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/nmi.h>
  21 #include <linux/profile.h>
  22 #include <linux/sched/signal.h>
  23 #include <linux/sched/clock.h>
  24 #include <linux/sched/stat.h>
  25 #include <linux/sched/nohz.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27 #include <linux/irq_work.h>
  28 #include <linux/posix-timers.h>
  29 #include <linux/context_tracking.h>
  30 #include <linux/mm.h>
  31
  32 #include <asm/irq_regs.h>
  33
  34 #include "tick-internal.h"
  35
  36 #include <trace/events/timer.h>
  37
  38 /*
  39  * Per-CPU nohz control structure
  40  */
  41 static DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  42
  43 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  44 {
  45         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  46 }
  47
  48 #if defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || defined(CONFIG_HIGH_RES_TIMERS)
  49 /*
  50  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  51  */
  52 static ktime_t last_jiffies_update;
  53
  54 /*
  55  * Must be called with interrupts disabled !
  56  */
  57 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  58 {
  59         unsigned long ticks = 0;
  60         ktime_t delta;
  61
  62         /*
  63          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  64          */
  65         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  66         if (delta < tick_period)
  67                 return;
  68
  69         /* Reevaluate with jiffies_lock held */
  70         write_seqlock(&jiffies_lock);
  71
  72         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  73         if (delta >= tick_period) {
  74
  75                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  76                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  77                                                 tick_period);
  78
  79                 /* Slow path for long timeouts */
  80                 if (unlikely(delta >= tick_period)) {
  81                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  82
  83                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  84
  85                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  86                                                            incr * ticks);
  87                 }
  88                 do_timer(++ticks);
  89
  90                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  91                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  92         } else {
  93                 write_sequnlock(&jiffies_lock);
  94                 return;
  95         }
  96         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  97         update_wall_time();
  98 }
  99
 100 /*
 101  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
 102  */
 103 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
 104 {
 105         ktime_t period;
 106
 107         write_seqlock(&jiffies_lock);
 108         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 109         if (last_jiffies_update == 0)
 110                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 111         period = last_jiffies_update;
 112         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 113         return period;
 114 }
 115
 116
 117 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 118 {
 119         int cpu = smp_processor_id();
 120
 121 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 122         /*
 123          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 124          * concurrency: This happens only when the CPU in charge went
 125          * into a long sleep. If two CPUs happen to assign themselves to
 126          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 127          * jiffies_lock.
 128          */
 129         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 130             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 131                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 132 #endif
 133
 134         /* Check, if the jiffies need an update */
 135         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 136                 tick_do_update_jiffies64(now);
 137 }
 138
 139 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 140 {
 141 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 142         /*
 143          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 144          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 145          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 146          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 147          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 148          * when we go busy again does not account too much ticks.
 149          */
 150         if (ts->tick_stopped) {
 151                 touch_softlockup_watchdog_sched();
 152                 if (is_idle_task(current))
 153                         ts->idle_jiffies++;
 154                 /*
 155                  * In case the current tick fired too early past its expected
 156                  * expiration, make sure we don't bypass the next clock reprogramming
 157                  * to the same deadline.
 158                  */
 159                 ts->next_tick = 0;
 160         }
 161 #endif
 162         update_process_times(user_mode(regs));
 163         profile_tick(CPU_PROFILING);
 164 }
 165 #endif
 166
 167 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 168 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 169 bool tick_nohz_full_running;
 170 static atomic_t tick_dep_mask;
 171
 172 static bool check_tick_dependency(atomic_t *dep)
 173 {
 174         int val = atomic_read(dep);
 175
 176         if (val & TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER) {
 177                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER);
 178                 return true;
 179         }
 180
 181         if (val & TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS) {
 182                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS);
 183                 return true;
 184         }
 185
 186         if (val & TICK_DEP_MASK_SCHED) {
 187                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_SCHED);
 188                 return true;
 189         }
 190
 191         if (val & TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE) {
 192                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE);
 193                 return true;
 194         }
 195
 196         return false;
 197 }
 198
 199 static bool can_stop_full_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 200 {
 201         lockdep_assert_irqs_disabled();
 202
 203         if (unlikely(!cpu_online(cpu)))
 204                 return false;
 205
 206         if (check_tick_dependency(&tick_dep_mask))
 207                 return false;
 208
 209         if (check_tick_dependency(&ts->tick_dep_mask))
 210                 return false;
 211
 212         if (check_tick_dependency(&current->tick_dep_mask))
 213                 return false;
 214
 215         if (check_tick_dependency(&current->signal->tick_dep_mask))
 216                 return false;
 217
 218         return true;
 219 }
 220
 221 static void nohz_full_kick_func(struct irq_work *work)
 222 {
 223         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
 224 }
 225
 226 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 227         .func = nohz_full_kick_func,
 228 };
 229
 230 /*
 231  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
 232  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 233  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
 234  * is NMI safe.
