be77b021e5d63b957465c647bac26714ff7d3825
[linux-modified.git] / tick-sched.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
4  *  Copyright(C) 2005-2007, Red Hat, Inc., Ingo Molnar
5  *  Copyright(C) 2006-2007  Timesys Corp., Thomas Gleixner
6  *
7  *  NOHZ implementation for low and high resolution timers
8  *
9  *  Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar
10  */
11 #include <linux/cpu.h>
12 #include <linux/err.h>
13 #include <linux/hrtimer.h>
14 #include <linux/interrupt.h>
15 #include <linux/kernel_stat.h>
16 #include <linux/percpu.h>
17 #include <linux/nmi.h>
18 #include <linux/profile.h>
19 #include <linux/sched/signal.h>
20 #include <linux/sched/clock.h>
21 #include <linux/sched/stat.h>
22 #include <linux/sched/nohz.h>
23 #include <linux/sched/loadavg.h>
24 #include <linux/module.h>
25 #include <linux/irq_work.h>
26 #include <linux/posix-timers.h>
27 #include <linux/context_tracking.h>
28 #include <linux/mm.h>
29
30 #include <asm/irq_regs.h>
31
32 #include "tick-internal.h"
33
34 #include <trace/events/timer.h>
35
36 /*
37  * Per-CPU nohz control structure
38  */
39 static DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
40
41 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
42 {
43         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
44 }
45
46 #if defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || defined(CONFIG_HIGH_RES_TIMERS)
47 /*
48  * The time when the last jiffy update happened. Write access must hold
49  * jiffies_lock and jiffies_seq. tick_nohz_next_event() needs to get a
50  * consistent view of jiffies and last_jiffies_update.
51  */
52 static ktime_t last_jiffies_update;
53
54 /*
55  * Must be called with interrupts disabled !
56  */
57 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
58 {
59         unsigned long ticks = 1;
60         ktime_t delta, nextp;
61
62         /*
63          * 64-bit can do a quick check without holding the jiffies lock and
64          * without looking at the sequence count. The smp_load_acquire()
65          * pairs with the update done later in this function.
66          *
67          * 32-bit cannot do that because the store of 'tick_next_period'
68          * consists of two 32-bit stores, and the first store could be
69          * moved by the CPU to a random point in the future.
70          */
71         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
72                 if (ktime_before(now, smp_load_acquire(&tick_next_period)))
73                         return;
74         } else {
75                 unsigned int seq;
76
77                 /*
78                  * Avoid contention on 'jiffies_lock' and protect the quick
79                  * check with the sequence count.
80                  */
81                 do {
82                         seq = read_seqcount_begin(&jiffies_seq);
83                         nextp = tick_next_period;
84                 } while (read_seqcount_retry(&jiffies_seq, seq));
85
86                 if (ktime_before(now, nextp))
87                         return;
88         }
89
90         /* Quick check failed, i.e. update is required. */
91         raw_spin_lock(&jiffies_lock);
92         /*
93          * Re-evaluate with the lock held. Another CPU might have done the
94          * update already.
95          */
96         if (ktime_before(now, tick_next_period)) {
97                 raw_spin_unlock(&jiffies_lock);
98                 return;
99         }
100
101         write_seqcount_begin(&jiffies_seq);
102
103         delta = ktime_sub(now, tick_next_period);
104         if (unlikely(delta >= TICK_NSEC)) {
105                 /* Slow path for long idle sleep times */
106                 s64 incr = TICK_NSEC;
107
108                 ticks += ktime_divns(delta, incr);
109
110                 last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
111                                                    incr * ticks);
112         } else {
113                 last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
114                                                    TICK_NSEC);
115         }
116
117         /* Advance jiffies to complete the 'jiffies_seq' protected job */
118         jiffies_64 += ticks;
119
120         /* Keep the tick_next_period variable up to date */
121         nextp = ktime_add_ns(last_jiffies_update, TICK_NSEC);
122
123         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) {
124                 /*
125                  * Pairs with smp_load_acquire() in the lockless quick
126                  * check above, and ensures that the update to 'jiffies_64' is
127                  * not reordered vs. the store to 'tick_next_period', neither
128                  * by the compiler nor by the CPU.
129                  */
130                 smp_store_release(&tick_next_period, nextp);
131         } else {
132                 /*
133                  * A plain store is good enough on 32-bit, as the quick check
134                  * above is protected by the sequence count.
135                  */
136                 tick_next_period = nextp;
137         }
138
139         /*
140          * Release the sequence count. calc_global_load() below is not
141          * protected by it, but 'jiffies_lock' needs to be held to prevent
142          * concurrent invocations.
