Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jejb/scsi-misc-2.6
[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         /* Reevalute with xtime_lock held */
52         write_seqlock(&xtime_lock);
53
54         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
55         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
56
57                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
58                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
59                                                 tick_period);
60
61                 /* Slow path for long timeouts */
62                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
63                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
64
65                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
66
67                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
68                                                            incr * ticks);
69                 }
70                 do_timer(++ticks);
71         }
72         write_sequnlock(&xtime_lock);
73 }
74
75 /*
76  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
77  */
78 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
79 {
80         ktime_t period;
81
82         write_seqlock(&xtime_lock);
83         /* Did we start the jiffies update yet ? */
84         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
85                 last_jiffies_update = tick_next_period;
86         period = last_jiffies_update;
87         write_sequnlock(&xtime_lock);
88         return period;
89 }
90
91 /*
92  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
93  */
94 #ifdef CONFIG_NO_HZ
95 /*
96  * NO HZ enabled ?
97  */
98 static int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
99
100 /*
101  * Enable / Disable tickless mode
102  */
103 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
104 {
105         if (!strcmp(str, "off"))
106                 tick_nohz_enabled = 0;
107         else if (!strcmp(str, "on"))
108                 tick_nohz_enabled = 1;
109         else
110                 return 0;
111         return 1;
112 }
113
114 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
115
116 /**
117  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
118  *
119  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
120  *
121  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
122  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
123  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
124  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
125  */
126 void tick_nohz_update_jiffies(void)
127 {
128         int cpu = smp_processor_id();
129         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
130         unsigned long flags;
131         ktime_t now;
132
133         if (!ts->tick_stopped)
134                 return;
135
136         touch_softlockup_watchdog();
137
138         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
139         now = ktime_get();
140         ts->idle_waketime = now;
141
142         local_irq_save(flags);
143         tick_do_update_jiffies64(now);
144         local_irq_restore(flags);
145 }
146
147 void tick_nohz_stop_idle(int cpu)
148 {
149         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
150
151         if (ts->idle_active) {
152                 ktime_t now, delta;
153                 now = ktime_get();
154                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
155                 ts->idle_lastupdate = now;
156                 ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
157                 ts->idle_active = 0;
158         }
159 }
160
161 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
162 {
163         ktime_t now, delta;
164
165         now = ktime_get();
166         if (ts->idle_active) {
167                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
168                 ts->idle_lastupdate = now;
169                 ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
170         }
171         ts->idle_entrytime = now;
172         ts->idle_active = 1;
173         return now;
174 }
175
176 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
177 {
178         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
179
180         *last_update_time = ktime_to_us(ts->idle_lastupdate);
181         return ktime_to_us(ts->idle_sleeptime);
182 }
183
184 /**
185  * tick_nohz_stop_sched_tick - stop the idle tick from the idle task
186  *
187  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
188  * Called either from the idle loop or from irq_exit() when an idle period was
189  * just interrupted by an interrupt which did not cause a reschedule.
190  */
191 void tick_nohz_stop_sched_tick(void)
192 {
193         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies, flags;
194         unsigned long rt_jiffies;
195         struct tick_sched *ts;
196         ktime_t last_update, expires, now;
197         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
198         int cpu;
199
200         local_irq_save(flags);
201
202         cpu = smp_processor_id();
203         ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
204         now = tick_nohz_start_idle(ts);
205
206         /*
207          * If this cpu is offline and it is the one which updates
208          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
209          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
210          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
211          * invoked.
212          */
213         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
214                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
215                         tick_do_timer_cpu = -1;
216         }
217
218         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
219                 goto end;
220
221         if (need_resched())
222                 goto end;
223
224         if (unlikely(local_softirq_pending())) {
225                 static int ratelimit;
226
227                 if (ratelimit < 10) {
228                         printk(KERN_ERR "NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
229                                local_softirq_pending());
230                         ratelimit++;
231                 }
232         }
233
234         ts->idle_calls++;
235         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
236         do {
237                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
238                 last_update = last_jiffies_update;
239                 last_jiffies = jiffies;
240         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
241
242         /* Get the next timer wheel timer */
243         next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
244         delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
245
246         rt_jiffies = rt_needs_cpu(cpu);
247         if (rt_jiffies && rt_jiffies < delta_jiffies)
248                 delta_jiffies = rt_jiffies;
249
250         if (rcu_needs_cpu(cpu))
251                 delta_jiffies = 1;
252         /*
253          * Do not stop the tick, if we are only one off
254          * or if the cpu is required for rcu
255          */
256         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies == 1)
257                 goto out;
258
259         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
260         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
261
262                 if (delta_jiffies > 1)
263                         cpu_set(cpu, nohz_cpu_mask);
264                 /*
265                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
266                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
267                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
268                  * first call we save the current tick time, so we can restart
269                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
270                  */
271                 if (!ts->tick_stopped) {
272                         if (select_nohz_load_balancer(1)) {
273                                 /*
274                                  * sched tick not stopped!