 235  */
 236 static void tick_nohz_full_kick(void)
 237 {
 238         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 239                 return;
 240
 241         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
 246  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 247  */
 248 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
 249 {
 250         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 251                 return;
 252
 253         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 258  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 259  */
 260 static void tick_nohz_full_kick_all(void)
 261 {
 262         int cpu;
 263
 264         if (!tick_nohz_full_running)
 265                 return;
 266
 267         preempt_disable();
 268         for_each_cpu_and(cpu, tick_nohz_full_mask, cpu_online_mask)
 269                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
 270         preempt_enable();
 271 }
 272
 273 static void tick_nohz_dep_set_all(atomic_t *dep,
 274                                   enum tick_dep_bits bit)
 275 {
 276         int prev;
 277
 278         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), dep);
 279         if (!prev)
 280                 tick_nohz_full_kick_all();
 281 }
 282
 283 /*
 284  * Set a global tick dependency. Used by perf events that rely on freq and
 285  * by unstable clock.
 286  */
 287 void tick_nohz_dep_set(enum tick_dep_bits bit)
 288 {
 289         tick_nohz_dep_set_all(&tick_dep_mask, bit);
 290 }
 291
 292 void tick_nohz_dep_clear(enum tick_dep_bits bit)
 293 {
 294         atomic_andnot(BIT(bit), &tick_dep_mask);
 295 }
 296
 297 /*
 298  * Set per-CPU tick dependency. Used by scheduler and perf events in order to
 299  * manage events throttling.
 300  */
 301 void tick_nohz_dep_set_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
 302 {
 303         int prev;
 304         struct tick_sched *ts;
 305
 306         ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
 307
 308         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
 309         if (!prev) {
 310                 preempt_disable();
 311                 /* Perf needs local kick that is NMI safe */
 312                 if (cpu == smp_processor_id()) {
 313                         tick_nohz_full_kick();
 314                 } else {
 315                         /* Remote irq work not NMI-safe */
 316                         if (!WARN_ON_ONCE(in_nmi()))
 317                                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
 318                 }
 319                 preempt_enable();
 320         }
 321 }
 322
 323 void tick_nohz_dep_clear_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
 324 {
 325         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
 326
 327         atomic_andnot(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
 328 }
 329
 330 /*
 331  * Set a per-task tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
 332  * per task timers.
 333  */
 334 void tick_nohz_dep_set_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
 335 {
 336         /*
 337          * We could optimize this with just kicking the target running the task
 338          * if that noise matters for nohz full users.
 339          */
 340         tick_nohz_dep_set_all(&tsk->tick_dep_mask, bit);
 341 }
 342
 343 void tick_nohz_dep_clear_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
 344 {
 345         atomic_andnot(BIT(bit), &tsk->tick_dep_mask);
 346 }
 347
 348 /*
 349  * Set a per-taskgroup tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
 350  * per process timers.
 351  */
 352 void tick_nohz_dep_set_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
 353 {
 354         tick_nohz_dep_set_all(&sig->tick_dep_mask, bit);
 355 }
 356
 357 void tick_nohz_dep_clear_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
 358 {
 359         atomic_andnot(BIT(bit), &sig->tick_dep_mask);
 360 }
 361
 362 /*
 363  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 364  * It might need the tick due to per task/process properties:
 365  * perf events, posix CPU timers, ...
