arch/s390/kernel/vtime.c

   1 /*
   2  *    Virtual cpu timer based timer functions.
   3  *
   4  *    Copyright IBM Corp. 2004, 2012
   5  *    Author(s): Jan Glauber <jan.glauber@de.ibm.com>
   6  */
   7
   8 #include <linux/kernel_stat.h>
   9 #include <linux/export.h>
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/timex.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/time.h>
  14
  15 #include <asm/cputime.h>
  16 #include <asm/vtimer.h>
  17 #include <asm/vtime.h>
  18 #include <asm/cpu_mf.h>
  19 #include <asm/smp.h>
  20
  21 #include "entry.h"
  22
  23 static void virt_timer_expire(void);
  24
  25 static LIST_HEAD(virt_timer_list);
  26 static DEFINE_SPINLOCK(virt_timer_lock);
  27 static atomic64_t virt_timer_current;
  28 static atomic64_t virt_timer_elapsed;
  29
  30 DEFINE_PER_CPU(u64, mt_cycles[8]);
  31 static DEFINE_PER_CPU(u64, mt_scaling_mult) = { 1 };
  32 static DEFINE_PER_CPU(u64, mt_scaling_div) = { 1 };
  33 static DEFINE_PER_CPU(u64, mt_scaling_jiffies);
  34
  35 static inline u64 get_vtimer(void)
  36 {
  37         u64 timer;
  38
  39         asm volatile("stpt %0" : "=m" (timer));
  40         return timer;
  41 }
  42
  43 static inline void set_vtimer(u64 expires)
  44 {
  45         u64 timer;
  46
  47         asm volatile(
  48                 "       stpt    %0\n"   /* Store current cpu timer value */
  49                 "       spt     %1"     /* Set new value imm. afterwards */
  50                 : "=m" (timer) : "m" (expires));
  51         S390_lowcore.system_timer += S390_lowcore.last_update_timer - timer;
  52         S390_lowcore.last_update_timer = expires;
  53 }
  54
  55 static inline int virt_timer_forward(u64 elapsed)
  56 {
  57         BUG_ON(!irqs_disabled());
  58
  59         if (list_empty(&virt_timer_list))
  60                 return 0;
  61         elapsed = atomic64_add_return(elapsed, &virt_timer_elapsed);
  62         return elapsed >= atomic64_read(&virt_timer_current);
  63 }
  64
  65 static void update_mt_scaling(void)
  66 {
  67         u64 cycles_new[8], *cycles_old;
  68         u64 delta, fac, mult, div;
  69         int i;
  70
  71         stcctm5(smp_cpu_mtid + 1, cycles_new);
  72         cycles_old = this_cpu_ptr(mt_cycles);
  73         fac = 1;
  74         mult = div = 0;
  75         for (i = 0; i <= smp_cpu_mtid; i++) {
  76                 delta = cycles_new[i] - cycles_old[i];
  77                 div += delta;
  78                 mult *= i + 1;
  79                 mult += delta * fac;
  80                 fac *= i + 1;
  81         }
  82         div *= fac;
  83         if (div > 0) {
  84                 /* Update scaling factor */
  85                 __this_cpu_write(mt_scaling_mult, mult);
  86                 __this_cpu_write(mt_scaling_div, div);
  87                 memcpy(cycles_old, cycles_new,
  88                        sizeof(u64) * (smp_cpu_mtid + 1));
  89         }
  90         __this_cpu_write(mt_scaling_jiffies, jiffies_64);
  91 }
  92
  93 /*
  94  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
  95  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
  96  */
  97 static int do_account_vtime(struct task_struct *tsk, int hardirq_offset)
  98 {
  99         struct thread_info *ti = task_thread_info(tsk);
 100         u64 timer, clock, user, system, steal;
 101         u64 user_scaled, system_scaled;
 102
 103         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
 104         clock = S390_lowcore.last_update_clock;
 105         asm volatile(
 106                 "       stpt    %0\n"   /* Store current cpu timer value */
 107 #ifdef CONFIG_HAVE_MARCH_Z9_109_FEATURES
 108                 "       stckf   %1"     /* Store current tod clock value */
 109 #else
 110                 "       stck    %1"     /* Store current tod clock value */
 111 #endif
 112                 : "=m" (S390_lowcore.last_update_timer),
 113                   "=m" (S390_lowcore.last_update_clock));
 114         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
 115         S390_lowcore.steal_timer += S390_lowcore.last_update_clock - clock;
 116
 117         /* Update MT utilization calculation */
 118         if (smp_cpu_mtid &&
 119             time_after64(jiffies_64, this_cpu_read(mt_scaling_jiffies)))
