Merge branch 'x86/pebs' into x86-v28-for-linus-phase1
[linux-2.6] / 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                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
80                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
81         }
82         write_sequnlock(&xtime_lock);
83 }
84
85 /*
86  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
87  */
88 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
89 {
90         ktime_t period;
91
92         write_seqlock(&xtime_lock);
93         /* Did we start the jiffies update yet ? */
94         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
95                 last_jiffies_update = tick_next_period;
96         period = last_jiffies_update;
97         write_sequnlock(&xtime_lock);
98         return period;
99 }
100
101 /*
102  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
103  */
104 #ifdef CONFIG_NO_HZ
105 /*
106  * NO HZ enabled ?
107  */
108 static int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
109
110 /*
111  * Enable / Disable tickless mode
112  */
113 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
114 {
115         if (!strcmp(str, "off"))
116                 tick_nohz_enabled = 0;
117         else if (!strcmp(str, "on"))
118                 tick_nohz_enabled = 1;
119         else
120                 return 0;
121         return 1;
122 }
123
124 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
125
126 /**
127  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
128  *
129  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
130  *
131  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
132  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
133  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
134  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
135  */
136 void tick_nohz_update_jiffies(void)
137 {
138         int cpu = smp_processor_id();
139         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
140         unsigned long flags;
141         ktime_t now;
142
143         if (!ts->tick_stopped)
144                 return;
145
146         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
147         now = ktime_get();
148         ts->idle_waketime = now;
149
150         local_irq_save(flags);
151         tick_do_update_jiffies64(now);
152         local_irq_restore(flags);
153
154         touch_softlockup_watchdog();
155 }
156
157 void tick_nohz_stop_idle(int cpu)
158 {
159         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
160
161         if (ts->idle_active) {
162                 ktime_t now, delta;
163                 now = ktime_get();
164                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
165                 ts->idle_lastupdate = now;
166                 ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
167                 ts->idle_active = 0;
168
169                 sched_clock_idle_wakeup_event(0);
170         }
171 }
172
173 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
174 {
175         ktime_t now, delta;
176
177         now = ktime_get();
178         if (ts->idle_active) {
179                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
180                 ts->idle_lastupdate = now;
181                 ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
182         }
183         ts->idle_entrytime = now;
184         ts->idle_active = 1;
185         sched_clock_idle_sleep_event();
186         return now;
187 }
188
189 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
190 {
191         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
192
193         *last_update_time = ktime_to_us(ts->idle_lastupdate);
194         return ktime_to_us(ts->idle_sleeptime);
195 }
196
197 /**
198  * tick_nohz_stop_sched_tick - stop the idle tick from the idle task
199  *
200  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
201  * Called either from the idle loop or from irq_exit() when an idle period was
202  * just interrupted by an interrupt which did not cause a reschedule.
203  */
204 void tick_nohz_stop_sched_tick(int inidle)
205 {
206         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies, flags;
207         struct tick_sched *ts;
208         ktime_t last_update, expires, now;
209         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
210         int cpu;
211
212         local_irq_save(flags);
213
214         cpu = smp_processor_id();
215         ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
216         now = tick_nohz_start_idle(ts);
217
218         /*
219          * If this cpu is offline and it is the one which updates
220          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
221          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
222          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
223          * invoked.
224          */
225         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
226                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
227                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
228         }
229
230         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
231                 goto end;
232
233         if (!inidle && !ts->inidle)
234                 goto end;
235
236         ts->inidle = 1;
237
238         if (need_resched())
239                 goto end;
240
241         if (unlikely(local_softirq_pending())) {
242                 static int ratelimit;
243
244                 if (ratelimit < 10) {
245                         printk(KERN_ERR "NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
246                                local_softirq_pending());
247                         ratelimit++;
248                 }
249                 goto end;
250         }
251
252         ts->idle_calls++;
253         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
254         do {
255                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
256                 last_update = last_jiffies_update;
257                 last_jiffies = jiffies;
258         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
259
260         /* Get the next timer wheel timer */
261         next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
262         delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
263
264         if (rcu_needs_cpu(cpu))
265                 delta_jiffies = 1;
266         /*
267          * Do not stop the tick, if we are only one off
268          * or if the cpu is required for rcu
269          */
270         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies == 1)
271                 goto out;
272
273         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
274         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
275
276                 if (delta_jiffies > 1)
277                         cpu_set(cpu, nohz_cpu_mask);
278                 /*
279                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
280                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
281                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
282                  * first call we save the current tick time, so we can restart
283                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
284                  */
285                 if (!ts->tick_stopped) {
286                         if (select_nohz_load_balancer(1)) {
287                                 /*
288                                  * sched tick not stopped!