 366  */
 367 void __tick_nohz_task_switch(void)
 368 {
 369         unsigned long flags;
 370         struct tick_sched *ts;
 371
 372         local_irq_save(flags);
 373
 374         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 375                 goto out;
 376
 377         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 378
 379         if (ts->tick_stopped) {
 380                 if (atomic_read(&current->tick_dep_mask) ||
 381                     atomic_read(&current->signal->tick_dep_mask))
 382                         tick_nohz_full_kick();
 383         }
 384 out:
 385         local_irq_restore(flags);
 386 }
 387
 388 /* Get the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 389 void __init tick_nohz_full_setup(cpumask_var_t cpumask)
 390 {
 391         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 392         cpumask_copy(tick_nohz_full_mask, cpumask);
 393         tick_nohz_full_running = true;
 394 }
 395
 396 static int tick_nohz_cpu_down(unsigned int cpu)
 397 {
 398         /*
 399          * The boot CPU handles housekeeping duty (unbound timers,
 400          * workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
 401          * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
 402          */
 403         if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 404                 return -EBUSY;
 405         return 0;
 406 }
 407
 408 static int tick_nohz_init_all(void)
 409 {
 410         int err = -1;
 411
 412 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 413         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 414                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 415                 return err;
 416         }
 417         err = 0;
 418         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 419         tick_nohz_full_running = true;
 420 #endif
 421         return err;
 422 }
 423
 424 void __init tick_nohz_init(void)
 425 {
 426         int cpu, ret;
 427
 428         if (!tick_nohz_full_running) {
 429                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 430                         return;
 431         }
 432
 433         /*
 434          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
 435          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
 436          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
 437          */
 438         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 439                 pr_warn("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't support irq work self-IPIs\n");
 440                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 441                 tick_nohz_full_running = false;
 442                 return;
 443         }
 444
 445         cpu = smp_processor_id();
 446
 447         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 448                 pr_warn("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n",
 449                         cpu);
 450                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 451         }
 452
 453         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 454                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 455
 456         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
 457                                         "kernel/nohz:predown", NULL,
 458                                         tick_nohz_cpu_down);
 459         WARN_ON(ret < 0);
 460         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
 461                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
 462 }
 463 #endif
 464
 465 /*
 466  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 467  */
 468 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 469 /*
 470  * NO HZ enabled ?
 471  */
 472 bool tick_nohz_enabled __read_mostly  = true;
 473 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
 474 /*
 475  * Enable / Disable tickless mode
 476  */
 477 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 478 {
 479         return (kstrtobool(str, &tick_nohz_enabled) == 0);
 480 }
 481
 482 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 483
 484 bool tick_nohz_tick_stopped(void)
 485 {
 486         return __this_cpu_read(tick_cpu_sched.tick_stopped);
 487 }
 488
 489 bool tick_nohz_tick_stopped_cpu(int cpu)
 490 {
 491         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
 492
 493         return ts->tick_stopped;
 494 }
 495
 496 /**
 497  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 498  *
 499  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 500  *
 501  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 502  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 503  * value. We do this unconditionally on any CPU, as we don't know whether the
 504  * CPU, which has the update task assigned is in a long sleep.
 505  */
 506 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 507 {
 508         unsigned long flags;
 509
 510         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 511
 512         local_irq_save(flags);
 513         tick_do_update_jiffies64(now);
 514         local_irq_restore(flags);
 515
 516         touch_softlockup_watchdog_sched();
 517 }
 518
 519 /*
 520  * Updates the per-CPU time idle statistics counters
 521  */
 522 static void
 523 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 524 {
 525         ktime_t delta;
 526
 527         if (ts->idle_active) {
 528                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 529                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 530                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 531                 else
 532                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 533                 ts->idle_entrytime = now;
 534         }
 535
 536         if (last_update_time)
 537                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 538
 539 }
 540
 541 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 542 {
 543         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 544         ts->idle_active = 0;
 545
 546         sched_clock_idle_wakeup_event();
 547 }
 548
 549 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 550 {
 551         ktime_t now = ktime_get();
 552
 553         ts->idle_entrytime = now;
 554         ts->idle_active = 1;
 555         sched_clock_idle_sleep_event();
 556         return now;
 557 }
 558
 559 /**
 560  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a CPU
 561  * @cpu: CPU number to query
 562  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 563  * counters if NULL.
