arch/s390/kernel/vtime.c

   1 /*
   2  *  arch/s390/kernel/vtime.c
   3  *    Virtual cpu timer based timer functions.
   4  *
   5  *  S390 version
   6  *    Copyright (C) 2004 IBM Deutschland Entwicklung GmbH, IBM Corporation
   7  *    Author(s): Jan Glauber <jan.glauber@de.ibm.com>
   8  */
   9
  10 #include <linux/module.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/time.h>
  13 #include <linux/delay.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/smp.h>
  16 #include <linux/types.h>
  17 #include <linux/timex.h>
  18 #include <linux/notifier.h>
  19 #include <linux/kernel_stat.h>
  20 #include <linux/rcupdate.h>
  21 #include <linux/posix-timers.h>
  22
  23 #include <asm/s390_ext.h>
  24 #include <asm/timer.h>
  25 #include <asm/irq_regs.h>
  26 #include <asm/cputime.h>
  27
  28 static DEFINE_PER_CPU(struct vtimer_queue, virt_cpu_timer);
  29
  30 DEFINE_PER_CPU(struct s390_idle_data, s390_idle);
  31
  32 static inline __u64 get_vtimer(void)
  33 {
  34         __u64 timer;
  35
  36         asm volatile("STPT %0" : "=m" (timer));
  37         return timer;
  38 }
  39
  40 static inline void set_vtimer(__u64 expires)
  41 {
  42         __u64 timer;
  43
  44         asm volatile ("  STPT %0\n"  /* Store current cpu timer value */
  45                       "  SPT %1"     /* Set new value immediatly afterwards */
  46                       : "=m" (timer) : "m" (expires) );
  47         S390_lowcore.system_timer += S390_lowcore.last_update_timer - timer;
  48         S390_lowcore.last_update_timer = expires;
  49 }
  50
  51 /*
  52  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
  53  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
  54  */
  55 static void do_account_vtime(struct task_struct *tsk, int hardirq_offset)
  56 {
  57         struct thread_info *ti = task_thread_info(tsk);
  58         __u64 timer, clock, user, system, steal;
  59
  60         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
  61         clock = S390_lowcore.last_update_clock;
  62         asm volatile ("  STPT %0\n"    /* Store current cpu timer value */
  63                       "  STCK %1"      /* Store current tod clock value */
  64                       : "=m" (S390_lowcore.last_update_timer),
  65                         "=m" (S390_lowcore.last_update_clock) );
  66         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
  67         S390_lowcore.steal_timer += S390_lowcore.last_update_clock - clock;
  68
  69         user = S390_lowcore.user_timer - ti->user_timer;
  70         S390_lowcore.steal_timer -= user;
  71         ti->user_timer = S390_lowcore.user_timer;
  72         account_user_time(tsk, user, user);
  73
  74         system = S390_lowcore.system_timer - ti->system_timer;
  75         S390_lowcore.steal_timer -= system;
  76         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
  77         account_system_time(tsk, hardirq_offset, system, system);
  78
  79         steal = S390_lowcore.steal_timer;
  80         if ((s64) steal > 0) {
  81                 S390_lowcore.steal_timer = 0;
  82                 account_steal_time(steal);
  83         }
  84 }
  85
  86 void account_vtime(struct task_struct *prev, struct task_struct *next)
  87 {
  88         struct thread_info *ti;
  89
  90         do_account_vtime(prev, 0);
  91         ti = task_thread_info(prev);
  92         ti->user_timer = S390_lowcore.user_timer;
  93         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
  94         ti = task_thread_info(next);
  95         S390_lowcore.user_timer = ti->user_timer;
  96         S390_lowcore.system_timer = ti->system_timer;
  97 }
  98
  99 void account_process_tick(struct task_struct *tsk, int user_tick)
 100 {
 101         do_account_vtime(tsk, HARDIRQ_OFFSET);
 102 }
 103
 104 /*
 105  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
 106  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
 107  */
 108 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
 109 {
 110         struct thread_info *ti = task_thread_info(tsk);
 111         __u64 timer, system;
 112
 113         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
 114         S390_lowcore.last_update_timer = get_vtimer();
 115         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
 116
 117         system = S390_lowcore.system_timer - ti->system_timer;
 118         S390_lowcore.steal_timer -= system;
 119         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
 120         account_system_time(tsk, 0, system, system);
 121 }
 122 EXPORT_SYMBOL_GPL(account_system_vtime);