289                                  */
290                                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
291                                 goto out;
292                         }
293
294                         ts->idle_tick = ts->sched_timer.expires;
295                         ts->tick_stopped = 1;
296                         ts->idle_jiffies = last_jiffies;
297                         rcu_enter_nohz();
298                 }
299
300                 /*
301                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
302                  * give up the assignment and let it be taken by the
303                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
304                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
305                  * jiffies might be stale and do_timer() never
306                  * invoked.
307                  */
308                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
309                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
310
311                 ts->idle_sleeps++;
312
313                 /*
314                  * delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals that
315                  * there is no timer pending or at least extremly far
316                  * into the future (12 days for HZ=1000). In this case
317                  * we simply stop the tick timer:
318                  */
319                 if (unlikely(delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
320                         ts->idle_expires.tv64 = KTIME_MAX;
321                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
322                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
323                         goto out;
324                 }
325
326                 /*
327                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
328                  * timer
329                  */
330                 expires = ktime_add_ns(last_update, tick_period.tv64 *
331                                        delta_jiffies);
332                 ts->idle_expires = expires;
333
334                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
335                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
336                                       HRTIMER_MODE_ABS);
337                         /* Check, if the timer was already in the past */
338                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
339                                 goto out;
340                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
341                                 goto out;
342                 /*
343                  * We are past the event already. So we crossed a
344                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
345                  * softirq.
346                  */
347                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
348                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
349         }
350         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
351 out:
352         ts->next_jiffies = next_jiffies;
353         ts->last_jiffies = last_jiffies;
354         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
355 end:
356         local_irq_restore(flags);
357 }
358
359 /**
360  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
361  *
362  * Called from power state control code with interrupts disabled
363  */
364 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
365 {
366         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
367
368         return ts->sleep_length;
369 }
370
371 /**
372  * tick_nohz_restart_sched_tick - restart the idle tick from the idle task
373  *
374  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
375  */
376 void tick_nohz_restart_sched_tick(void)
377 {
378         int cpu = smp_processor_id();
379         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
380         unsigned long ticks;
381         ktime_t now;
382
383         local_irq_disable();
384         tick_nohz_stop_idle(cpu);
385
386         if (!ts->inidle || !ts->tick_stopped) {
387                 ts->inidle = 0;
388                 local_irq_enable();
389                 return;
390         }
391
392         ts->inidle = 0;
393
394         rcu_exit_nohz();
395
396         /* Update jiffies first */
397         select_nohz_load_balancer(0);
398         now = ktime_get();
399         tick_do_update_jiffies64(now);
400         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
401
402         /*
403          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
404          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
405          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
406          */
407         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
408         /*
409          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
410          */
411         if (ticks && ticks < LONG_MAX) {
412                 add_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
413                 account_system_time(current, HARDIRQ_OFFSET,
414                                     jiffies_to_cputime(ticks));
415                 sub_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
416         }
417
418         touch_softlockup_watchdog();
419         /*
420          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
421          */
422         ts->tick_stopped  = 0;
423         ts->idle_exittime = now;
424         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
425         ts->sched_timer.expires = ts->idle_tick;
426
427         while (1) {
428                 /* Forward the time to expire in the future */
429                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
430
431                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
432                         hrtimer_start(&ts->sched_timer,
433                                       ts->sched_timer.expires,
434                                       HRTIMER_MODE_ABS);
435                         /* Check, if the timer was already in the past */
436                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
437                                 break;
438                 } else {
439                         if (!tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0))
440                                 break;
441                 }
442                 /* Update jiffies and reread time */
443                 tick_do_update_jiffies64(now);
444                 now = ktime_get();
445         }
446         local_irq_enable();
447 }
448
449 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
450 {
451         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
452         return tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0);
453 }
454
455 /*
456  * The nohz low res interrupt handler
457  */
458 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
459 {
460         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
461         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
462         int cpu = smp_processor_id();
463         ktime_t now = ktime_get();
464
465         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
466
467         /*
468          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
469          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
470          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
471          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
472          * xtime_lock.
473          */
474         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE))
475                 tick_do_timer_cpu = cpu;
476
477         /* Check, if the jiffies need an update */
478         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
479                 tick_do_update_jiffies64(now);
480
481         /*
482          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
483          * the watchdog as we might not schedule for a really long
484          * time. This happens on complete idle SMP systems while
485          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
486          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
487          * do when we go busy again does not account too much ticks.