 564  *
 565  * Return the cumulative idle time (since boot) for a given
 566  * CPU, in microseconds.
 567  *
 568  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 569  * and is as accurate as ktime_get() is.
 570  *
 571  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 572  */
 573 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 574 {
 575         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 576         ktime_t now, idle;
 577
 578         if (!tick_nohz_active)
 579                 return -1;
 580
 581         now = ktime_get();
 582         if (last_update_time) {
 583                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 584                 idle = ts->idle_sleeptime;
 585         } else {
 586                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 587                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 588
 589                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 590                 } else {
 591                         idle = ts->idle_sleeptime;
 592                 }
 593         }
 594
 595         return ktime_to_us(idle);
 596
 597 }
 598 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 599
 600 /**
 601  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a CPU
 602  * @cpu: CPU number to query
 603  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 604  * counters if NULL.
 605  *
 606  * Return the cumulative iowait time (since boot) for a given
 607  * CPU, in microseconds.
 608  *
 609  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 610  * and is as accurate as ktime_get() is.
 611  *
 612  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 613  */
 614 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 615 {
 616         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 617         ktime_t now, iowait;
 618
 619         if (!tick_nohz_active)
 620                 return -1;
 621
 622         now = ktime_get();
 623         if (last_update_time) {
 624                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 625                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 626         } else {
 627                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 628                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 629
 630                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 631                 } else {
 632                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 633                 }
 634         }
 635
 636         return ktime_to_us(iowait);
 637 }
 638 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 639
 640 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 641 {
 642         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 643         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 644
 645         /* Forward the time to expire in the future */
 646         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 647
 648         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 649                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 650         else
 651                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 652
 653         /*
 654          * Reset to make sure next tick stop doesn't get fooled by past
 655          * cached clock deadline.
 656          */
 657         ts->next_tick = 0;
 658 }
 659
 660 static inline bool local_timer_softirq_pending(void)
 661 {
 662         return local_softirq_pending() & TIMER_SOFTIRQ;
 663 }
 664
 665 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 666                                          ktime_t now, int cpu)
 667 {
 668         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
 669         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
 670         unsigned long seq, basejiff;
 671         ktime_t tick;
 672
 673         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 674         do {
 675                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 676                 basemono = last_jiffies_update;
 677                 basejiff = jiffies;
 678         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 679         ts->last_jiffies = basejiff;
 680
 681         /*
 682          * Keep the periodic tick, when RCU, architecture or irq_work
 683          * requests it.
 684          * Aside of that check whether the local timer softirq is
 685          * pending. If so its a bad idea to call get_next_timer_interrupt()
 686          * because there is an already expired timer, so it will request
 687          * immeditate expiry, which rearms the hardware timer with a
 688          * minimal delta which brings us back to this place
 689          * immediately. Lather, rinse and repeat...
 690          */
 691         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) || arch_needs_cpu() ||
 692             irq_work_needs_cpu() || local_timer_softirq_pending()) {
 693                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
 694         } else {
 695                 /*
 696                  * Get the next pending timer. If high resolution
 697                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
 698                  * timers into account. If high resolution timers are
 699                  * disabled this also looks at the next expiring
 700                  * hrtimer.
 701                  */
 702                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
 703                 ts->next_timer = next_tmr;
 704                 /* Take the next rcu event into account */
 705                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
 706         }
 707
 708         /*
 709          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
 710          * force prod the timer.
