kernel/sched/idle.c

   1 /*
   2  * Generic entry points for the idle threads and
   3  * implementation of the idle task scheduling class.
   4  *
   5  * (NOTE: these are not related to SCHED_IDLE batch scheduled
   6  *        tasks which are handled in sched/fair.c )
   7  */
   8 #include "sched.h"
   9
  10 #include <trace/events/power.h>
  11
  12 /* Linker adds these: start and end of __cpuidle functions */
  13 extern char __cpuidle_text_start[], __cpuidle_text_end[];
  14
  15 /**
  16  * sched_idle_set_state - Record idle state for the current CPU.
  17  * @idle_state: State to record.
  18  */
  19 void sched_idle_set_state(struct cpuidle_state *idle_state)
  20 {
  21         idle_set_state(this_rq(), idle_state);
  22 }
  23
  24 static int __read_mostly cpu_idle_force_poll;
  25
  26 void cpu_idle_poll_ctrl(bool enable)
  27 {
  28         if (enable) {
  29                 cpu_idle_force_poll++;
  30         } else {
  31                 cpu_idle_force_poll--;
  32                 WARN_ON_ONCE(cpu_idle_force_poll < 0);
  33         }
  34 }
  35
  36 #ifdef CONFIG_GENERIC_IDLE_POLL_SETUP
  37 static int __init cpu_idle_poll_setup(char *__unused)
  38 {
  39         cpu_idle_force_poll = 1;
  40
  41         return 1;
  42 }
  43 __setup("nohlt", cpu_idle_poll_setup);
  44
  45 static int __init cpu_idle_nopoll_setup(char *__unused)
  46 {
  47         cpu_idle_force_poll = 0;
  48
  49         return 1;
  50 }
  51 __setup("hlt", cpu_idle_nopoll_setup);
  52 #endif
  53
  54 static noinline int __cpuidle cpu_idle_poll(void)
  55 {
  56         rcu_idle_enter();
  57         trace_cpu_idle_rcuidle(0, smp_processor_id());
  58         local_irq_enable();
  59         stop_critical_timings();
  60
  61         while (!tif_need_resched() &&
  62                 (cpu_idle_force_poll || tick_check_broadcast_expired()))
  63                 cpu_relax();
  64         start_critical_timings();
  65         trace_cpu_idle_rcuidle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
  66         rcu_idle_exit();
  67
  68         return 1;
  69 }
  70
  71 /* Weak implementations for optional arch specific functions */
  72 void __weak arch_cpu_idle_prepare(void) { }
  73 void __weak arch_cpu_idle_enter(void) { }
  74 void __weak arch_cpu_idle_exit(void) { }
  75 void __weak arch_cpu_idle_dead(void) { }
  76 void __weak arch_cpu_idle(void)
  77 {
  78         cpu_idle_force_poll = 1;
  79         local_irq_enable();
  80 }
  81
  82 /**
  83  * default_idle_call - Default CPU idle routine.
  84  *
  85  * To use when the cpuidle framework cannot be used.
  86  */
  87 void __cpuidle default_idle_call(void)
  88 {
  89         if (current_clr_polling_and_test()) {
  90                 local_irq_enable();
  91         } else {
  92                 stop_critical_timings();
  93                 arch_cpu_idle();
  94                 start_critical_timings();
  95         }
  96 }
  97
  98 static int call_cpuidle(struct cpuidle_driver *drv, struct cpuidle_device *dev,
  99                       int next_state)
 100 {
 101         /*
 102          * The idle task must be scheduled, it is pointless to go to idle, just
 103          * update no idle residency and return.
 104          */
 105         if (current_clr_polling_and_test()) {
 106                 dev->last_residency = 0;
 107                 local_irq_enable();
 108                 return -EBUSY;
 109         }
 110
 111         /*
 112          * Enter the idle state previously returned by the governor decision.