143          */
144         write_seqcount_end(&jiffies_seq);
145
146         calc_global_load();
147
148         raw_spin_unlock(&jiffies_lock);
149         update_wall_time();
150 }
151
152 /*
153  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
154  */
155 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
156 {
157         ktime_t period;
158
159         raw_spin_lock(&jiffies_lock);
160         write_seqcount_begin(&jiffies_seq);
161
162         /* Have we started the jiffies update yet ? */
163         if (last_jiffies_update == 0) {
164                 u32 rem;
165
166                 /*
167                  * Ensure that the tick is aligned to a multiple of
168                  * TICK_NSEC.
169                  */
170                 div_u64_rem(tick_next_period, TICK_NSEC, &rem);
171                 if (rem)
172                         tick_next_period += TICK_NSEC - rem;
173
174                 last_jiffies_update = tick_next_period;
175         }
176         period = last_jiffies_update;
177
178         write_seqcount_end(&jiffies_seq);
179         raw_spin_unlock(&jiffies_lock);
180
181         return period;
182 }
183
184 #define MAX_STALLED_JIFFIES 5
185
186 static void tick_sched_do_timer(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
187 {
188         int cpu = smp_processor_id();
189
190 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
191         /*
192          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
193          * concurrency: This happens only when the CPU in charge went
194          * into a long sleep. If two CPUs happen to assign themselves to
195          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
196          * 'jiffies_lock'.
197          *
198          * If nohz_full is enabled, this should not happen because the
199          * 'tick_do_timer_cpu' CPU never relinquishes.
200          */
201         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)) {
202 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
203                 WARN_ON_ONCE(tick_nohz_full_running);
204 #endif
205                 tick_do_timer_cpu = cpu;
206         }
207 #endif
208
209         /* Check if jiffies need an update */
210         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
211                 tick_do_update_jiffies64(now);
212
213         /*
214          * If the jiffies update stalled for too long (timekeeper in stop_machine()
215          * or VMEXIT'ed for several msecs), force an update.
216          */
217         if (ts->last_tick_jiffies != jiffies) {
218                 ts->stalled_jiffies = 0;
219                 ts->last_tick_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
220         } else {
221                 if (++ts->stalled_jiffies == MAX_STALLED_JIFFIES) {
222                         tick_do_update_jiffies64(now);
223                         ts->stalled_jiffies = 0;
224                         ts->last_tick_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
225                 }
226         }
227
228         if (ts->inidle)
229                 ts->got_idle_tick = 1;
230 }
231
232 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
233 {
234 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
235         /*
236          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
237          * the watchdog as we might not schedule for a really long
238          * time. This happens on completely idle SMP systems while
239          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
240          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
241          * when we go busy again does not account too many ticks.
242          */
243         if (ts->tick_stopped) {
244                 touch_softlockup_watchdog_sched();
245                 if (is_idle_task(current))
246                         ts->idle_jiffies++;
247                 /*
248                  * In case the current tick fired too early past its expected
249                  * expiration, make sure we don't bypass the next clock reprogramming
250                  * to the same deadline.
251                  */
252                 ts->next_tick = 0;
253         }
254 #endif
255         update_process_times(user_mode(regs));
256         profile_tick(CPU_PROFILING);
257 }
258 #endif
259
260 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
261 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
262 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_full_mask);
263 bool tick_nohz_full_running;
264 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_full_running);
265 static atomic_t tick_dep_mask;
266
267 static bool check_tick_dependency(atomic_t *dep)
268 {
269         int val = atomic_read(dep);
270
271         if (val & TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER) {
272                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_POSIX_TIMER);
273                 return true;
274         }
275
276         if (val & TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS) {
277                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_PERF_EVENTS);
278                 return true;
279         }
280
281         if (val & TICK_DEP_MASK_SCHED) {
282                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_SCHED);
283                 return true;
284         }
285
286         if (val & TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE) {
287                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_CLOCK_UNSTABLE);
288                 return true;
289         }
290
291         if (val & TICK_DEP_MASK_RCU) {
292                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_RCU);
293                 return true;
294         }
295
296         if (val & TICK_DEP_MASK_RCU_EXP) {
297                 trace_tick_stop(0, TICK_DEP_MASK_RCU_EXP);
298                 return true;
299         }
300
301         return false;
302 }
303
304 static bool can_stop_full_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
305 {
306         lockdep_assert_irqs_disabled();
307
308         if (unlikely(!cpu_online(cpu)))
309                 return false;
310
311         if (check_tick_dependency(&tick_dep_mask))
312                 return false;
313
314         if (check_tick_dependency(&ts->tick_dep_mask))
315                 return false;
316
317         if (check_tick_dependency(&current->tick_dep_mask))
318                 return false;
319
320         if (check_tick_dependency(&current->signal->tick_dep_mask))
321                 return false;
322
323         return true;
324 }
325
326 static void nohz_full_kick_func(struct irq_work *work)
327 {
328         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
329 }
330
331 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) =
332         IRQ_WORK_INIT_HARD(nohz_full_kick_func);
333
334 /*
335  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
336  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
337  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
338  * is NMI safe.