 123
 124 void vtime_start_cpu(void)
 125 {
 126         struct s390_idle_data *idle = &__get_cpu_var(s390_idle);
 127         struct vtimer_queue *vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 128         __u64 idle_time, expires;
 129
 130         /* Account time spent with enabled wait psw loaded as idle time. */
 131         idle_time = S390_lowcore.int_clock - idle->idle_enter;
 132         account_idle_time(idle_time);
 133         S390_lowcore.steal_timer +=
 134                 idle->idle_enter - S390_lowcore.last_update_clock;
 135         S390_lowcore.last_update_clock = S390_lowcore.int_clock;
 136
 137         /* Account system time spent going idle. */
 138         S390_lowcore.system_timer += S390_lowcore.last_update_timer - vq->idle;
 139         S390_lowcore.last_update_timer = S390_lowcore.async_enter_timer;
 140
 141         /* Restart vtime CPU timer */
 142         if (vq->do_spt) {
 143                 /* Program old expire value but first save progress. */
 144                 expires = vq->idle - S390_lowcore.async_enter_timer;
 145                 expires += get_vtimer();
 146                 set_vtimer(expires);
 147         } else {
 148                 /* Don't account the CPU timer delta while the cpu was idle. */
 149                 vq->elapsed -= vq->idle - S390_lowcore.async_enter_timer;
 150         }
 151
 152         idle->sequence++;
 153         smp_wmb();
 154         idle->idle_time += idle_time;
 155         idle->idle_enter = 0ULL;
 156         idle->idle_count++;
 157         smp_wmb();
 158         idle->sequence++;
 159 }
 160
 161 void vtime_stop_cpu(void)
 162 {
 163         struct s390_idle_data *idle = &__get_cpu_var(s390_idle);
 164         struct vtimer_queue *vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 165         psw_t psw;
 166
 167         /* Wait for external, I/O or machine check interrupt. */
 168         psw.mask = psw_kernel_bits | PSW_MASK_WAIT | PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
 169
 170         /* Check if the CPU timer needs to be reprogrammed. */
 171         if (vq->do_spt) {
 172                 __u64 vmax = VTIMER_MAX_SLICE;
 173                 /*
 174                  * The inline assembly is equivalent to
 175                  *      vq->idle = get_cpu_timer();
 176                  *      set_cpu_timer(VTIMER_MAX_SLICE);
 177                  *      idle->idle_enter = get_clock();
 178                  *      __load_psw_mask(psw_kernel_bits | PSW_MASK_WAIT |
 179                  *                         PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT);
 180                  * The difference is that the inline assembly makes sure that
 181                  * the last three instruction are stpt, stck and lpsw in that
 182                  * order. This is done to increase the precision.
 183                  */
 184                 asm volatile(
 185 #ifndef CONFIG_64BIT
 186                         "       basr    1,0\n"
 187                         "0:     ahi     1,1f-0b\n"
 188                         "       st      1,4(%2)\n"
 189 #else /* CONFIG_64BIT */
 190                         "       larl    1,1f\n"
 191                         "       stg     1,8(%2)\n"
 192 #endif /* CONFIG_64BIT */
 193                         "       stpt    0(%4)\n"
 194                         "       spt     0(%5)\n"
 195                         "       stck    0(%3)\n"
 196 #ifndef CONFIG_64BIT
 197                         "       lpsw    0(%2)\n"
 198 #else /* CONFIG_64BIT */
 199                         "       lpswe   0(%2)\n"
 200 #endif /* CONFIG_64BIT */
 201                         "1:"
 202                         : "=m" (idle->idle_enter), "=m" (vq->idle)
 203                         : "a" (&psw), "a" (&idle->idle_enter),
 204                           "a" (&vq->idle), "a" (&vmax), "m" (vmax), "m" (psw)
 205                         : "memory", "cc", "1");
 206         } else {
 207                 /*
 208                  * The inline assembly is equivalent to
 209                  *      vq->idle = get_cpu_timer();
 210                  *      idle->idle_enter = get_clock();
 211                  *      __load_psw_mask(psw_kernel_bits | PSW_MASK_WAIT |
 212                  *                         PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT);
 213                  * The difference is that the inline assembly makes sure that
 214                  * the last three instruction are stpt, stck and lpsw in that
 215                  * order. This is done to increase the precision.
