * first call we save the current tick time, so we can restart
645                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
646                  */
647                 if (!ts->tick_stopped) {
648                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
649                         calc_load_enter_idle();
650
651                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
652                         ts->tick_stopped = 1;
653                         trace_tick_stop(1, " ");
654                 }
655
656                 /*
657                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
658                  * in this case we simply stop the tick timer.
659                  */
660                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
661                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
662                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
663                         goto out;
664                 }
665
666                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
667                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
668                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
669                         /* Check, if the timer was already in the past */
670                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
671                                 goto out;
672                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
673                                 goto out;
674                 /*
675                  * We are past the event already. So we crossed a
676                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
677                  * softirq.
678                  */
679                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
680         }
681         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
682 out:
683         ts->next_jiffies = next_jiffies;
684         ts->last_jiffies = last_jiffies;
685         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
686
687         return ret;
688 }
689
690 static void tick_nohz_full_stop_tick(struct tick_sched *ts)
691 {
692 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
693        int cpu = smp_processor_id();
694
695        if (!tick_nohz_full_cpu(cpu) || is_idle_task(current))
696                return;
697
698        if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
699                return;
700
701        if (!can_stop_full_tick())
702                return;
703
704        tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
705 #endif
706 }
707
708 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
709 {
710         /*
711          * If this cpu is offline and it is the one which updates
712          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
713          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
714          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
715          * invoked.
716          */
717         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
718                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
719                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
720                 return false;
721         }
722
723         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
724                 return false;
725
726         if (need_resched())
727                 return false;
728
729         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
730                 static int ratelimit;
731
732                 if (ratelimit < 10 &&
733                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
734                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
735                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
736                         ratelimit++;
737                 }
738                 return false;
739         }
740
741         if (have_nohz_full_mask) {
742                 /*
743                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
744                  * if there are full dynticks CPUs around
745                  */
746                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
747                         return false;
748                 /*
749                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
750                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
751                  */
752                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
753                         return false;
754         }
755
756         return true;
757 }
758
759 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
760 {
761         ktime_t now, expires;
762         int cpu = smp_processor_id();
763
764         now = tick_nohz_start_idle(cpu, ts);
765
766         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
767                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
768
769                 ts->idle_calls++;
770
771                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
772                 if (expires.tv64 > 0LL) {
773                         ts->idle_sleeps++;
774                         ts->idle_expires = expires;
775                 }
776
777                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
778                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
779         }
780 }
781
782 /**
783  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
784  *
785  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
786  * Called when we start the idle loop.
787  *
788  * The arch is responsible of calling:
789  *
790  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
791  *  to sleep.
792  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
793  */
794 void tick_nohz_idle_enter(void)
795 {
796         struct tick_sched *ts;
797
798         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
799
800         /*
801          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
802          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
803          * State will be updated to busy during the first busy tick after
804          * exiting idle.
805          */
806         set_cpu_sd_state_idle();
807
808         local_irq_disable();
809
810         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
811         /*
812          * set ts->inidle unconditionally. even if the system did not
813          * switch to nohz mode the cpu frequency governers rely on the
814          * update of the idle time accounting in tick_nohz_start_idle().
815          */
816         ts->inidle = 1;
817         __tick_nohz_idle_enter(ts);
818
819         local_irq_enable();
820 }
821 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_enter);
822
823 /**
824  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
825  *
826  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
827  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
828  * an RCU callback, etc...
829  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
830  */
831 void tick_nohz_irq_exit(void)
832 {
833         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
834
835         if (ts->inidle)
836                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
837         else
838                 tick_nohz_full_stop_tick(ts);
839 }
840
841 /**
842  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
843  *
844  * Called from power state control code with interrupts disabled
845  */
846 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
847 {
848         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
849
850         return ts->sleep_length;
851 }
852
853 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
854 {
855         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
856         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
857
858         while (1) {
859                 /* Forward the time to expire in the future */
860                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
861
862                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
863                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
864                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
865                         /* Check, if the timer was already in the past */
866                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
867                                 break;
868                 } else {
869                         if (!tick_program_event(
870                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
871                                 break;
872                 }
873                 /* Reread time and update jiffies */
874                 now = ktime_get();
875                 tick_do_update_jiffies64(now);
876         }
877 }
878
879 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
880 {
881         /* Update jiffies first */
882         tick_do_update_jiffies64(now);
883         update_cpu_load_nohz();
884
885         calc_load_exit_idle();
886         touch_softlockup_watchdog();
887         /*
888          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
889          */
890         ts->tick_stopped  = 0;
891         ts->idle_exittime = now;
892
893         tick_nohz_restart(ts, now);
894 }
895
896 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
897 {
898 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
899         unsigned long ticks;
900
901         if (vtime_accounting_enabled())
902                 return;
903         /*
904          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
905          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
906          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
907          */
908         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
909         /*
910          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
911          */
912         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
913                 account_idle_ticks(ticks);
914 #endif
915 }
916
917 /**
918  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
919  *
920  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
921  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
922  * can use RCU again after this function is called.