339  */
340 static void tick_nohz_full_kick(void)
341 {
342         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
343                 return;
344
345         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
346 }
347
348 /*
349  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
350  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
351  */
352 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
353 {
354         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
355                 return;
356
357         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
358 }
359
360 static void tick_nohz_kick_task(struct task_struct *tsk)
361 {
362         int cpu;
363
364         /*
365          * If the task is not running, run_posix_cpu_timers()
366          * has nothing to elapse, and an IPI can then be optimized out.
367          *
368          * activate_task()                      STORE p->tick_dep_mask
369          *   STORE p->on_rq
370          * __schedule() (switch to task 'p')    smp_mb() (atomic_fetch_or())
371          *   LOCK rq->lock                      LOAD p->on_rq
372          *   smp_mb__after_spin_lock()
373          *   tick_nohz_task_switch()
374          *     LOAD p->tick_dep_mask
375          */
376         if (!sched_task_on_rq(tsk))
377                 return;
378
379         /*
380          * If the task concurrently migrates to another CPU,
381          * we guarantee it sees the new tick dependency upon
382          * schedule.
383          *
384          * set_task_cpu(p, cpu);
385          *   STORE p->cpu = @cpu
386          * __schedule() (switch to task 'p')
387          *   LOCK rq->lock
388          *   smp_mb__after_spin_lock()          STORE p->tick_dep_mask
389          *   tick_nohz_task_switch()            smp_mb() (atomic_fetch_or())
390          *      LOAD p->tick_dep_mask           LOAD p->cpu
391          */
392         cpu = task_cpu(tsk);
393
394         preempt_disable();
395         if (cpu_online(cpu))
396                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
397         preempt_enable();
398 }
399
400 /*
401  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
402  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
403  */
404 static void tick_nohz_full_kick_all(void)
405 {
406         int cpu;
407
408         if (!tick_nohz_full_running)
409                 return;
410
411         preempt_disable();
412         for_each_cpu_and(cpu, tick_nohz_full_mask, cpu_online_mask)
413                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
414         preempt_enable();
415 }
416
417 static void tick_nohz_dep_set_all(atomic_t *dep,
418                                   enum tick_dep_bits bit)
419 {
420         int prev;
421
422         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), dep);
423         if (!prev)
424                 tick_nohz_full_kick_all();
425 }
426
427 /*
428  * Set a global tick dependency. Used by perf events that rely on freq and
429  * unstable clocks.
430  */
431 void tick_nohz_dep_set(enum tick_dep_bits bit)
432 {
433         tick_nohz_dep_set_all(&tick_dep_mask, bit);
434 }
435
436 void tick_nohz_dep_clear(enum tick_dep_bits bit)
437 {
438         atomic_andnot(BIT(bit), &tick_dep_mask);
439 }
440
441 /*
442  * Set per-CPU tick dependency. Used by scheduler and perf events in order to
443  * manage event-throttling.
444  */
445 void tick_nohz_dep_set_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
446 {
447         int prev;
448         struct tick_sched *ts;
449
450         ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
451
452         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
453         if (!prev) {
454                 preempt_disable();
455                 /* Perf needs local kick that is NMI safe */
456                 if (cpu == smp_processor_id()) {
457                         tick_nohz_full_kick();
458                 } else {
459                         /* Remote IRQ work not NMI-safe */
460                         if (!WARN_ON_ONCE(in_nmi()))
461                                 tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
462                 }
463                 preempt_enable();
464         }
465 }
466 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_dep_set_cpu);
467
468 void tick_nohz_dep_clear_cpu(int cpu, enum tick_dep_bits bit)
469 {
470         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
471
472         atomic_andnot(BIT(bit), &ts->tick_dep_mask);
473 }
474 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_dep_clear_cpu);
475
476 /*
477  * Set a per-task tick dependency. RCU needs this. Also posix CPU timers
478  * in order to elapse per task timers.
479  */
480 void tick_nohz_dep_set_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
481 {
482         if (!atomic_fetch_or(BIT(bit), &tsk->tick_dep_mask))
483                 tick_nohz_kick_task(tsk);
484 }
485 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_dep_set_task);
486
487 void tick_nohz_dep_clear_task(struct task_struct *tsk, enum tick_dep_bits bit)
488 {
489         atomic_andnot(BIT(bit), &tsk->tick_dep_mask);
490 }
491 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_dep_clear_task);
492
493 /*
494  * Set a per-taskgroup tick dependency. Posix CPU timers need this in order to elapse
495  * per process timers.