 120                 update_mt_scaling();
 121
 122         user = S390_lowcore.user_timer - ti->user_timer;
 123         S390_lowcore.steal_timer -= user;
 124         ti->user_timer = S390_lowcore.user_timer;
 125
 126         system = S390_lowcore.system_timer - ti->system_timer;
 127         S390_lowcore.steal_timer -= system;
 128         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
 129
 130         user_scaled = user;
 131         system_scaled = system;
 132         /* Do MT utilization scaling */
 133         if (smp_cpu_mtid) {
 134                 u64 mult = __this_cpu_read(mt_scaling_mult);
 135                 u64 div = __this_cpu_read(mt_scaling_div);
 136
 137                 user_scaled = (user_scaled * mult) / div;
 138                 system_scaled = (system_scaled * mult) / div;
 139         }
 140         account_user_time(tsk, user, user_scaled);
 141         account_system_time(tsk, hardirq_offset, system, system_scaled);
 142
 143         steal = S390_lowcore.steal_timer;
 144         if ((s64) steal > 0) {
 145                 S390_lowcore.steal_timer = 0;
 146                 account_steal_time(steal);
 147         }
 148
 149         return virt_timer_forward(user + system);
 150 }
 151
 152 void vtime_task_switch(struct task_struct *prev)
 153 {
 154         struct thread_info *ti;
 155
 156         do_account_vtime(prev, 0);
 157         ti = task_thread_info(prev);
 158         ti->user_timer = S390_lowcore.user_timer;
 159         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
 160         ti = task_thread_info(current);
 161         S390_lowcore.user_timer = ti->user_timer;
 162         S390_lowcore.system_timer = ti->system_timer;
 163 }
 164
 165 /*
 166  * In s390, accounting pending user time also implies
 167  * accounting system time in order to correctly compute
 168  * the stolen time accounting.
 169  */
 170 void vtime_account_user(struct task_struct *tsk)
 171 {
 172         if (do_account_vtime(tsk, HARDIRQ_OFFSET))
 173                 virt_timer_expire();
 174 }
 175
 176 /*
 177  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
 178  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
 179  */
 180 void vtime_account_irq_enter(struct task_struct *tsk)
 181 {
 182         struct thread_info *ti = task_thread_info(tsk);
 183         u64 timer, system, system_scaled;
 184
 185         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
 186         S390_lowcore.last_update_timer = get_vtimer();
 187         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
 188
 189         /* Update MT utilization calculation */
 190         if (smp_cpu_mtid &&
 191             time_after64(jiffies_64, this_cpu_read(mt_scaling_jiffies)))
 192                 update_mt_scaling();
 193
 194         system = S390_lowcore.system_timer - ti->system_timer;
 195         S390_lowcore.steal_timer -= system;
 196         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
 197         system_scaled = system;
 198         /* Do MT utilization scaling */
 199         if (smp_cpu_mtid) {
 200                 u64 mult = __this_cpu_read(mt_scaling_mult);
 201                 u64 div = __this_cpu_read(mt_scaling_div);
 202
 203                 system_scaled = (system_scaled * mult) / div;
 204         }
 205         account_system_time(tsk, 0, system, system_scaled);
 206
 207         virt_timer_forward(system);
 208 }
 209 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_irq_enter);
 210
 211 void vtime_account_system(struct task_struct *tsk)
 212 __attribute__((alias("vtime_account_irq_enter")));
 213 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_system);
 214
 215 /*
 216  * Sorted add to a list. List is linear searched until first bigger
 217  * element is found.
 218  */
 219 static void list_add_sorted(struct vtimer_list *timer, struct list_head *head)
 220 {
 221         struct vtimer_list *tmp;
 222
 223         list_for_each_entry(tmp, head, entry) {
 224                 if (tmp->expires > timer->expires) {
 225                         list_add_tail(&timer->entry, &tmp->entry);
 226                         return;
 227                 }
 228         }
 229         list_add_tail(&timer->entry, head);
 230 }
 231
 232 /*
 233  * Handler for expired virtual CPU timer.