923  */
924 void tick_nohz_idle_exit(void)
925 {
926         int cpu = smp_processor_id();
927         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
928         ktime_t now;
929
930         local_irq_disable();
931
932         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
933
934         ts->inidle = 0;
935
936         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
937                 now = ktime_get();
938
939         if (ts->idle_active)
940                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
941
942         if (ts->tick_stopped) {
943                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
944                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
945         }
946
947         local_irq_enable();
948 }
949 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_exit);
950
951 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
952 {
953         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
954         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
955 }
956
957 /*
958  * The nohz low res interrupt handler
959  */
960 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
961 {
962         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
963         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
964         ktime_t now = ktime_get();
965
966         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
967
968         tick_sched_do_timer(now);
969         tick_sched_handle(ts, regs);
970
971         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
972                 now = ktime_get();
973                 tick_do_update_jiffies64(now);
974         }
975 }
976
977 /**
978  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
979  */
980 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
981 {
982         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
983         ktime_t next;
984
985         if (!tick_nohz_enabled)
986                 return;
987
988         local_irq_disable();
989         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
990                 local_irq_enable();
991                 return;
992         }
993
994         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
995
996         /*
997          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
998          * hrtimer_forward with the highres code.
999          */
1000         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1001         /* Get the next period */
1002         next = tick_init_jiffy_update();
1003
1004         for (;;) {
1005                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1006                 if (!tick_program_event(next, 0))
1007                         break;
1008                 next = ktime_add(next, tick_period);
1009         }
1010         local_irq_enable();
1011 }
1012
1013 /*
1014  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1015  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1016  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1017  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1018  * the first place.
1019  *
1020  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1021  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1022  * when idle is left.
1023  */
1024 static void tick_nohz_kick_tick(int cpu, ktime_t now)
1025 {
1026 #if 0
1027         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1028
1029         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1030         ktime_t delta;
1031
1032         /*
1033          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1034          * already reached or less/equal than the tick period.
1035          */
1036         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1037         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1038                 return;
1039
1040         tick_nohz_restart(ts, now);
1041 #endif
1042 }
1043
1044 static inline void tick_check_nohz(int cpu)
1045 {
1046         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1047         ktime_t now;
1048
1049         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1050                 return;
1051         now = ktime_get();
1052         if (ts->idle_active)
1053                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
1054         if (ts->tick_stopped) {
1055                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1056                 tick_nohz_kick_tick(cpu, now);
1057         }
1058 }
1059
1060 #else
1061
1062 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1063 static inline void tick_check_nohz(int cpu) { }
1064
1065 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1066
1067 /*
1068  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1069  */
1070 void tick_check_idle(int cpu)
1071 {
1072         tick_check_oneshot_broadcast(cpu);
1073         tick_check_nohz(cpu);
1074 }
1075
1076 /*
1077  * High resolution timer specific code
1078  */
1079 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1080 /*
1081  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1082  * Called with interrupts disabled.
1083  */
1084 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1085 {
1086         struct tick_sched *ts =
1087                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1088         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1089         ktime_t now = ktime_get();
1090
1091         tick_sched_do_timer(now);
1092
1093         /*
1094          * Do not call, when we are not in irq context and have
1095          * no valid regs pointer
1096          */
1097         if (regs)
1098                 tick_sched_handle(ts, regs);
1099
1100         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1101
1102         return HRTIMER_RESTART;
1103 }
1104
1105 static int sched_skew_tick;
1106
1107 static int __init skew_tick(char *str)
1108 {
1109         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1110
1111         return 0;
1112 }
1113 early_param("skew_tick", skew_tick);
1114
1115 /**
1116  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1117  */
1118 void tick_setup_sched_timer(void)
1119 {
1120         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1121         ktime_t now = ktime_get();
1122
1123         /*
1124          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1125          */
1126         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1127         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1128
1129         /* Get the next period (per cpu) */
1130         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1131
1132         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1133         if (sched_skew_tick) {
1134                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1135                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1136                 offset *= smp_processor_id();
1137                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1138         }
1139
1140         for (;;) {
1141                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1142                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
1143                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1144                 /* Check, if the timer was already in the past */
1145                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
1146                         break;
1147                 now = ktime_get();
1148         }
1149
1150 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1151         if (tick_nohz_enabled)
1152                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
1153 #endif
1154 }
1155 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1156
1157 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1158 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1159 {
1160         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1161
1162 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1163         if (ts->sched_timer.base)
1164                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1165 # endif
1166
1167         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1168 }
1169 #endif
1170
1171 /**
1172  * Async notification about clocksource changes
1173  */
1174 void tick_clock_notify(void)
1175 {
1176         int cpu;
1177
1178         for_each_possible_cpu(cpu)
1179                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1180 }
1181
1182 /*
1183  * Async notification about clock event changes
1184  */
1185 void tick_oneshot_notify(void)
1186 {
1187         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1188
1189         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1190 }
1191
1192 /**
1193  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1194  *
1195  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1196  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1197  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1198  * or runtime).
1199  */
1200 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1201 {
1202         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1203
1204         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1205                 return 0;
1206
1207         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1208                 return 0;
1209
1210         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1211                 return 0;
1212
1213         if (!allow_nohz)
1214                 return 1;
1215
1216         tick_nohz_switch_to_nohz();
1217         return 0;
1218 }