496  */
497 void tick_nohz_dep_set_signal(struct task_struct *tsk,
498                               enum tick_dep_bits bit)
499 {
500         int prev;
501         struct signal_struct *sig = tsk->signal;
502
503         prev = atomic_fetch_or(BIT(bit), &sig->tick_dep_mask);
504         if (!prev) {
505                 struct task_struct *t;
506
507                 lockdep_assert_held(&tsk->sighand->siglock);
508                 __for_each_thread(sig, t)
509                         tick_nohz_kick_task(t);
510         }
511 }
512
513 void tick_nohz_dep_clear_signal(struct signal_struct *sig, enum tick_dep_bits bit)
514 {
515         atomic_andnot(BIT(bit), &sig->tick_dep_mask);
516 }
517
518 /*
519  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
520  * It might need the tick due to per task/process properties:
521  * perf events, posix CPU timers, ...
522  */
523 void __tick_nohz_task_switch(void)
524 {
525         struct tick_sched *ts;
526
527         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
528                 return;
529
530         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
531
532         if (ts->tick_stopped) {
533                 if (atomic_read(&current->tick_dep_mask) ||
534                     atomic_read(&current->signal->tick_dep_mask))
535                         tick_nohz_full_kick();
536         }
537 }
538
539 /* Get the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
540 void __init tick_nohz_full_setup(cpumask_var_t cpumask)
541 {
542         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
543         cpumask_copy(tick_nohz_full_mask, cpumask);
544         tick_nohz_full_running = true;
545 }
546
547 bool tick_nohz_cpu_hotpluggable(unsigned int cpu)
548 {
549         /*
550          * The 'tick_do_timer_cpu' CPU handles housekeeping duty (unbound
551          * timers, workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
552          * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
553          */
554         if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
555                 return false;
556         return true;
557 }
558
559 static int tick_nohz_cpu_down(unsigned int cpu)
560 {
561         return tick_nohz_cpu_hotpluggable(cpu) ? 0 : -EBUSY;
562 }
563
564 void __init tick_nohz_init(void)
565 {
566         int cpu, ret;
567
568         if (!tick_nohz_full_running)
569                 return;
570
571         /*
572          * Full dynticks uses IRQ work to drive the tick rescheduling on safe
573          * locking contexts. But then we need IRQ work to raise its own
574          * interrupts to avoid circular dependency on the tick.
575          */
576         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
577                 pr_warn("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't support IRQ work self-IPIs\n");
578                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
579                 tick_nohz_full_running = false;
580                 return;
581         }
582
583         if (IS_ENABLED(CONFIG_PM_SLEEP_SMP) &&
584                         !IS_ENABLED(CONFIG_PM_SLEEP_SMP_NONZERO_CPU)) {
585                 cpu = smp_processor_id();
586
587                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
588                         pr_warn("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range "
589                                 "for timekeeping\n", cpu);
590                         cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
591                 }
592         }
593
594         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
595                 ct_cpu_track_user(cpu);
596
597         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
598                                         "kernel/nohz:predown", NULL,
599                                         tick_nohz_cpu_down);
600         WARN_ON(ret < 0);
601         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
602                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
603 }
604 #endif
605
606 /*
607  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
608  */
609 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
610 /*
611  * NO HZ enabled ?
612  */
613 bool tick_nohz_enabled __read_mostly  = true;
614 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
615 /*
616  * Enable / Disable tickless mode
617  */
618 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
619 {
620         return (kstrtobool(str, &tick_nohz_enabled) == 0);
621 }
622
623 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
624
625 bool tick_nohz_tick_stopped(void)
626 {
627         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
628
629         return ts->tick_stopped;
630 }
631
632 bool tick_nohz_tick_stopped_cpu(int cpu)
633 {
634         struct tick_sched *ts = per_cpu_ptr(&tick_cpu_sched, cpu);
635
636         return ts->tick_stopped;
637 }
638
639 /**
640  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
641  *
642  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
643  *
644  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
645  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
646  * value. We do this unconditionally on any CPU, as we don't know whether the
647  * CPU, which has the update task assigned, is in a long sleep.