 234  */
 235 static void virt_timer_expire(void)
 236 {
 237         struct vtimer_list *timer, *tmp;
 238         unsigned long elapsed;
 239         LIST_HEAD(cb_list);
 240
 241         /* walk timer list, fire all expired timers */
 242         spin_lock(&virt_timer_lock);
 243         elapsed = atomic64_read(&virt_timer_elapsed);
 244         list_for_each_entry_safe(timer, tmp, &virt_timer_list, entry) {
 245                 if (timer->expires < elapsed)
 246                         /* move expired timer to the callback queue */
 247                         list_move_tail(&timer->entry, &cb_list);
 248                 else
 249                         timer->expires -= elapsed;
 250         }
 251         if (!list_empty(&virt_timer_list)) {
 252                 timer = list_first_entry(&virt_timer_list,
 253                                          struct vtimer_list, entry);
 254                 atomic64_set(&virt_timer_current, timer->expires);
 255         }
 256         atomic64_sub(elapsed, &virt_timer_elapsed);
 257         spin_unlock(&virt_timer_lock);
 258
 259         /* Do callbacks and recharge periodic timers */
 260         list_for_each_entry_safe(timer, tmp, &cb_list, entry) {
 261                 list_del_init(&timer->entry);
 262                 timer->function(timer->data);
 263                 if (timer->interval) {
 264                         /* Recharge interval timer */
 265                         timer->expires = timer->interval +
 266                                 atomic64_read(&virt_timer_elapsed);
 267                         spin_lock(&virt_timer_lock);
 268                         list_add_sorted(timer, &virt_timer_list);
 269                         spin_unlock(&virt_timer_lock);
 270                 }
 271         }
 272 }
 273
 274 void init_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 275 {
 276         timer->function = NULL;
 277         INIT_LIST_HEAD(&timer->entry);
 278 }
 279 EXPORT_SYMBOL(init_virt_timer);
 280
 281 static inline int vtimer_pending(struct vtimer_list *timer)
 282 {
 283         return !list_empty(&timer->entry);
 284 }
 285
 286 static void internal_add_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 287 {
 288         if (list_empty(&virt_timer_list)) {
 289                 /* First timer, just program it. */
 290                 atomic64_set(&virt_timer_current, timer->expires);
 291                 atomic64_set(&virt_timer_elapsed, 0);
 292                 list_add(&timer->entry, &virt_timer_list);
 293         } else {
 294                 /* Update timer against current base. */
 295                 timer->expires += atomic64_read(&virt_timer_elapsed);
 296                 if (likely((s64) timer->expires <
 297                            (s64) atomic64_read(&virt_timer_current)))
 298                         /* The new timer expires before the current timer. */
 299                         atomic64_set(&virt_timer_current, timer->expires);
 300                 /* Insert new timer into the list. */
 301                 list_add_sorted(timer, &virt_timer_list);
 302         }
 303 }
 304
 305 static void __add_vtimer(struct vtimer_list *timer, int periodic)
 306 {
 307         unsigned long flags;
 308
 309         timer->interval = periodic ? timer->expires : 0;
 310         spin_lock_irqsave(&virt_timer_lock, flags);
 311         internal_add_vtimer(timer);
 312         spin_unlock_irqrestore(&virt_timer_lock, flags);
 313 }
 314
 315 /*
 316  * add_virt_timer - add an oneshot virtual CPU timer
 317  */
 318 void add_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 319 {
 320         __add_vtimer(timer, 0);
 321 }
 322 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer);
 323
 324 /*
 325  * add_virt_timer_int - add an interval virtual CPU timer
 326  */
 327 void add_virt_timer_periodic(struct vtimer_list *timer)
 328 {
 329         __add_vtimer(timer, 1);
 330 }
 331 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer_periodic);
 332
 333 static int __mod_vtimer(struct vtimer_list *timer, u64 expires, int periodic)
 334 {
 335         unsigned long flags;
 336         int rc;
 337
 338         BUG_ON(!timer->function);
 339
 340         if (timer->expires == expires && vtimer_pending(timer))
 341                 return 1;
 342         spin_lock_irqsave(&virt_timer_lock, flags);
 343         rc = vtimer_pending(timer);
 344         if (rc)
 345                 list_del_init(&timer->entry);
 346         timer->interval = periodic ? expires : 0;
 347         timer->expires = expires;
 348         internal_add_vtimer(timer);
 349         spin_unlock_irqrestore(&virt_timer_lock, flags);
 350         return rc;
 351 }
 352
 353 /*
 354  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 355  */
 356 int mod_virt_timer(struct vtimer_list *timer, u64 expires)
 357 {
 358         return __mod_vtimer(timer, expires, 0);
 359 }
 360 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer);
 361
 362 /*
 363  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 364  */
 365 int mod_virt_timer_periodic(struct vtimer_list *timer, u64 expires)
 366 {
 367         return __mod_vtimer(timer, expires, 1);
 368 }
 369 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer_periodic);
 370
 371 /*
 372  * Delete a virtual timer.
 373  *
 374  * returns whether the deleted timer was pending (1) or not (0)
 375  */
 376 int del_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 377 {
 378         unsigned long flags;
 379
 380         if (!vtimer_pending(timer))
 381                 return 0;
 382         spin_lock_irqsave(&virt_timer_lock, flags);
 383         list_del_init(&timer->entry);
 384         spin_unlock_irqrestore(&virt_timer_lock, flags);
 385         return 1;
 386 }
 387 EXPORT_SYMBOL(del_virt_timer);
 388
 389 /*
 390  * Start the virtual CPU timer on the current CPU.
 391  */
 392 void vtime_init(void)
 393 {
 394         /* set initial cpu timer */
 395         set_vtimer(VTIMER_MAX_SLICE);
 396         /* Setup initial MT scaling values */
 397         if (smp_cpu_mtid) {
 398                 __this_cpu_write(mt_scaling_jiffies, jiffies);
 399                 __this_cpu_write(mt_scaling_mult, 1);
 400                 __this_cpu_write(mt_scaling_div, 1);
 401                 stcctm5(smp_cpu_mtid + 1, this_cpu_ptr(mt_cycles));
 402         }
 403 }