 711          */
 712         delta = next_tick - basemono;
 713         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
 714                 /*
 715                  * Tell the timer code that the base is not idle, i.e. undo
 716                  * the effect of get_next_timer_interrupt():
 717                  */
 718                 timer_clear_idle();
 719                 /*
 720                  * We've not stopped the tick yet, and there's a timer in the
 721                  * next period, so no point in stopping it either, bail.
 722                  */
 723                 if (!ts->tick_stopped) {
 724                         tick = 0;
 725                         goto out;
 726                 }
 727         }
 728
 729         /*
 730          * If this CPU is the one which updates jiffies, then give up
 731          * the assignment and let it be taken by the CPU which runs
 732          * the tick timer next, which might be this CPU as well. If we
 733          * don't drop this here the jiffies might be stale and
 734          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
 735          * was the one which had the do_timer() duty last. If this CPU
 736          * is the one which had the do_timer() duty last, we limit the
 737          * sleep time to the timekeeping max_deferment value.
 738          * Otherwise we can sleep as long as we want.
 739          */
 740         delta = timekeeping_max_deferment();
 741         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 742                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 743                 ts->do_timer_last = 1;
 744         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 745                 delta = KTIME_MAX;
 746                 ts->do_timer_last = 0;
 747         } else if (!ts->do_timer_last) {
 748                 delta = KTIME_MAX;
 749         }
 750
 751         /* Calculate the next expiry time */
 752         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
 753                 expires = basemono + delta;
 754         else
 755                 expires = KTIME_MAX;
 756
 757         expires = min_t(u64, expires, next_tick);
 758         tick = expires;
 759
 760         /* Skip reprogram of event if its not changed */
 761         if (ts->tick_stopped && (expires == ts->next_tick)) {
 762                 /* Sanity check: make sure clockevent is actually programmed */
 763                 if (tick == KTIME_MAX || ts->next_tick == hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer))
 764                         goto out;
 765
 766                 WARN_ON_ONCE(1);
 767                 printk_once("basemono: %llu ts->next_tick: %llu dev->next_event: %llu timer->active: %d timer->expires: %llu\n",
 768                             basemono, ts->next_tick, dev->next_event,
 769                             hrtimer_active(&ts->sched_timer), hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer));
 770         }
 771
 772         /*
 773          * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 774          * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 775          * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 776          * first call we save the current tick time, so we can restart
 777          * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 778          */
 779         if (!ts->tick_stopped) {
 780                 calc_load_nohz_start();
 781                 cpu_load_update_nohz_start();
 782                 quiet_vmstat();
 783
 784                 ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 785                 ts->tick_stopped = 1;
 786                 trace_tick_stop(1, TICK_DEP_MASK_NONE);
 787         }
 788
 789         ts->next_tick = tick;
 790
 791         /*
 792          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
 793          * the tick timer.
 794          */
 795         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
 796                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 797                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 798                 goto out;
 799         }
 800
 801         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick);
 802
 803         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 804                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 805         else
 806                 tick_program_event(tick, 1);
 807 out:
 808         /*
 809          * Update the estimated sleep length until the next timer
 810          * (not only the tick).
 811          */
 812         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 813         return tick;
 814 }
 815
 816 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 817 {
 818         /* Update jiffies first */
 819         tick_do_update_jiffies64(now);
 820         cpu_load_update_nohz_stop();
 821
 822         /*
 823          * Clear the timer idle flag, so we avoid IPIs on remote queueing and
 824          * the clock forward checks in the enqueue path:
 825          */
 826         timer_clear_idle();
 827
 828         calc_load_nohz_stop();
 829         touch_softlockup_watchdog_sched();
 830         /*
 831          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 832          */
 833         ts->tick_stopped  = 0;
 834         ts->idle_exittime = now;
 835
 836         tick_nohz_restart(ts, now);
 837 }
 838
 839 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
 840 {
 841 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 842         int cpu = smp_processor_id();
 843
 844         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 845                 return;
 846
 847         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 848                 return;
 849
 850         if (can_stop_full_tick(cpu, ts))
 851                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 852         else if (ts->tick_stopped)
 853                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 854 #endif
 855 }
 856
 857 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 858 {
 859         /*
 860          * If this CPU is offline and it is the one which updates
 861          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 862          * the CPU which runs the tick timer next. If we don't drop
 863          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 864          * invoked.
