Merge branch 'task_killable' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/willy...
[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
141         local_irq_save(flags);
142         tick_do_update_jiffies64(now);
143         local_irq_restore(flags);
144 }
145
146 void tick_nohz_stop_idle(int cpu)
147 {
148         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
149
150         if (ts->idle_active) {
151                 ktime_t now, delta;
152                 now = ktime_get();
153                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
154                 ts->idle_lastupdate = now;
155                 ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
156                 ts->idle_active = 0;
157         }
158 }
159
160 static ktime_t tick_nohz_start_idle(int cpu)
161 {
162         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
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         now = tick_nohz_start_idle(cpu);
204         ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
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         cpu = smp_processor_id();
225         if (unlikely(local_softirq_pending())) {
226                 static int ratelimit;
227
228                 if (ratelimit < 10) {
229                         printk(KERN_ERR "NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
230                                local_softirq_pending());
231                         ratelimit++;
232                 }
233         }
234
235         ts->idle_calls++;
236         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
237         do {
238                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
239                 last_update = last_jiffies_update;
240                 last_jiffies = jiffies;
241         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
242
243         /* Get the next timer wheel timer */
244         next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
245         delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
246
247         rt_jiffies = rt_needs_cpu(cpu);
248         if (rt_jiffies && rt_jiffies < delta_jiffies)
249                 delta_jiffies = rt_jiffies;
250
251         if (rcu_needs_cpu(cpu))
252                 delta_jiffies = 1;
253         /*
254          * Do not stop the tick, if we are only one off
255          * or if the cpu is required for rcu
256          */
257         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies == 1)
258                 goto out;
259
260         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
261         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
262
263                 if (delta_jiffies > 1)
264                         cpu_set(cpu, nohz_cpu_mask);
265                 /*
266                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
267                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
268                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
269                  * first call we save the current tick time, so we can restart
270                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
271                  */
272                 if (!ts->tick_stopped) {
273                         if (select_nohz_load_balancer(1)) {
274                                 /*
275                                  * sched tick not stopped!
276                                  */
277                                 cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
278                                 goto out;
279                         }
280
281                         ts->idle_tick = ts->sched_timer.expires;
282                         ts->tick_stopped = 1;
283                         ts->idle_jiffies = last_jiffies;
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         /* Update jiffies first */
378         select_nohz_load_balancer(0);
379         now = ktime_get();
380         tick_do_update_jiffies64(now);
381         cpu_clear(cpu, nohz_cpu_mask);
382
383         /*
384          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
385          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
386          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
387          */
388         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
389         /*
390          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
391          */
392         if (ticks && ticks < LONG_MAX) {
393                 add_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
394                 account_system_time(current, HARDIRQ_OFFSET,
395                                     jiffies_to_cputime(ticks));
396                 sub_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);
397         }
398
399         /*
400          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
401          */
402         ts->tick_stopped  = 0;
403         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
404         ts->sched_timer.expires = ts->idle_tick;
405
406         while (1) {
407                 /* Forward the time to expire in the future */
408                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
409
410                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
411                         hrtimer_start(&ts->sched_timer,
412                                       ts->sched_timer.expires,
413                                       HRTIMER_MODE_ABS);
414                         /* Check, if the timer was already in the past */
415                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
416                                 break;
417                 } else {
418                         if (!tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0))
419                                 break;
420                 }
421                 /* Update jiffies and reread time */
422                 tick_do_update_jiffies64(now);
423                 now = ktime_get();
424         }
425         local_irq_enable();
426 }
427
428 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
429 {
430         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
431         return tick_program_event(ts->sched_timer.expires, 0);
432 }
433
434 /*
435  * The nohz low res interrupt handler
436  */
437 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
438 {
439         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
440         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
441         int cpu = smp_processor_id();
442         ktime_t now = ktime_get();
443
444         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
445
446         /*
447          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
448          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
449          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
450          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
451          * xtime_lock.
452          */
453         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
454                 tick_do_timer_cpu = cpu;
455
456         /* Check, if the jiffies need an update */
457         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
458                 tick_do_update_jiffies64(now);
459
460         /*
461          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
462          * the watchdog as we might not schedule for a really long
463          * time. This happens on complete idle SMP systems while
464          * waiting on the login prompt. We also increment the "start
465          * of idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we
466          * do when we go busy again does not account too much ticks.