 113          * This function will block until an interrupt occurs and will take
 114          * care of re-enabling the local interrupts
 115          */
 116         return cpuidle_enter(drv, dev, next_state);
 117 }
 118
 119 /**
 120  * cpuidle_idle_call - the main idle function
 121  *
 122  * NOTE: no locks or semaphores should be used here
 123  *
 124  * On archs that support TIF_POLLING_NRFLAG, is called with polling
 125  * set, and it returns with polling set.  If it ever stops polling, it
 126  * must clear the polling bit.
 127  */
 128 static void cpuidle_idle_call(void)
 129 {
 130         struct cpuidle_device *dev = cpuidle_get_device();
 131         struct cpuidle_driver *drv = cpuidle_get_cpu_driver(dev);
 132         int next_state, entered_state;
 133
 134         /*
 135          * Check if the idle task must be rescheduled. If it is the
 136          * case, exit the function after re-enabling the local irq.
 137          */
 138         if (need_resched()) {
 139                 local_irq_enable();
 140                 return;
 141         }
 142
 143         /*
 144          * The RCU framework needs to be told that we are entering an idle
 145          * section, so no more rcu read side critical sections and one more
 146          * step to the grace period
 147          */
 148
 149         if (cpuidle_not_available(drv, dev)) {
 150                 tick_nohz_idle_stop_tick();
 151                 rcu_idle_enter();
 152
 153                 default_idle_call();
 154                 goto exit_idle;
 155         }
 156
 157         /*
 158          * Suspend-to-idle ("s2idle") is a system state in which all user space
 159          * has been frozen, all I/O devices have been suspended and the only
 160          * activity happens here and in iterrupts (if any).  In that case bypass
 161          * the cpuidle governor and go stratight for the deepest idle state
 162          * available.  Possibly also suspend the local tick and the entire
 163          * timekeeping to prevent timer interrupts from kicking us out of idle
 164          * until a proper wakeup interrupt happens.
 165          */
 166
 167         if (idle_should_enter_s2idle() || dev->use_deepest_state) {
 168                 if (idle_should_enter_s2idle()) {
 169                         rcu_idle_enter();
 170
 171                         entered_state = cpuidle_enter_s2idle(drv, dev);
 172                         if (entered_state > 0) {
 173                                 local_irq_enable();
 174                                 goto exit_idle;
 175                         }
 176
 177                         rcu_idle_exit();
 178                 }
 179
 180                 tick_nohz_idle_stop_tick();
 181                 rcu_idle_enter();
 182
 183                 next_state = cpuidle_find_deepest_state(drv, dev);
 184                 call_cpuidle(drv, dev, next_state);
 185         } else {
 186                 tick_nohz_idle_stop_tick();
 187                 rcu_idle_enter();
 188
 189                 /*
 190                  * Ask the cpuidle framework to choose a convenient idle state.
 191                  */
 192                 next_state = cpuidle_select(drv, dev);
 193                 entered_state = call_cpuidle(drv, dev, next_state);
 194                 /*
 195                  * Give the governor an opportunity to reflect on the outcome
 196                  */
 197                 cpuidle_reflect(dev, entered_state);
 198         }
 199
 200 exit_idle:
 201         __current_set_polling();
 202
 203         /*
 204          * It is up to the idle functions to reenable local interrupts
 205          */
 206         if (WARN_ON_ONCE(irqs_disabled()))
 207                 local_irq_enable();
 208
 209         rcu_idle_exit();
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Generic idle loop implementation
 214  *
 215  * Called with polling cleared.
 216  */
 217 static void do_idle(void)
 218 {
 219         int cpu = smp_processor_id();
 220         /*
 221          * If the arch has a polling bit, we maintain an invariant:
 222          *
 223          * Our polling bit is clear if we're not scheduled (i.e. if rq->curr !=
 224          * rq->idle). This means that, if rq->idle has the polling bit set,
 225          * then setting need_resched is guaranteed to cause the CPU to
 226          * reschedule.
