b96559cb96a52153e27513a4fb7940e0fbfae8af
[linux-2.6.git] / kernel / sched_clock.c
1 /*
2  * sched_clock for unstable cpu clocks
3  *
4  *  Copyright (C) 2008 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
5  *
6  *  Updates and enhancements:
7  *    Copyright (C) 2008 Red Hat, Inc. Steven Rostedt <srostedt@redhat.com>
8  *
9  * Based on code by:
10  *   Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
11  *   Guillaume Chazarain <guichaz@gmail.com>
12  *
13  * Create a semi stable clock from a mixture of other events, including:
14  *  - gtod
15  *  - jiffies
16  *  - sched_clock()
17  *  - explicit idle events
18  *
19  * We use gtod as base and the unstable clock deltas. The deltas are filtered,
20  * making it monotonic and keeping it within an expected window.  This window
21  * is set up using jiffies.
22  *
23  * Furthermore, explicit sleep and wakeup hooks allow us to account for time
24  * that is otherwise invisible (TSC gets stopped).
25  *
26  * The clock: sched_clock_cpu() is monotonic per cpu, and should be somewhat
27  * consistent between cpus (never more than 1 jiffies difference).
28  */
29 #include <linux/sched.h>
30 #include <linux/percpu.h>
31 #include <linux/spinlock.h>
32 #include <linux/ktime.h>
33 #include <linux/module.h>
34
35 /*
36  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
37  * This is default implementation.
38  * Architectures and sub-architectures can override this.
39  */
40 unsigned long long __attribute__((weak)) sched_clock(void)
41 {
42         return (unsigned long long)jiffies * (NSEC_PER_SEC / HZ);
43 }
44
45 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
46
47 struct sched_clock_data {
48         /*
49          * Raw spinlock - this is a special case: this might be called
50          * from within instrumentation code so we dont want to do any
51          * instrumentation ourselves.
52          */
53         raw_spinlock_t          lock;
54
55         unsigned long           tick_jiffies;
56         u64                     prev_raw;
57         u64                     tick_raw;
58         u64                     tick_gtod;
59         u64                     clock;
60 };
61
62 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct sched_clock_data, sched_clock_data);
63
64 static inline struct sched_clock_data *this_scd(void)
65 {
66         return &__get_cpu_var(sched_clock_data);
67 }
68
69 static inline struct sched_clock_data *cpu_sdc(int cpu)
70 {
71         return &per_cpu(sched_clock_data, cpu);
72 }
73
74 static __read_mostly int sched_clock_running;
75
76 void sched_clock_init(void)
77 {
78         u64 ktime_now = ktime_to_ns(ktime_get());
79         unsigned long now_jiffies = jiffies;
80         int cpu;
81
82         for_each_possible_cpu(cpu) {
83                 struct sched_clock_data *scd = cpu_sdc(cpu);
84
85                 scd->lock = (raw_spinlock_t)__RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED;
86                 scd->tick_jiffies = now_jiffies;
87                 scd->prev_raw = 0;
88                 scd->tick_raw = 0;
89                 scd->tick_gtod = ktime_now;
90                 scd->clock = ktime_now;
91         }
92
93         sched_clock_running = 1;
94 }
95
96 /*
97  * update the percpu scd from the raw @now value
98  *
99  *  - filter out backward motion
100  *  - use jiffies to generate a min,max window to clip the raw values
101  */
102 static void __update_sched_clock(struct sched_clock_data *scd, u64 now)
103 {
104         unsigned long now_jiffies = jiffies;
105         long delta_jiffies = now_jiffies - scd->tick_jiffies;
106         u64 clock = scd->clock;
107         u64 min_clock, max_clock;
108         s64 delta = now - scd->prev_raw;
109
110         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
111         min_clock = scd->tick_gtod + delta_jiffies * TICK_NSEC;
112
113         if (unlikely(delta < 0)) {
114                 clock++;
115                 goto out;
116         }
117
118         max_clock = min_clock + TICK_NSEC;
119
120         if (unlikely(clock + delta > max_clock)) {
121                 if (clock < max_clock)
122                         clock = max_clock;
123                 else