 865          */
 866         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 867                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 868                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 869                 /*
 870                  * Make sure the CPU doesn't get fooled by obsolete tick
 871                  * deadline if it comes back online later.
 872                  */
 873                 ts->next_tick = 0;
 874                 return false;
 875         }
 876
 877         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 878                 ts->sleep_length = NSEC_PER_SEC / HZ;
 879                 return false;
 880         }
 881
 882         if (need_resched())
 883                 return false;
 884
 885         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 886                 static int ratelimit;
 887
 888                 if (ratelimit < 10 &&
 889                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 890                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 891                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 892                         ratelimit++;
 893                 }
 894                 return false;
 895         }
 896
 897         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 898                 /*
 899                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 900                  * if there are full dynticks CPUs around
 901                  */
 902                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 903                         return false;
 904                 /*
 905                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 906                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 907                  */
 908                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 909                         return false;
 910         }
 911
 912         return true;
 913 }
 914
 915 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 916 {
 917         ktime_t now, expires;
 918         int cpu = smp_processor_id();
 919
 920         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 921
 922         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 923                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 924
 925                 ts->idle_calls++;
 926
 927                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 928                 if (expires > 0LL) {
 929                         ts->idle_sleeps++;
 930                         ts->idle_expires = expires;
 931                 }
 932
 933                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped) {
 934                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 935                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 936                 }
 937         }
 938 }
 939
 940 /**
 941  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 942  *
 943  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 944  * Called when we start the idle loop.
 945  *
 946  * The arch is responsible of calling:
 947  *
 948  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 949  *  to sleep.
 950  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 951  */
 952 void tick_nohz_idle_enter(void)
 953 {
 954         struct tick_sched *ts;
 955
 956         lockdep_assert_irqs_enabled();
 957
 958         local_irq_disable();
 959
 960         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 961         ts->inidle = 1;
 962         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 963
 964         local_irq_enable();
 965 }
 966
 967 /**
 968  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 969  *
 970  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 971  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 972  * an RCU callback, etc...
 973  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 974  */
 975 void tick_nohz_irq_exit(void)
 976 {
 977         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 978
 979         if (ts->inidle)
 980                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 981         else
 982                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
 983 }
 984
 985 /**
 986  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 987  *
 988  * Called from power state control code with interrupts disabled
 989  */
 990 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 991 {
 992         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 993
 994         return ts->sleep_length;
 995 }
 996
 997 /**
 998  * tick_nohz_get_idle_calls_cpu - return the current idle calls counter value
 999  * for a particular CPU.
1000  *
1001  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
1002  */
1003 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls_cpu(int cpu)
1004 {
1005         struct tick_sched *ts = tick_get_tick_sched(cpu);
1006
1007         return ts->idle_calls;
1008 }
1009
1010 /**
1011  * tick_nohz_get_idle_calls - return the current idle calls counter value
1012  *
1013  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
1014  */
1015 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls(void)
1016 {
1017         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1018
1019         return ts->idle_calls;
1020 }
1021
1022 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
1023 {
1024 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
1025         unsigned long ticks;
1026
1027         if (vtime_accounting_cpu_enabled())
1028                 return;
1029         /*
1030          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
1031          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
1032          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
1033          */
1034         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
1035         /*
1036          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
1037          */
1038         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
1039                 account_idle_ticks(ticks);
1040 #endif
1041 }
1042
1043 /**
1044  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
1045  *
1046  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
1047  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
1048  * can use RCU again after this function is called.