 216                  */
 217                 asm volatile(
 218 #ifndef CONFIG_64BIT
 219                         "       basr    1,0\n"
 220                         "0:     ahi     1,1f-0b\n"
 221                         "       st      1,4(%2)\n"
 222 #else /* CONFIG_64BIT */
 223                         "       larl    1,1f\n"
 224                         "       stg     1,8(%2)\n"
 225 #endif /* CONFIG_64BIT */
 226                         "       stpt    0(%4)\n"
 227                         "       stck    0(%3)\n"
 228 #ifndef CONFIG_64BIT
 229                         "       lpsw    0(%2)\n"
 230 #else /* CONFIG_64BIT */
 231                         "       lpswe   0(%2)\n"
 232 #endif /* CONFIG_64BIT */
 233                         "1:"
 234                         : "=m" (idle->idle_enter), "=m" (vq->idle)
 235                         : "a" (&psw), "a" (&idle->idle_enter),
 236                           "a" (&vq->idle), "m" (psw)
 237                         : "memory", "cc", "1");
 238         }
 239 }
 240
 241 cputime64_t s390_get_idle_time(int cpu)
 242 {
 243         struct s390_idle_data *idle;
 244         unsigned long long now, idle_time, idle_enter;
 245         unsigned int sequence;
 246
 247         idle = &per_cpu(s390_idle, cpu);
 248
 249         now = get_clock();
 250 repeat:
 251         sequence = idle->sequence;
 252         smp_rmb();
 253         if (sequence & 1)
 254                 goto repeat;
 255         idle_time = 0;
 256         idle_enter = idle->idle_enter;
 257         if (idle_enter != 0ULL && idle_enter < now)
 258                 idle_time = now - idle_enter;
 259         smp_rmb();
 260         if (idle->sequence != sequence)
 261                 goto repeat;
 262         return idle_time;
 263 }
 264
 265 /*
 266  * Sorted add to a list. List is linear searched until first bigger
 267  * element is found.
 268  */
 269 static void list_add_sorted(struct vtimer_list *timer, struct list_head *head)
 270 {
 271         struct vtimer_list *event;
 272
 273         list_for_each_entry(event, head, entry) {
 274                 if (event->expires > timer->expires) {
 275                         list_add_tail(&timer->entry, &event->entry);
 276                         return;
 277                 }
 278         }
 279         list_add_tail(&timer->entry, head);
 280 }
 281
 282 /*
 283  * Do the callback functions of expired vtimer events.
 284  * Called from within the interrupt handler.
 285  */
 286 static void do_callbacks(struct list_head *cb_list)
 287 {
 288         struct vtimer_queue *vq;
 289         struct vtimer_list *event, *tmp;
 290
 291         if (list_empty(cb_list))
 292                 return;
 293
 294         vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 295
 296         list_for_each_entry_safe(event, tmp, cb_list, entry) {
 297                 list_del_init(&event->entry);
 298                 (event->function)(event->data);
 299                 if (event->interval) {
 300                         /* Recharge interval timer */
 301                         event->expires = event->interval + vq->elapsed;
 302                         spin_lock(&vq->lock);
 303                         list_add_sorted(event, &vq->list);
 304                         spin_unlock(&vq->lock);
 305                 }
 306         }
 307 }
 308
 309 /*
 310  * Handler for the virtual CPU timer.