 227          */
 228
 229         __current_set_polling();
 230         tick_nohz_idle_enter();
 231
 232         while (!need_resched()) {
 233                 check_pgt_cache();
 234                 rmb();
 235
 236                 if (cpu_is_offline(cpu)) {
 237                         tick_nohz_idle_stop_tick_protected();
 238                         cpuhp_report_idle_dead();
 239                         arch_cpu_idle_dead();
 240                 }
 241
 242                 local_irq_disable();
 243                 arch_cpu_idle_enter();
 244
 245                 /*
 246                  * In poll mode we reenable interrupts and spin. Also if we
 247                  * detected in the wakeup from idle path that the tick
 248                  * broadcast device expired for us, we don't want to go deep
 249                  * idle as we know that the IPI is going to arrive right away.
 250                  */
 251                 if (cpu_idle_force_poll || tick_check_broadcast_expired()) {
 252                         tick_nohz_idle_restart_tick();
 253                         cpu_idle_poll();
 254                 } else {
 255                         cpuidle_idle_call();
 256                 }
 257                 arch_cpu_idle_exit();
 258         }
 259
 260         /*
 261          * Since we fell out of the loop above, we know TIF_NEED_RESCHED must
 262          * be set, propagate it into PREEMPT_NEED_RESCHED.
 263          *
 264          * This is required because for polling idle loops we will not have had
 265          * an IPI to fold the state for us.
 266          */
 267         preempt_set_need_resched();
 268         tick_nohz_idle_exit();
 269         __current_clr_polling();
 270
 271         /*
 272          * We promise to call sched_ttwu_pending() and reschedule if
 273          * need_resched() is set while polling is set. That means that clearing
 274          * polling needs to be visible before doing these things.
 275          */
 276         smp_mb__after_atomic();
 277
 278         sched_ttwu_pending();
 279         schedule_idle();
 280
 281         if (unlikely(klp_patch_pending(current)))
 282                 klp_update_patch_state(current);
 283 }
 284
 285 bool cpu_in_idle(unsigned long pc)
 286 {
 287         return pc >= (unsigned long)__cpuidle_text_start &&
 288                 pc < (unsigned long)__cpuidle_text_end;
 289 }
 290
 291 struct idle_timer {
 292         struct hrtimer timer;
 293         int done;
 294 };
 295
 296 static enum hrtimer_restart idle_inject_timer_fn(struct hrtimer *timer)
 297 {
 298         struct idle_timer *it = container_of(timer, struct idle_timer, timer);
 299
 300         WRITE_ONCE(it->done, 1);
 301         set_tsk_need_resched(current);
 302
 303         return HRTIMER_NORESTART;
 304 }
 305
 306 void play_idle(unsigned long duration_ms)
 307 {
 308         struct idle_timer it;
 309
 310         /*
 311          * Only FIFO tasks can disable the tick since they don't need the forced
 312          * preemption.
 313          */
 314         WARN_ON_ONCE(current->policy != SCHED_FIFO);
 315         WARN_ON_ONCE(current->nr_cpus_allowed != 1);
 316         WARN_ON_ONCE(!(current->flags & PF_KTHREAD));
 317         WARN_ON_ONCE(!(current->flags & PF_NO_SETAFFINITY));
 318         WARN_ON_ONCE(!duration_ms);
 319
 320         rcu_sleep_check();
 321         preempt_disable();
 322         current->flags |= PF_IDLE;
 323         cpuidle_use_deepest_state(true);
 324
 325         it.done = 0;
 326         hrtimer_init_on_stack(&it.timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
 327         it.timer.function = idle_inject_timer_fn;
 328         hrtimer_start(&it.timer, ms_to_ktime(duration_ms), HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
 329
 330         while (!READ_ONCE(it.done))
 331                 do_idle();
 332
 333         cpuidle_use_deepest_state(false);
 334         current->flags &= ~PF_IDLE;
 335
 336         preempt_fold_need_resched();
 337         preempt_enable();
 338 }
 339 EXPORT_SYMBOL_GPL(play_idle);
 340
 341 void cpu_startup_entry(enum cpuhp_state state)
 342 {
 343         /*
 344          * This #ifdef needs to die, but it's too late in the cycle to
 345          * make this generic (ARM and SH have never invoked the canary
 346          * init for the non boot CPUs!). Will be fixed in 3.11
 347          */
 348 #ifdef CONFIG_X86
 349         /*
 350          * If we're the non-boot CPU, nothing set the stack canary up
 351          * for us. The boot CPU already has it initialized but no harm
 352          * in doing it again. This is a good place for updating it, as
 353          * we wont ever return from this function (so the invalid
 354          * canaries already on the stack wont ever trigger).