467          */
468         if (ts->tick_stopped) {
469                 touch_softlockup_watchdog();
470                 ts->idle_jiffies++;
471         }
472
473         update_process_times(user_mode(regs));
474         profile_tick(CPU_PROFILING);
475
476         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
477         if (ts->tick_stopped)
478                 return;
479
480         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
481                 now = ktime_get();
482                 tick_do_update_jiffies64(now);
483         }
484 }
485
486 /**
487  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
488  */
489 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
490 {
491         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
492         ktime_t next;
493
494         if (!tick_nohz_enabled)
495                 return;
496
497         local_irq_disable();
498         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
499                 local_irq_enable();
500                 return;
501         }
502
503         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
504
505         /*
506          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
507          * hrtimer_forward with the highres code.
508          */
509         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
510         /* Get the next period */
511         next = tick_init_jiffy_update();
512
513         for (;;) {
514                 ts->sched_timer.expires = next;
515                 if (!tick_program_event(next, 0))
516                         break;
517                 next = ktime_add(next, tick_period);
518         }
519         local_irq_enable();
520
521         printk(KERN_INFO "Switched to NOHz mode on CPU #%d\n",
522                smp_processor_id());
523 }
524
525 #else
526
527 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
528
529 #endif /* NO_HZ */
530
531 /*
532  * High resolution timer specific code
533  */
534 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
535 /*
536  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
537  * Called with interrupts disabled and timer->base->cpu_base->lock held.
538  */
539 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
540 {
541         struct tick_sched *ts =
542                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
543         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
544         ktime_t now = ktime_get();
545         int cpu = smp_processor_id();
546
547 #ifdef CONFIG_NO_HZ
548         /*
549          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
550          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
551          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
552          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
553          * xtime_lock.
554          */
555         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == -1))
556                 tick_do_timer_cpu = cpu;
557 #endif
558
559         /* Check, if the jiffies need an update */
560         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
561                 tick_do_update_jiffies64(now);
562
563         /*
564          * Do not call, when we are not in irq context and have
565          * no valid regs pointer
566          */
567         if (regs) {
568                 /*
569                  * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
570                  * the watchdog as we might not schedule for a really long
571                  * time. This happens on complete idle SMP systems while
572                  * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
573                  * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
574                  * when we go busy again does not account too much ticks.
575                  */
576                 if (ts->tick_stopped) {
577                         touch_softlockup_watchdog();
578                         ts->idle_jiffies++;
579                 }
580                 update_process_times(user_mode(regs));
581                 profile_tick(CPU_PROFILING);
582         }
583
584         /* Do not restart, when we are in the idle loop */
585         if (ts->tick_stopped)
586                 return HRTIMER_NORESTART;
587
588         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
589
590         return HRTIMER_RESTART;
591 }
592
593 /**
594  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
595  */
596 void tick_setup_sched_timer(void)
597 {
598         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
599         ktime_t now = ktime_get();
600         u64 offset;
601
602         /*
603          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
604          */
605         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
606         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
607         ts->sched_timer.cb_mode = HRTIMER_CB_IRQSAFE_NO_SOFTIRQ;
608
609         /* Get the next period (per cpu) */
610         ts->sched_timer.expires = tick_init_jiffy_update();
611         offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
612         do_div(offset, num_possible_cpus());
613         offset *= smp_processor_id();
614         ts->sched_timer.expires = ktime_add_ns(ts->sched_timer.expires, offset);
615
616         for (;;) {
617                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
618                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, ts->sched_timer.expires,
619                               HRTIMER_MODE_ABS);
620                 /* Check, if the timer was already in the past */
621                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
622                         break;
623                 now = ktime_get();
624         }
625
626 #ifdef CONFIG_NO_HZ
627         if (tick_nohz_enabled)
628                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
629 #endif
630 }
631
632 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
633 {
634         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
635
636         if (ts->sched_timer.base)
637                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
638         ts->tick_stopped = 0;
639         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_INACTIVE;
640 }
641 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
642
643 /**
644  * Async notification about clocksource changes
645  */
646 void tick_clock_notify(void)
647 {
648         int cpu;
649
650         for_each_possible_cpu(cpu)
651                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
652 }
653
654 /*
655  * Async notification about clock event changes
656  */
657 void tick_oneshot_notify(void)
658 {
659         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
660
661         set_bit(0, &ts->check_clocks);
662 }
663
664 /**
665  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
666  *
667  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
668  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
669  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
670  * or runtime).
671  */
672 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
673 {
674         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
675
676         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
677                 return 0;
678
679         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
680                 return 0;
681
682         if (!timekeeping_is_continuous() || !tick_is_oneshot_available())
683                 return 0;
684
685         if (!allow_nohz)
686                 return 1;
687
688         tick_nohz_switch_to_nohz();
689         return 0;
690 }