275                                  */
276                                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
277                                 goto out;
278                         }
279
280                         ts->idle_tick = ts->sched_timer.expires;
281                         ts->tick_stopped = 1;
282                         ts->idle_jiffies = last_jiffies;
283                         rcu_enter_nohz();
284                 }
285
286                 /*
287                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
288                  * give up the assignment and let it be taken by the
289                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
290                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
291                  * jiffies might be stale and do_timer() never
292                  * invoked.
293                  */
294                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
295                         tick_do_timer_cpu = -1;
296
297                 ts->idle_sleeps++;
298
299                 /*
300                  * delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals that
301                  * there is no timer pending or at least extremly far
302                  * into the future (12 days for HZ=1000). In this case
303                  * we simply stop the tick timer:
304                  */
305                 if (unlikely(delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
306                         ts->idle_expires.tv64 = KTIME_MAX;
307                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
308                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
309                         goto out;
310                 }
311
312                 /*
313                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
314                  * timer
315                  */
316                 expires = ktime_add_ns(last_update, tick_period.tv64 *
317                                        delta_jiffies);
318                 ts->idle_expires = expires;
319
320                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
321                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
322                                       HRTIMER_MODE_ABS);
323                         /* Check, if the timer was already in the past */
324                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
325                                 goto out;
326                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
327                                 goto out;
328                 /*
329                  * We are past the event already. So we crossed a
330                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
331                  * softirq.
332                  */
333                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
334                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
335         }
336         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
337 out:
338         ts->next_jiffies = next_jiffies;
339         ts->last_jiffies = last_jiffies;
340         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
341 end:
342         local_irq_restore(flags);
343 }
344
345 /**
346  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
347  *
348  * Called from power state control code with interrupts disabled
349  */
350 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
351 {
352         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
353
354         return ts->sleep_length;
355 }
356
357 /**
358  * tick_nohz_restart_sched_tick - restart the idle tick from the idle task
359  *
360  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
361  */
362 void tick_nohz_restart_sched_tick(void)
363 {
364         int cpu = smp_processor_id();
365         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
366         unsigned long ticks;
367         ktime_t now;
368
369         local_irq_disable();
370         tick_nohz_stop_idle(cpu);
371
372         if (!ts->tick_stopped) {
373                 local_irq_enable();
374                 return;
375         }
376
377         rcu_exit_nohz();
378
379         /* Update jiffies first */
380         select_nohz_load_balancer(0);
381         now = ktime_get();
382         tick_do_update_jiffies64(now);
383         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
384
385         /*
386          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
387          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
388          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
389          */
390         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
391         /*
392          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
393          */
394         if (ticks && ticks < LONG_MAX) {
395                 add_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
396                 account_system_time(current, HARDIRQ_OFFSET,
397                                     jiffies_to_cputime(ticks));
398                 sub_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
399         }
400
401         /*
402          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
403          */
404         ts->tick_stopped  = 0;
405         ts->idle_exittime = now;
406         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
407         ts->sched_timer.expires = ts->idle_tick;
408
409         while (1) {
410                 /* Forward the time to expire in the future */
411                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
412
413                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
414                         hrtimer_start(&ts->sched_timer,
415                                       ts->sched_timer.expires,
416                                       HRTIMER_MODE_ABS);
417                         /* Check, if the timer was already in the past */
418                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
419                                 break;
420                 } else {
421                         if (!tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0))
422                                 break;
423                 }
424                 /* Update jiffies and reread time */
425                 tick_do_update_jiffies64(now);
426                 now = ktime_get();
427         }
428         local_irq_enable();
429 }
430
431 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
432 {
433         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
434         return tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0);
435 }
436
437 /*
438  * The nohz low res interrupt handler
439  */
440 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
441 {
442         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
443         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
444         int cpu = smp_processor_id();
445         ktime_t now = ktime_get();
446
447         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
448
449         /*
450          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
451          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
452          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
453          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
454          * xtime_lock.
455          */
456         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
457                 tick_do_timer_cpu = cpu;
458
459         /* Check, if the jiffies need an update */
460         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
461                 tick_do_update_jiffies64(now);
462
463         /*
464          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
465          * the watchdog as we might not schedule for a really long
466          * time. This happens on complete idle SMP systems while
467          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
468          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
469          * do when we go busy again does not account too much ticks.