648  */
649 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
650 {
651         unsigned long flags;
652
653         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
654
655         local_irq_save(flags);
656         tick_do_update_jiffies64(now);
657         local_irq_restore(flags);
658
659         touch_softlockup_watchdog_sched();
660 }
661
662 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
663 {
664         ktime_t delta;
665
666         if (WARN_ON_ONCE(!ts->idle_active))
667                 return;
668
669         delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
670
671         write_seqcount_begin(&ts->idle_sleeptime_seq);
672         if (nr_iowait_cpu(smp_processor_id()) > 0)
673                 ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
674         else
675                 ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
676
677         ts->idle_entrytime = now;
678         ts->idle_active = 0;
679         write_seqcount_end(&ts->idle_sleeptime_seq);
680
681         sched_clock_idle_wakeup_event();
682 }
683
684 static void tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
685 {
686         write_seqcount_begin(&ts->idle_sleeptime_seq);
687         ts->idle_entrytime = ktime_get();
688         ts->idle_active = 1;
689         write_seqcount_end(&ts->idle_sleeptime_seq);
690
691         sched_clock_idle_sleep_event();
692 }
693
694 static u64 get_cpu_sleep_time_us(struct tick_sched *ts, ktime_t *sleeptime,
695                                  bool compute_delta, u64 *last_update_time)
696 {
697         ktime_t now, idle;
698         unsigned int seq;
699
700         if (!tick_nohz_active)
701                 return -1;
702
703         now = ktime_get();
704         if (last_update_time)
705                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
706
707         do {
708                 seq = read_seqcount_begin(&ts->idle_sleeptime_seq);
709
710                 if (ts->idle_active && compute_delta) {
711                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
712
713                         idle = ktime_add(*sleeptime, delta);
714                 } else {
715                         idle = *sleeptime;
716                 }
717         } while (read_seqcount_retry(&ts->idle_sleeptime_seq, seq));
718
719         return ktime_to_us(idle);
720
721 }
722
723 /**
724  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a CPU
725  * @cpu: CPU number to query
726  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
727  * counters if NULL.
728  *
729  * Return the cumulative idle time (since boot) for a given
730  * CPU, in microseconds. Note that this is partially broken due to
731  * the counter of iowait tasks that can be remotely updated without
732  * any synchronization. Therefore it is possible to observe backward
733  * values within two consecutive reads.
734  *
735  * This time is measured via accounting rather than sampling,
736  * and is as accurate as ktime_get() is.
737  *
738  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
739  */
740 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
741 {
742         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
743
744         return get_cpu_sleep_time_us(ts, &ts->idle_sleeptime,
745                                      !nr_iowait_cpu(cpu), last_update_time);
746 }
747 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
748
749 /**
750  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a CPU
751  * @cpu: CPU number to query
752  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
753  * counters if NULL.
754  *
755  * Return the cumulative iowait time (since boot) for a given
756  * CPU, in microseconds. Note this is partially broken due to
757  * the counter of iowait tasks that can be remotely updated without
758  * any synchronization. Therefore it is possible to observe backward
759  * values within two consecutive reads.
760  *
761  * This time is measured via accounting rather than sampling,
762  * and is as accurate as ktime_get() is.
763  *
764  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
765  */
766 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
767 {
768         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
769
770         return get_cpu_sleep_time_us(ts, &ts->iowait_sleeptime,
771                                      nr_iowait_cpu(cpu), last_update_time);
772 }
773 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
774
775 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
776 {
777         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
778         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
779
780         /* Forward the time to expire in the future */
781         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, TICK_NSEC);
782
783         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
784                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
785                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED_HARD);
786         } else {
787                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
788         }
789
790         /*
791          * Reset to make sure the next tick stop doesn't get fooled by past
792          * cached clock deadline.
793          */
794         ts->next_tick = 0;
795 }
796
797 static inline bool local_timer_softirq_pending(void)
798 {
799         return local_softirq_pending() & BIT(TIMER_SOFTIRQ);
800 }
801
802 static ktime_t tick_nohz_next_event(struct tick_sched *ts, int cpu)
803 {
804         u64 basemono, next_tick, delta, expires;
805         unsigned long basejiff;
806         unsigned int seq;
807
808         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
809         do {
810                 seq = read_seqcount_begin(&jiffies_seq);
811                 basemono = last_jiffies_update;
812                 basejiff = jiffies;
813         } while (read_seqcount_retry(&jiffies_seq, seq));
814         ts->last_jiffies = basejiff;
815         ts->timer_expires_base = basemono;
816
817         /*
818          * Keep the periodic tick, when RCU, architecture or irq_work
819          * requests it.
820          * Aside of that, check whether the local timer softirq is
821          * pending. If so, its a bad idea to call get_next_timer_interrupt(),
822          * because there is an already expired timer, so it will request
823          * immediate expiry, which rearms the hardware timer with a
824          * minimal delta, which brings us back to this place
825          * immediately. Lather, rinse and repeat...
826          */
827         if (rcu_needs_cpu() || arch_needs_cpu() ||
828             irq_work_needs_cpu() || local_timer_softirq_pending()) {
829                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
830         } else {
831                 /*
832                  * Get the next pending timer. If high resolution
833                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
834                  * timers into account. If high resolution timers are
835                  * disabled this also looks at the next expiring
836                  * hrtimer.
837                  */
838                 next_tick = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
839                 ts->next_timer = next_tick;
840         }
841
842         /*
843          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
844          * force prod the timer.
845          */
846         delta = next_tick - basemono;
847         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
848                 /*
849                  * Tell the timer code that the base is not idle, i.e. undo
850                  * the effect of get_next_timer_interrupt():
851                  */
852                 timer_clear_idle();
853                 /*
854                  * We've not stopped the tick yet, and there's a timer in the
855                  * next period, so no point in stopping it either, bail.
