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