470          */
471         if (ts->tick_stopped) {
472                 touch_softlockup_watchdog();
473                 ts->idle_jiffies++;
474         }
475
476         update_process_times(user_mode(regs));
477         profile_tick(CPU_PROFILING);
478
479         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
480         if (ts->tick_stopped)
481                 return;
482
483         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
484                 now = ktime_get();
485                 tick_do_update_jiffies64(now);
486         }
487 }
488
489 /**
490  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
491  */
492 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
493 {
494         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
495         ktime_t next;
496
497         if (!tick_nohz_enabled)
498                 return;
499
500         local_irq_disable();
501         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
502                 local_irq_enable();
503                 return;
504         }
505
506         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
507
508         /*
509          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
510          * hrtimer_forward with the highres code.
511          */
512         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
513         /* Get the next period */
514         next = tick_init_jiffy_update();
515
516         for (;;) {
517                 ts->sched_timer.expires = next;
518                 if (!tick_program_event(next, 0))
519                         break;
520                 next = ktime_add(next, tick_period);
521         }
522         local_irq_enable();
523
524         printk(KERN_INFO "Switched to NOHz mode on CPU #%d\n",
525                smp_processor_id());
526 }
527
528 #else
529
530 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
531
532 #endif /* NO_HZ */
533
534 /*
535  * High resolution timer specific code
536  */
537 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
538 /*
539  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
540  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
541  */
542 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
543 {
544         struct tick_sched *ts =
545                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
546         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
547         ktime_t now = ktime_get();
548         int cpu = smp_processor_id();
549
550 #ifdef CONFIG_NO_HZ
551         /*
552          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
553          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
554          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
555          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
556          * xtime_lock.
557          */
558         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
559                 tick_do_timer_cpu = cpu;
560 #endif
561
562         /* Check, if the jiffies need an update */
563         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
564                 tick_do_update_jiffies64(now);
565
566         /*
567          * Do not call, when we are not in irq context and have
568          * no valid regs pointer
569          */
570         if (regs) {
571                 /*
572                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
573                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
574                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
575                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
576                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
577                  * when we go busy again does not account too much ticks.
578                  */
579                 if (ts->tick_stopped) {
580                         touch_softlockup_watchdog();
581                         ts->idle_jiffies++;
582                 }
583                 update_process_times(user_mode(regs));
584                 profile_tick(CPU_PROFILING);
585         }
586
587         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
588         if (ts->tick_stopped)
589                 return HRTIMER_NORESTART;
590
591         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
592
593         return HRTIMER_RESTART;
594 }
595
596 /**
597  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
598  */
599 void tick_setup_sched_timer(void)
600 {
601         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
602         ktime_t now = ktime_get();
603         u64 offset;
604
605         /*
606          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
607          */
608         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
609         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
610         ts->sched_timer.cb_mode = HRTIMER_CB_IRQSAFE_NO_SOFTIRQ;
611
612         /* Get the next period (per cpu) */
613         ts->sched_timer.expires = tick_init_jiffy_update();
614         offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
615         do_div(offset, num_possible_cpus());
616         offset *= smp_processor_id();
617         ts->sched_timer.expires = ktime_add_ns(ts->sched_timer.expires, offset);
618
619         for (;;) {
620                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
621                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, ts->sched_timer.expires,
622                               HRTIMER_MODE_ABS);
623                 /* Check, if the timer was already in the past */
624                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
625                         break;
626                 now = ktime_get();
627         }
628
629 #ifdef CONFIG_NO_HZ
630         if (tick_nohz_enabled)
631                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
632 #endif
633 }
634
635 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
636 {
637         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
638
639         if (ts->sched_timer.base)
640                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
641
642         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
643 }
644 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
645
646 /**
647  * Async notification about clocksource changes
648  */
649 void tick_clock_notify(void)
650 {
651         int cpu;
652
653         for_each_possible_cpu(cpu)
654                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
655 }
656
657 /*
658  * Async notification about clock event changes
659  */
660 void tick_oneshot_notify(void)
661 {
662         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
663
664         set_bit(0, &ts->check_clocks);
665 }
666
667 /**
668  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
669  *
670  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
671  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
672  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
673  * or runtime).
674  */
675 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
676 {
677         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
678
679         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
680                 return 0;
681
682         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
683                 return 0;
684
685         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
686                 return 0;
687
688         if (!allow_nohz)
689                 return 1;
690
691         tick_nohz_switch_to_nohz();
692         return 0;
693 }