856                  */
857                 if (!ts->tick_stopped) {
858                         ts->timer_expires = 0;
859                         goto out;
860                 }
861         }
862
863         /*
864          * If this CPU is the one which had the do_timer() duty last, we limit
865          * the sleep time to the timekeeping 'max_deferment' value.
866          * Otherwise we can sleep as long as we want.
867          */
868         delta = timekeeping_max_deferment();
869         if (cpu != tick_do_timer_cpu &&
870             (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE || !ts->do_timer_last))
871                 delta = KTIME_MAX;
872
873         /* Calculate the next expiry time */
874         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
875                 expires = basemono + delta;
876         else
877                 expires = KTIME_MAX;
878
879         ts->timer_expires = min_t(u64, expires, next_tick);
880
881 out:
882         return ts->timer_expires;
883 }
884
885 static void tick_nohz_stop_tick(struct tick_sched *ts, int cpu)
886 {
887         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
888         u64 basemono = ts->timer_expires_base;
889         u64 expires = ts->timer_expires;
890         ktime_t tick = expires;
891
892         /* Make sure we won't be trying to stop it twice in a row. */
893         ts->timer_expires_base = 0;
894
895         /*
896          * If this CPU is the one which updates jiffies, then give up
897          * the assignment and let it be taken by the CPU which runs
898          * the tick timer next, which might be this CPU as well. If we
899          * don't drop this here, the jiffies might be stale and
900          * do_timer() never gets invoked. Keep track of the fact that it
901          * was the one which had the do_timer() duty last.
902          */
903         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
904                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
905                 ts->do_timer_last = 1;
906         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
907                 ts->do_timer_last = 0;
908         }
909
910         /* Skip reprogram of event if it's not changed */
911         if (ts->tick_stopped && (expires == ts->next_tick)) {
912                 /* Sanity check: make sure clockevent is actually programmed */
913                 if (tick == KTIME_MAX || ts->next_tick == hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer))
914                         return;
915
916                 WARN_ON_ONCE(1);
917                 printk_once("basemono: %llu ts->next_tick: %llu dev->next_event: %llu timer->active: %d timer->expires: %llu\n",
918                             basemono, ts->next_tick, dev->next_event,
919                             hrtimer_active(&ts->sched_timer), hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer));
920         }
921
922         /*
923          * nohz_stop_sched_tick() can be called several times before
924          * nohz_restart_sched_tick() is called. This happens when
925          * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
926          * first call we save the current tick time, so we can restart
927          * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick().
928          */
929         if (!ts->tick_stopped) {
930                 calc_load_nohz_start();
931                 quiet_vmstat();
932
933                 ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
934                 ts->tick_stopped = 1;
935                 trace_tick_stop(1, TICK_DEP_MASK_NONE);
936         }
937
938         ts->next_tick = tick;
939
940         /*
941          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
942          * the tick timer.
943          */
944         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
945                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
946                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
947                 else
948                         tick_program_event(KTIME_MAX, 1);
949                 return;
950         }
951
952         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
953                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, tick,
954                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED_HARD);
955         } else {
956                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick);
957                 tick_program_event(tick, 1);
958         }
959 }
960
961 static void tick_nohz_retain_tick(struct tick_sched *ts)
962 {
963         ts->timer_expires_base = 0;
964 }
965
966 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
967 static void tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts, int cpu)
968 {
969         if (tick_nohz_next_event(ts, cpu))
970                 tick_nohz_stop_tick(ts, cpu);
971         else
972                 tick_nohz_retain_tick(ts);
973 }
974 #endif /* CONFIG_NO_HZ_FULL */
975
976 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
977 {
978         /* Update jiffies first */
979         tick_do_update_jiffies64(now);
980
981         /*
982          * Clear the timer idle flag, so we avoid IPIs on remote queueing and
983          * the clock forward checks in the enqueue path:
984          */
985         timer_clear_idle();
986
987         calc_load_nohz_stop();
988         touch_softlockup_watchdog_sched();
989
990         /* Cancel the scheduled timer and restore the tick: */
991         ts->tick_stopped  = 0;
992         tick_nohz_restart(ts, now);
993 }
994
995 static void __tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts,
996                                          ktime_t now)
997 {
998 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
999         int cpu = smp_processor_id();
1000
1001         if (can_stop_full_tick(cpu, ts))
1002                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, cpu);
1003         else if (ts->tick_stopped)
1004                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
1005 #endif
1006 }
1007
1008 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
1009 {
1010         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
1011                 return;
1012
1013         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
1014                 return;
1015
1016         __tick_nohz_full_update_tick(ts, ktime_get());
1017 }
1018
1019 /*
1020  * A pending softirq outside an IRQ (or softirq disabled section) context
1021  * should be waiting for ksoftirqd to handle it. Therefore we shouldn't
1022  * reach this code due to the need_resched() early check in can_stop_idle_tick().
