86baa4f0dfe4ba157403a614393cc5fbcc4d983f
[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         touch_softlockup_watchdog();
144
145         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
146         now = ktime_get();
147         ts->idle_waketime = now;
148
149         local_irq_save(flags);
150         tick_do_update_jiffies64(now);
151         local_irq_restore(flags);
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(void)
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 (need_resched())
228                 goto end;
229
230         if (unlikely(local_softirq_pending())) {
231                 static int ratelimit;
232
233                 if (ratelimit < 10) {
234                         printk(KERN_ERR "NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
235                                local_softirq_pending());
236                         ratelimit++;
237                 }
238                 goto end;
239         }
240
241         ts->idle_calls++;
242         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
243         do {
244                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
245                 last_update = last_jiffies_update;
246                 last_jiffies = jiffies;
247         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
248
249         /* Get the next timer wheel timer */
250         next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
251         delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
252
253         if (rcu_needs_cpu(cpu))
254                 delta_jiffies = 1;
255         /*
256          * Do not stop the tick, if we are only one off
257          * or if the cpu is required for rcu
258          */
259         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies == 1)
260                 goto out;
261
262         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
263         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
264
265                 if (delta_jiffies > 1)
266                         cpu_set(cpu, nohz_cpu_mask);
267                 /*
268                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
269                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
270                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
271                  * first call we save the current tick time, so we can restart
272                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
273                  */
274                 if (!ts->tick_stopped) {
275                         if (select_nohz_load_balancer(1)) {
276                                 /*
277                                  * sched tick not stopped!
278                                  */
279                                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
280                                 goto out;
281                         }
282
283                         ts->idle_tick = ts->sched_timer.expires;
284                         ts->tick_stopped = 1;
285                         ts->idle_jiffies = last_jiffies;
286                         rcu_enter_nohz();
287                 }
288
289                 /*
290                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
291                  * give up the assignment and let it be taken by the
292                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
293                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
294                  * jiffies might be stale and do_timer() never
295                  * invoked.
296                  */
297                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
298                         tick_do_timer_cpu = -1;
299
300                 ts->idle_sleeps++;
301
302                 /*
303                  * delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals that
304                  * there is no timer pending or at least extremly far
305                  * into the future (12 days for HZ=1000). In this case
306                  * we simply stop the tick timer:
307                  */
308                 if (unlikely(delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
309                         ts->idle_expires.tv64 = KTIME_MAX;
310                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
311                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
312                         goto out;
313                 }
314
315                 /*
316                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
317                  * timer
318                  */
319                 expires = ktime_add_ns(last_update, tick_period.tv64 *
320                                        delta_jiffies);
321                 ts->idle_expires = expires;
322
323                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
324                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
325                                       HRTIMER_MODE_ABS);
326                         /* Check, if the timer was already in the past */
327                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
328                                 goto out;
329                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
330                                 goto out;
331                 /*
332                  * We are past the event already. So we crossed a
333                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
334                  * softirq.
335                  */
336                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
337                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
338         }
339         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
340 out:
341         ts->next_jiffies = next_jiffies;
342         ts->last_jiffies = last_jiffies;
343         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
344 end:
345         local_irq_restore(flags);
346 }
347
348 /**
349  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
350  *
351  * Called from power state control code with interrupts disabled
352  */
353 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
354 {
355         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
356
357         return ts->sleep_length;
358 }
359
360 /**
361  * tick_nohz_restart_sched_tick - restart the idle tick from the idle task
362  *
363  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
364  */
365 void tick_nohz_restart_sched_tick(void)
366 {
367         int cpu = smp_processor_id();
368         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
369         unsigned long ticks;
370         ktime_t now;
371
372         local_irq_disable();
373         tick_nohz_stop_idle(cpu);
374
375         if (!ts->tick_stopped) {
376                 local_irq_enable();
377                 return;
378         }
379
380         rcu_exit_nohz();
381
382         /* Update jiffies first */
383         select_nohz_load_balancer(0);
384         now = ktime_get();
385         tick_do_update_jiffies64(now);
386         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
387
388         /*
389          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
390          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
391          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
392          */
393         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
394         /*
395          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
396          */
397         if (ticks && ticks < LONG_MAX) {
398                 add_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
399                 account_system_time(current, HARDIRQ_OFFSET,
400                                     jiffies_to_cputime(ticks));
401                 sub_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
402         }
403
404         touch_softlockup_watchdog();
405         /*
406          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
407          */
408         ts->tick_stopped  = 0;
409         ts->idle_exittime = now;
410         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
411         ts->sched_timer.expires = ts->idle_tick;
412
413         while (1) {
414                 /* Forward the time to expire in the future */
415                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
416
417                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
418                         hrtimer_start(&ts->sched_timer,
419                                       ts->sched_timer.expires,
420                                       HRTIMER_MODE_ABS);
421                         /* Check, if the timer was already in the past */
422                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
423                                 break;
424                 } else {
425                         if (!tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0))
426                                 break;
427                 }
428                 /* Update jiffies and reread time */
429                 tick_do_update_jiffies64(now);
430                 now = ktime_get();
431         }
432         local_irq_enable();
433 }
434
435 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
436 {
437         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
438         return tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0);
439 }
440
441 /*
442  * The nohz low res interrupt handler
443  */
444 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
445 {
446         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
447         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
448         int cpu = smp_processor_id();
449         ktime_t now = ktime_get();
450
451         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
452
453         /*
454          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
455          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
456          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
457          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
458          * xtime_lock.