1049  */
1050 void tick_nohz_idle_exit(void)
1051 {
1052         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1053         ktime_t now;
1054
1055         local_irq_disable();
1056
1057         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
1058
1059         ts->inidle = 0;
1060
1061         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
1062                 now = ktime_get();
1063
1064         if (ts->idle_active)
1065                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1066
1067         if (ts->tick_stopped) {
1068                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
1069                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
1070         }
1071
1072         local_irq_enable();
1073 }
1074
1075 /*
1076  * The nohz low res interrupt handler
1077  */
1078 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
1079 {
1080         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1081         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1082         ktime_t now = ktime_get();
1083
1084         dev->next_event = KTIME_MAX;
1085
1086         tick_sched_do_timer(now);
1087         tick_sched_handle(ts, regs);
1088
1089         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
1090         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1091                 return;
1092
1093         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1094         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1095 }
1096
1097 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
1098 {
1099         if (!tick_nohz_enabled)
1100                 return;
1101         ts->nohz_mode = mode;
1102         /* One update is enough */
1103         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
1104                 timers_update_nohz();
1105 }
1106
1107 /**
1108  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
1109  */
1110 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
1111 {
1112         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1113         ktime_t next;
1114
1115         if (!tick_nohz_enabled)
1116                 return;
1117
1118         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
1119                 return;
1120
1121         /*
1122          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
1123          * hrtimer_forward with the highres code.
1124          */
1125         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1126         /* Get the next period */
1127         next = tick_init_jiffy_update();
1128
1129         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1130         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
1131         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1132         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
1133 }
1134
1135 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1136 {
1137         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1138         ktime_t now;
1139
1140         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1141                 return;
1142         now = ktime_get();
1143         if (ts->idle_active)
1144                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1145         if (ts->tick_stopped)
1146                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1147 }
1148
1149 #else
1150
1151 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1152 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1153 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1154
1155 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1156
1157 /*
1158  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1159  */
1160 void tick_irq_enter(void)
1161 {
1162         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1163         tick_nohz_irq_enter();
1164 }
1165
1166 /*
1167  * High resolution timer specific code
1168  */
1169 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1170 /*
1171  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1172  * Called with interrupts disabled.
1173  */
1174 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1175 {
1176         struct tick_sched *ts =
1177                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1178         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1179         ktime_t now = ktime_get();
1180
1181         tick_sched_do_timer(now);
1182
1183         /*
1184          * Do not call, when we are not in irq context and have
1185          * no valid regs pointer
1186          */
1187         if (regs)
1188                 tick_sched_handle(ts, regs);
1189         else
1190                 ts->next_tick = 0;
1191
1192         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1193         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1194                 return HRTIMER_NORESTART;
1195
1196         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1197
1198         return HRTIMER_RESTART;
1199 }
1200
1201 static int sched_skew_tick;
1202
1203 static int __init skew_tick(char *str)
1204 {
1205         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1206
1207         return 0;
1208 }
1209 early_param("skew_tick", skew_tick);
1210
1211 /**
1212  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1213  */
1214 void tick_setup_sched_timer(void)
1215 {
1216         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1217         ktime_t now = ktime_get();
1218
1219         /*
1220          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1221          */
1222         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1223         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1224
1225         /* Get the next period (per-CPU) */
1226         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1227
1228         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1229         if (sched_skew_tick) {
1230                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1231                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1232                 offset *= smp_processor_id();
1233                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1234         }
1235
1236         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1237         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1238         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1239 }
1240 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1241
1242 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1243 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1244 {
1245         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1246
1247 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1248         if (ts->sched_timer.base)
1249                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1250 # endif
1251
1252         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1253 }
1254 #endif
1255
1256 /**
1257  * Async notification about clocksource changes
1258  */
1259 void tick_clock_notify(void)
1260 {
1261         int cpu;
1262
1263         for_each_possible_cpu(cpu)
1264                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1265 }
1266
1267 /*
1268  * Async notification about clock event changes
1269  */
1270 void tick_oneshot_notify(void)
1271 {
1272         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1273
1274         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1275 }
1276
1277 /**
1278  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1279  *
1280  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1281  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1282  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1283  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1284  */
1285 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1286 {
1287         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1288
1289         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1290                 return 0;
1291
1292         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1293                 return 0;
1294
1295         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1296                 return 0;
1297
1298         if (!allow_nohz)
1299                 return 1;
1300
1301         tick_nohz_switch_to_nohz();
1302         return 0;
1303 }