 355          */
 356         boot_init_stack_canary();
 357 #endif
 358         arch_cpu_idle_prepare();
 359         cpuhp_online_idle(state);
 360         while (1)
 361                 do_idle();
 362 }
 363
 364 /*
 365  * idle-task scheduling class.
 366  */
 367
 368 #ifdef CONFIG_SMP
 369 static int
 370 select_task_rq_idle(struct task_struct *p, int cpu, int sd_flag, int flags)
 371 {
 372         return task_cpu(p); /* IDLE tasks as never migrated */
 373 }
 374 #endif
 375
 376 /*
 377  * Idle tasks are unconditionally rescheduled:
 378  */
 379 static void check_preempt_curr_idle(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
 380 {
 381         resched_curr(rq);
 382 }
 383
 384 static struct task_struct *
 385 pick_next_task_idle(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
 386 {
 387         put_prev_task(rq, prev);
 388         update_idle_core(rq);
 389         schedstat_inc(rq->sched_goidle);
 390
 391         return rq->idle;
 392 }
 393
 394 /*
 395  * It is not legal to sleep in the idle task - print a warning
 396  * message if some code attempts to do it:
 397  */
 398 static void
 399 dequeue_task_idle(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
 400 {
 401         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
 402         printk(KERN_ERR "bad: scheduling from the idle thread!\n");
 403         dump_stack();
 404         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
 405 }
 406
 407 static void put_prev_task_idle(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
 408 {
 409 }
 410
 411 /*
 412  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
 413  *
 414  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
 415  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
 416  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
 417  * parameters.
 418  */
 419 static void task_tick_idle(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
 420 {
 421 }
 422
 423 static void set_curr_task_idle(struct rq *rq)
 424 {
 425 }
 426
 427 static void switched_to_idle(struct rq *rq, struct task_struct *p)
 428 {
 429         BUG();
 430 }
 431
 432 static void
 433 prio_changed_idle(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
 434 {
 435         BUG();
 436 }
 437
 438 static unsigned int get_rr_interval_idle(struct rq *rq, struct task_struct *task)
 439 {
 440         return 0;
 441 }
 442
 443 static void update_curr_idle(struct rq *rq)
 444 {
 445 }
 446
 447 /*
 448  * Simple, special scheduling class for the per-CPU idle tasks:
 449  */
 450 const struct sched_class idle_sched_class = {
 451         /* .next is NULL */
 452         /* no enqueue/yield_task for idle tasks */
 453
 454         /* dequeue is not valid, we print a debug message there: */
 455         .dequeue_task           = dequeue_task_idle,
 456
 457         .check_preempt_curr     = check_preempt_curr_idle,
 458
 459         .pick_next_task         = pick_next_task_idle,
 460         .put_prev_task          = put_prev_task_idle,
 461
 462 #ifdef CONFIG_SMP
 463         .select_task_rq         = select_task_rq_idle,
 464         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
 465 #endif
 466
 467         .set_curr_task          = set_curr_task_idle,
 468         .task_tick              = task_tick_idle,
 469
 470         .get_rr_interval        = get_rr_interval_idle,
 471
 472         .prio_changed           = prio_changed_idle,
 473         .switched_to            = switched_to_idle,
 474         .update_curr            = update_curr_idle,
 475 };