1023  *
1024  * However if we are between CPUHP_AP_SMPBOOT_THREADS and CPU_TEARDOWN_CPU on the
1025  * cpu_down() process, softirqs can still be raised while ksoftirqd is parked,
1026  * triggering the code below, since wakep_softirqd() is ignored.
1027  *
1028  */
1029 static bool report_idle_softirq(void)
1030 {
1031         static int ratelimit;
1032         unsigned int pending = local_softirq_pending();
1033
1034         if (likely(!pending))
1035                 return false;
1036
1037         /* Some softirqs claim to be safe against hotplug and ksoftirqd parking */
1038         if (!cpu_active(smp_processor_id())) {
1039                 pending &= ~SOFTIRQ_HOTPLUG_SAFE_MASK;
1040                 if (!pending)
1041                         return false;
1042         }
1043
1044         if (ratelimit >= 10)
1045                 return false;
1046
1047         /* On RT, softirq handling may be waiting on some lock */
1048         if (local_bh_blocked())
1049                 return false;
1050
1051         pr_warn("NOHZ tick-stop error: local softirq work is pending, handler #%02x!!!\n",
1052                 pending);
1053         ratelimit++;
1054
1055         return true;
1056 }
1057
1058 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
1059 {
1060         /*
1061          * If this CPU is offline and it is the one which updates
1062          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
1063          * the CPU which runs the tick timer next. If we don't drop
1064          * this here, the jiffies might be stale and do_timer() never
1065          * gets invoked.
1066          */
1067         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
1068                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
1069                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
1070                 /*
1071                  * Make sure the CPU doesn't get fooled by obsolete tick
1072                  * deadline if it comes back online later.
1073                  */
1074                 ts->next_tick = 0;
1075                 return false;
1076         }
1077
1078         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE))
1079                 return false;
1080
1081         if (need_resched())
1082                 return false;
1083
1084         if (unlikely(report_idle_softirq()))
1085                 return false;
1086
1087         if (tick_nohz_full_enabled()) {
1088                 /*
1089                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
1090                  * if there are full dynticks CPUs around
1091                  */
1092                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
1093                         return false;
1094
1095                 /* Should not happen for nohz-full */
1096                 if (WARN_ON_ONCE(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE))
1097                         return false;
1098         }
1099
1100         return true;
1101 }
1102
1103 /**
1104  * tick_nohz_idle_stop_tick - stop the idle tick from the idle task
1105  *
1106  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
1107  */
1108 void tick_nohz_idle_stop_tick(void)
1109 {
1110         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1111         int cpu = smp_processor_id();
1112         ktime_t expires;
1113
1114         /*
1115          * If tick_nohz_get_sleep_length() ran tick_nohz_next_event(), the
1116          * tick timer expiration time is known already.
1117          */
1118         if (ts->timer_expires_base)
1119                 expires = ts->timer_expires;
1120         else if (can_stop_idle_tick(cpu, ts))
1121                 expires = tick_nohz_next_event(ts, cpu);
1122         else
1123                 return;
1124
1125         ts->idle_calls++;
1126
1127         if (expires > 0LL) {
1128                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
1129
1130                 tick_nohz_stop_tick(ts, cpu);
1131
1132                 ts->idle_sleeps++;
1133                 ts->idle_expires = expires;
1134
1135                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped) {
1136                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
1137                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
1138                 }
1139         } else {
1140                 tick_nohz_retain_tick(ts);
1141         }
1142 }
1143
1144 void tick_nohz_idle_retain_tick(void)
1145 {
1146         tick_nohz_retain_tick(this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched));
1147         /*
1148          * Undo the effect of get_next_timer_interrupt() called from
1149          * tick_nohz_next_event().
1150          */
1151         timer_clear_idle();
1152 }
1153
1154 /**
1155  * tick_nohz_idle_enter - prepare for entering idle on the current CPU
1156  *
1157  * Called when we start the idle loop.
1158  */
1159 void tick_nohz_idle_enter(void)
1160 {
1161         struct tick_sched *ts;
1162
1163         lockdep_assert_irqs_enabled();
1164
1165         local_irq_disable();
1166
1167         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1168
1169         WARN_ON_ONCE(ts->timer_expires_base);
1170
1171         ts->inidle = 1;
1172         tick_nohz_start_idle(ts);
1173
1174         local_irq_enable();
1175 }
1176
1177 /**
1178  * tick_nohz_irq_exit - Notify the tick about IRQ exit
1179  *
1180  * A timer may have been added/modified/deleted either by the current IRQ,
1181  * or by another place using this IRQ as a notification. This IRQ may have
1182  * also updated the RCU callback list. These events may require a
1183  * re-evaluation of the next tick. Depending on the context:
1184  *
1185  * 1) If the CPU is idle and no resched is pending, just proceed with idle
1186  *    time accounting. The next tick will be re-evaluated on the next idle
1187  *    loop iteration.