 311  */
 312 static void do_cpu_timer_interrupt(__u16 error_code)
 313 {
 314         struct vtimer_queue *vq;
 315         struct vtimer_list *event, *tmp;
 316         struct list_head cb_list;       /* the callback queue */
 317         __u64 elapsed, next;
 318
 319         INIT_LIST_HEAD(&cb_list);
 320         vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 321
 322         /* walk timer list, fire all expired events */
 323         spin_lock(&vq->lock);
 324
 325         elapsed = vq->elapsed + (vq->timer - S390_lowcore.async_enter_timer);
 326         BUG_ON((s64) elapsed < 0);
 327         vq->elapsed = 0;
 328         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &vq->list, entry) {
 329                 if (event->expires < elapsed)
 330                         /* move expired timer to the callback queue */
 331                         list_move_tail(&event->entry, &cb_list);
 332                 else
 333                         event->expires -= elapsed;
 334         }
 335         spin_unlock(&vq->lock);
 336
 337         vq->do_spt = list_empty(&cb_list);
 338         do_callbacks(&cb_list);
 339
 340         /* next event is first in list */
 341         next = VTIMER_MAX_SLICE;
 342         spin_lock(&vq->lock);
 343         if (!list_empty(&vq->list)) {
 344                 event = list_first_entry(&vq->list, struct vtimer_list, entry);
 345                 next = event->expires;
 346         } else
 347                 vq->do_spt = 0;
 348         spin_unlock(&vq->lock);
 349         /*
 350          * To improve precision add the time spent by the
 351          * interrupt handler to the elapsed time.
 352          * Note: CPU timer counts down and we got an interrupt,
 353          *       the current content is negative
 354          */
 355         elapsed = S390_lowcore.async_enter_timer - get_vtimer();
 356         set_vtimer(next - elapsed);
 357         vq->timer = next - elapsed;
 358         vq->elapsed = elapsed;
 359 }
 360
 361 void init_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 362 {
 363         timer->function = NULL;
 364         INIT_LIST_HEAD(&timer->entry);
 365 }
 366 EXPORT_SYMBOL(init_virt_timer);
 367
 368 static inline int vtimer_pending(struct vtimer_list *timer)
 369 {
 370         return (!list_empty(&timer->entry));
 371 }
 372
 373 /*
 374  * this function should only run on the specified CPU
 375  */
 376 static void internal_add_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 377 {
 378         struct vtimer_queue *vq;
 379         unsigned long flags;
 380         __u64 left, expires;
 381
 382         vq = &per_cpu(virt_cpu_timer, timer->cpu);
 383         spin_lock_irqsave(&vq->lock, flags);
 384
 385         BUG_ON(timer->cpu != smp_processor_id());
 386
 387         if (list_empty(&vq->list)) {
 388                 /* First timer on this cpu, just program it. */
 389                 list_add(&timer->entry, &vq->list);
 390                 set_vtimer(timer->expires);
 391                 vq->timer = timer->expires;
 392                 vq->elapsed = 0;
 393         } else {
 394                 /* Check progress of old timers. */
 395                 expires = timer->expires;
 396                 left = get_vtimer();
 397                 if (likely((s64) expires < (s64) left)) {
 398                         /* The new timer expires before the current timer. */
 399                         set_vtimer(expires);
 400                         vq->elapsed += vq->timer - left;
 401                         vq->timer = expires;
 402                 } else {
 403                         vq->elapsed += vq->timer - left;
 404                         vq->timer = left;
 405                 }
 406                 /* Insert new timer into per cpu list. */
 407                 timer->expires += vq->elapsed;
 408                 list_add_sorted(timer, &vq->list);
 409         }
 410
 411         spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 412         /* release CPU acquired in prepare_vtimer or mod_virt_timer() */
 413         put_cpu();
 414 }
 415
 416 static inline void prepare_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 417 {
 418         BUG_ON(!timer->function);
 419         BUG_ON(!timer->expires || timer->expires > VTIMER_MAX_SLICE);
 420         BUG_ON(vtimer_pending(timer));
 421         timer->cpu = get_cpu();
 422 }
 423
 424 /*
 425  * add_virt_timer - add an oneshot virtual CPU timer
 426  */
 427 void add_virt_timer(void *new)
 428 {
 429         struct vtimer_list *timer;
 430
 431         timer = (struct vtimer_list *)new;