488          */
489         if (ts->tick_stopped) {
490                 touch_softlockup_watchdog();
491                 ts->idle_jiffies++;
492         }
493
494         update_process_times(user_mode(regs));
495         profile_tick(CPU_PROFILING);
496
497         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
498         if (ts->tick_stopped)
499                 return;
500
501         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
502                 now = ktime_get();
503                 tick_do_update_jiffies64(now);
504         }
505 }
506
507 /**
508  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
509  */
510 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
511 {
512         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
513         ktime_t next;
514
515         if (!tick_nohz_enabled)
516                 return;
517
518         local_irq_disable();
519         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
520                 local_irq_enable();
521                 return;
522         }
523
524         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
525
526         /*
527          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
528          * hrtimer_forward with the highres code.
529          */
530         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
531         /* Get the next period */
532         next = tick_init_jiffy_update();
533
534         for (;;) {
535                 ts->sched_timer.expires = next;
536                 if (!tick_program_event(next, 0))
537                         break;
538                 next = ktime_add(next, tick_period);
539         }
540         local_irq_enable();
541
542         printk(KERN_INFO "Switched to NOHz mode on CPU #%d\n",
543                smp_processor_id());
544 }
545
546 #else
547
548 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
549
550 #endif /* NO_HZ */
551
552 /*
553  * High resolution timer specific code
554  */
555 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
556 /*
557  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
558  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
559  */
560 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
561 {
562         struct tick_sched *ts =
563                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
564         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
565         ktime_t now = ktime_get();
566         int cpu = smp_processor_id();
567
568 #ifdef CONFIG_NO_HZ
569         /*
570          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
571          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
572          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
573          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
574          * xtime_lock.
575          */
576         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE))
577                 tick_do_timer_cpu = cpu;
578 #endif
579
580         /* Check, if the jiffies need an update */
581         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
582                 tick_do_update_jiffies64(now);
583
584         /*
585          * Do not call, when we are not in irq context and have
586          * no valid regs pointer
587          */
588         if (regs) {
589                 /*
590                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
591                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
592                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
593                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
594                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
595                  * when we go busy again does not account too much ticks.
596                  */
597                 if (ts->tick_stopped) {
598                         touch_softlockup_watchdog();
599                         ts->idle_jiffies++;
600                 }
601                 update_process_times(user_mode(regs));
602                 profile_tick(CPU_PROFILING);
603         }
604
605         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
606         if (ts->tick_stopped)
607                 return HRTIMER_NORESTART;
608
609         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
610
611         return HRTIMER_RESTART;
612 }
613
614 /**
615  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
616  */
617 void tick_setup_sched_timer(void)
618 {
619         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
620         ktime_t now = ktime_get();
621         u64 offset;
622
623         /*
624          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
625          */
626         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
627         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
628         ts->sched_timer.cb_mode = HRTIMER_CB_IRQSAFE_PERCPU;
629
630         /* Get the next period (per cpu) */
631         ts->sched_timer.expires = tick_init_jiffy_update();
632         offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
633         do_div(offset, num_possible_cpus());
634         offset *= smp_processor_id();
635         ts->sched_timer.expires = ktime_add_ns(ts->sched_timer.expires, offset);
636
637         for (;;) {
638                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
639                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, ts->sched_timer.expires,
640                               HRTIMER_MODE_ABS);
641                 /* Check, if the timer was already in the past */
642                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
643                         break;
644                 now = ktime_get();
645         }
646
647 #ifdef CONFIG_NO_HZ
648         if (tick_nohz_enabled)
649                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
650 #endif
651 }
652 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
653
654 #if defined CONFIG_NO_HZ || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
655 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
656 {
657         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
658
659 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
660         if (ts->sched_timer.base)
661                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
662 # endif
663
664         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
665 }
666 #endif
667
668 /**
669  * Async notification about clocksource changes
670  */
671 void tick_clock_notify(void)
672 {
673         int cpu;
674
675         for_each_possible_cpu(cpu)
676                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
677 }
678
679 /*
680  * Async notification about clock event changes
681  */
682 void tick_oneshot_notify(void)
683 {
684         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
685
686         set_bit(0, &ts->check_clocks);
687 }
688
689 /**
690  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
691  *
692  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
693  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
694  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
695  * or runtime).
696  */
697 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
698 {
699         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
700
701         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
702                 return 0;
703
704         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
705                 return 0;
706
707         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
708                 return 0;
709
710         if (!allow_nohz)
711                 return 1;
712
713         tick_nohz_switch_to_nohz();
714         return 0;
715 }