GNU Linux-libre 4.9.288-gnu1
[releases.git] / 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 }