 432         prepare_vtimer(timer);
 433         timer->interval = 0;
 434         internal_add_vtimer(timer);
 435 }
 436 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer);
 437
 438 /*
 439  * add_virt_timer_int - add an interval virtual CPU timer
 440  */
 441 void add_virt_timer_periodic(void *new)
 442 {
 443         struct vtimer_list *timer;
 444
 445         timer = (struct vtimer_list *)new;
 446         prepare_vtimer(timer);
 447         timer->interval = timer->expires;
 448         internal_add_vtimer(timer);
 449 }
 450 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer_periodic);
 451
 452 int __mod_vtimer(struct vtimer_list *timer, __u64 expires, int periodic)
 453 {
 454         struct vtimer_queue *vq;
 455         unsigned long flags;
 456         int cpu;
 457
 458         BUG_ON(!timer->function);
 459         BUG_ON(!expires || expires > VTIMER_MAX_SLICE);
 460
 461         if (timer->expires == expires && vtimer_pending(timer))
 462                 return 1;
 463
 464         cpu = get_cpu();
 465         vq = &per_cpu(virt_cpu_timer, cpu);
 466
 467         /* disable interrupts before test if timer is pending */
 468         spin_lock_irqsave(&vq->lock, flags);
 469
 470         /* if timer isn't pending add it on the current CPU */
 471         if (!vtimer_pending(timer)) {
 472                 spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 473
 474                 if (periodic)
 475                         timer->interval = expires;
 476                 else
 477                         timer->interval = 0;
 478                 timer->expires = expires;
 479                 timer->cpu = cpu;
 480                 internal_add_vtimer(timer);
 481                 return 0;
 482         }
 483
 484         /* check if we run on the right CPU */
 485         BUG_ON(timer->cpu != cpu);
 486
 487         list_del_init(&timer->entry);
 488         timer->expires = expires;
 489         if (periodic)
 490                 timer->interval = expires;
 491
 492         /* the timer can't expire anymore so we can release the lock */
 493         spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 494         internal_add_vtimer(timer);
 495         return 1;
 496 }
 497
 498 /*
 499  * If we change a pending timer the function must be called on the CPU
 500  * where the timer is running on.
 501  *
 502  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 503  */
 504 int mod_virt_timer(struct vtimer_list *timer, __u64 expires)
 505 {
 506         return __mod_vtimer(timer, expires, 0);
 507 }
 508 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer);
 509
 510 /*
 511  * If we change a pending timer the function must be called on the CPU
 512  * where the timer is running on.
 513  *
 514  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 515  */
 516 int mod_virt_timer_periodic(struct vtimer_list *timer, __u64 expires)
 517 {
 518         return __mod_vtimer(timer, expires, 1);
 519 }
 520 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer_periodic);
 521
 522 /*
 523  * delete a virtual timer
 524  *
 525  * returns whether the deleted timer was pending (1) or not (0)
 526  */
 527 int del_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 528 {
 529         unsigned long flags;
 530         struct vtimer_queue *vq;
 531
 532         /* check if timer is pending */
 533         if (!vtimer_pending(timer))
 534                 return 0;
 535
 536         vq = &per_cpu(virt_cpu_timer, timer->cpu);
 537         spin_lock_irqsave(&vq->lock, flags);
 538
 539         /* we don't interrupt a running timer, just let it expire! */
 540         list_del_init(&timer->entry);
 541
 542         spin_unlock_irqrestore(&vq->lock, flags);
 543         return 1;
 544 }
 545 EXPORT_SYMBOL(del_virt_timer);
 546
 547 /*
 548  * Start the virtual CPU timer on the current CPU.
 549  */
 550 void init_cpu_vtimer(void)
 551 {
 552         struct vtimer_queue *vq;
 553
 554         /* initialize per cpu vtimer structure */
 555         vq = &__get_cpu_var(virt_cpu_timer);
 556         INIT_LIST_HEAD(&vq->list);
 557         spin_lock_init(&vq->lock);
 558
 559         /* enable cpu timer interrupts */
 560         __ctl_set_bit(0,10);
 561 }
 562
 563 void __init vtime_init(void)
 564 {
 565         /* request the cpu timer external interrupt */
 566         if (register_external_interrupt(0x1005, do_cpu_timer_interrupt))
 567                 panic("Couldn't request external interrupt 0x1005");
 568
 569         /* Enable cpu timer interrupts on the boot cpu. */
 570         init_cpu_vtimer();
 571 }
 572