124                         clock++;
125         } else {
126                 clock += delta;
127         }
128
129  out:
130         if (unlikely(clock < min_clock))
131                 clock = min_clock;
132
133         scd->prev_raw = now;
134         scd->tick_jiffies = now_jiffies;
135         scd->clock = clock;
136 }
137
138 static void lock_double_clock(struct sched_clock_data *data1,
139                                 struct sched_clock_data *data2)
140 {
141         if (data1 < data2) {
142                 __raw_spin_lock(&data1->lock);
143                 __raw_spin_lock(&data2->lock);
144         } else {
145                 __raw_spin_lock(&data2->lock);
146                 __raw_spin_lock(&data1->lock);
147         }
148 }
149
150 u64 sched_clock_cpu(int cpu)
151 {
152         struct sched_clock_data *scd = cpu_sdc(cpu);
153         u64 now, clock;
154
155         if (unlikely(!sched_clock_running))
156                 return 0ull;
157
158         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
159         now = sched_clock();
160
161         if (cpu != raw_smp_processor_id()) {
162                 /*
163                  * in order to update a remote cpu's clock based on our
164                  * unstable raw time rebase it against:
165                  *   tick_raw           (offset between raw counters)
166                  *   tick_gotd          (tick offset between cpus)
167                  */
168                 struct sched_clock_data *my_scd = this_scd();
169
170                 lock_double_clock(scd, my_scd);
171
172                 now += scd->tick_raw - my_scd->tick_raw;
173                 now += my_scd->tick_gtod - scd->tick_gtod;
174
175                 __raw_spin_unlock(&my_scd->lock);
176         } else {
177                 __raw_spin_lock(&scd->lock);
178         }
179
180         __update_sched_clock(scd, now);
181         clock = scd->clock;
182
183         __raw_spin_unlock(&scd->lock);
184
185         return clock;
186 }
187
188 void sched_clock_tick(void)
189 {
190         struct sched_clock_data *scd = this_scd();
191         u64 now, now_gtod;
192
193         if (unlikely(!sched_clock_running))
194                 return;
195
196         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
197
198         now_gtod = ktime_to_ns(ktime_get());
199         now = sched_clock();
200
201         __raw_spin_lock(&scd->lock);
202         __update_sched_clock(scd, now);
203         /*
204          * update tick_gtod after __update_sched_clock() because that will
205          * already observe 1 new jiffy; adding a new tick_gtod to that would
206          * increase the clock 2 jiffies.
207          */
208         scd->tick_raw = now;
209         scd->tick_gtod = now_gtod;
210         __raw_spin_unlock(&scd->lock);
211 }
212
213 /*
214  * We are going deep-idle (irqs are disabled):
215  */
216 void sched_clock_idle_sleep_event(void)
217 {
218         sched_clock_cpu(smp_processor_id());
219 }
220 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_clock_idle_sleep_event);
221
222 /*
223  * We just idled delta nanoseconds (called with irqs disabled):
224  */
225 void sched_clock_idle_wakeup_event(u64 delta_ns)
226 {
227         struct sched_clock_data *scd = this_scd();
228         u64 now = sched_clock();
229
230         /*
231          * Override the previous timestamp and ignore all
232          * sched_clock() deltas that occured while we idled,
233          * and use the PM-provided delta_ns to advance the
234          * rq clock:
235          */
236         __raw_spin_lock(&scd->lock);
237         scd->prev_raw = now;
238         scd->clock += delta_ns;
239         __raw_spin_unlock(&scd->lock);
240
241         touch_softlockup_watchdog();
242 }
243 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_clock_idle_wakeup_event);
244
245 #endif
246
247 unsigned long long cpu_clock(int cpu)
248 {
249         unsigned long long clock;
250         unsigned long flags;
251
252         local_irq_save(flags);
253         clock = sched_clock_cpu(cpu);
254         local_irq_restore(flags);
255
256         return clock;
257 }
258 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_clock);