459          */
460         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
461                 tick_do_timer_cpu = cpu;
462
463         /* Check, if the jiffies need an update */
464         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
465                 tick_do_update_jiffies64(now);
466
467         /*
468          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
469          * the watchdog as we might not schedule for a really long
470          * time. This happens on complete idle SMP systems while
471          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
472          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
473          * do when we go busy again does not account too much ticks.
474          */
475         if (ts->tick_stopped) {
476                 touch_softlockup_watchdog();
477                 ts->idle_jiffies++;
478         }
479
480         update_process_times(user_mode(regs));
481         profile_tick(CPU_PROFILING);
482
483         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
484         if (ts->tick_stopped)
485                 return;
486
487         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
488                 now = ktime_get();
489                 tick_do_update_jiffies64(now);
490         }
491 }
492
493 /**
494  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
495  */
496 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
497 {
498         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
499         ktime_t next;
500
501         if (!tick_nohz_enabled)
502                 return;
503
504         local_irq_disable();
505         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
506                 local_irq_enable();
507                 return;
508         }
509
510         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
511
512         /*
513          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
514          * hrtimer_forward with the highres code.
515          */
516         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
517         /* Get the next period */
518         next = tick_init_jiffy_update();
519
520         for (;;) {
521                 ts->sched_timer.expires = next;
522                 if (!tick_program_event(next, 0))
523                         break;
524                 next = ktime_add(next, tick_period);
525         }
526         local_irq_enable();
527
528         printk(KERN_INFO "Switched to NOHz mode on CPU #%d\n",
529                smp_processor_id());
530 }
531
532 #else
533
534 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
535
536 #endif /* NO_HZ */
537
538 /*
539  * High resolution timer specific code
540  */
541 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
542 /*
543  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
544  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
545  */
546 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
547 {
548         struct tick_sched *ts =
549                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
550         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
551         ktime_t now = ktime_get();
552         int cpu = smp_processor_id();
553
554 #ifdef CONFIG_NO_HZ
555         /*
556          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
557          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
558          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
559          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
560          * xtime_lock.
561          */
562         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
563                 tick_do_timer_cpu = cpu;
564 #endif
565
566         /* Check, if the jiffies need an update */
567         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
568                 tick_do_update_jiffies64(now);
569
570         /*
571          * Do not call, when we are not in irq context and have
572          * no valid regs pointer
573          */
574         if (regs) {
575                 /*
576                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
577                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
578                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
579                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
580                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
581                  * when we go busy again does not account too much ticks.
582                  */
583                 if (ts->tick_stopped) {
584                         touch_softlockup_watchdog();
585                         ts->idle_jiffies++;
586                 }
587                 update_process_times(user_mode(regs));
588                 profile_tick(CPU_PROFILING);
589         }
590
591         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
592         if (ts->tick_stopped)
593                 return HRTIMER_NORESTART;
594
595         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
596
597         return HRTIMER_RESTART;
598 }
599
600 /**
601  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
602  */
603 void tick_setup_sched_timer(void)
604 {
605         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
606         ktime_t now = ktime_get();
607         u64 offset;
608
609         /*
610          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
611          */
612         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
613         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
614         ts->sched_timer.cb_mode = HRTIMER_CB_IRQSAFE_NO_SOFTIRQ;
615
616         /* Get the next period (per cpu) */
617         ts->sched_timer.expires = tick_init_jiffy_update();
618         offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
619         do_div(offset, num_possible_cpus());
620         offset *= smp_processor_id();
621         ts->sched_timer.expires = ktime_add_ns(ts->sched_timer.expires, offset);
622
623         for (;;) {
624                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
625                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, ts->sched_timer.expires,
626                               HRTIMER_MODE_ABS);
627                 /* Check, if the timer was already in the past */
628                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
629                         break;
630                 now = ktime_get();
631         }
632
633 #ifdef CONFIG_NO_HZ
634         if (tick_nohz_enabled)
635                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
636 #endif
637 }
638
639 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
640 {
641         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
642
643         if (ts->sched_timer.base)
644                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
645
646         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
647 }
648 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
649
650 /**
651  * Async notification about clocksource changes
652  */
653 void tick_clock_notify(void)
654 {
655         int cpu;
656
657         for_each_possible_cpu(cpu)
658                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
659 }
660
661 /*
662  * Async notification about clock event changes
663  */
664 void tick_oneshot_notify(void)
665 {
666         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
667
668         set_bit(0, &ts->check_clocks);
669 }
670
671 /**
672  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
673  *
674  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
675  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
676  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
677  * or runtime).
678  */
679 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
680 {
681         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
682
683         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
684                 return 0;
685
686         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
687                 return 0;
688
689         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
690                 return 0;
691
692         if (!allow_nohz)
693                 return 1;
694
695         tick_nohz_switch_to_nohz();
696         return 0;
697 }