1188  *
1189  * 2) If the CPU is nohz_full:
1190  *
1191  *    2.1) If there is any tick dependency, restart the tick if stopped.
1192  *
1193  *    2.2) If there is no tick dependency, (re-)evaluate the next tick and
1194  *         stop/update it accordingly.
1195  */
1196 void tick_nohz_irq_exit(void)
1197 {
1198         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1199
1200         if (ts->inidle)
1201                 tick_nohz_start_idle(ts);
1202         else
1203                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
1204 }
1205
1206 /**
1207  * tick_nohz_idle_got_tick - Check whether or not the tick handler has run
1208  */
1209 bool tick_nohz_idle_got_tick(void)
1210 {
1211         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1212
1213         if (ts->got_idle_tick) {
1214                 ts->got_idle_tick = 0;
1215                 return true;
1216         }
1217         return false;
1218 }
1219
1220 /**
1221  * tick_nohz_get_next_hrtimer - return the next expiration time for the hrtimer
1222  * or the tick, whichever expires first. Note that, if the tick has been
1223  * stopped, it returns the next hrtimer.
1224  *
1225  * Called from power state control code with interrupts disabled
1226  */
1227 ktime_t tick_nohz_get_next_hrtimer(void)
1228 {
1229         return __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev)->next_event;
1230 }
1231
1232 /**
1233  * tick_nohz_get_sleep_length - return the expected length of the current sleep
1234  * @delta_next: duration until the next event if the tick cannot be stopped
1235  *
1236  * Called from power state control code with interrupts disabled.
1237  *
1238  * The return value of this function and/or the value returned by it through the
1239  * @delta_next pointer can be negative which must be taken into account by its
1240  * callers.
1241  */
1242 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(ktime_t *delta_next)
1243 {
1244         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
1245         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1246         int cpu = smp_processor_id();
1247         /*
1248          * The idle entry time is expected to be a sufficient approximation of
1249          * the current time at this point.
1250          */
1251         ktime_t now = ts->idle_entrytime;
1252         ktime_t next_event;
1253
1254         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
1255
1256         *delta_next = ktime_sub(dev->next_event, now);
1257
1258         if (!can_stop_idle_tick(cpu, ts))
1259                 return *delta_next;
1260
1261         next_event = tick_nohz_next_event(ts, cpu);
1262         if (!next_event)
1263                 return *delta_next;
1264
1265         /*
1266          * If the next highres timer to expire is earlier than 'next_event', the
1267          * idle governor needs to know that.
1268          */
1269         next_event = min_t(u64, next_event,
1270                            hrtimer_next_event_without(&ts->sched_timer));
1271
1272         return ktime_sub(next_event, now);
1273 }
1274
1275 /**
1276  * tick_nohz_get_idle_calls_cpu - return the current idle calls counter value
1277  * for a particular CPU.
1278  *
1279  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
1280  */
1281 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls_cpu(int cpu)
1282 {
1283         struct tick_sched *ts = tick_get_tick_sched(cpu);
1284
1285         return ts->idle_calls;
1286 }
1287
1288 /**
1289  * tick_nohz_get_idle_calls - return the current idle calls counter value
1290  *
1291  * Called from the schedutil frequency scaling governor in scheduler context.
1292  */
1293 unsigned long tick_nohz_get_idle_calls(void)
1294 {
1295         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1296
1297         return ts->idle_calls;
1298 }
1299
1300 static void tick_nohz_account_idle_time(struct tick_sched *ts,
1301                                         ktime_t now)
1302 {
1303         unsigned long ticks;
1304
1305         ts->idle_exittime = now;
1306
1307         if (vtime_accounting_enabled_this_cpu())
1308                 return;
1309         /*
1310          * We stopped the tick in idle. update_process_times() would miss the
1311          * time we slept, as it does only a 1 tick accounting.
1312          * Enforce that this is accounted to idle !
1313          */
1314         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
1315         /*
1316          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
1317          */
1318         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
1319                 account_idle_ticks(ticks);
1320 }
1321
1322 void tick_nohz_idle_restart_tick(void)
1323 {
1324         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1325
1326         if (ts->tick_stopped) {
1327                 ktime_t now = ktime_get();
1328                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
1329                 tick_nohz_account_idle_time(ts, now);
1330         }
1331 }
1332
1333 static void tick_nohz_idle_update_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1334 {
1335         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
1336                 __tick_nohz_full_update_tick(ts, now);
1337         else
1338                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
1339
1340         tick_nohz_account_idle_time(ts, now);
1341 }
1342
1343 /**
1344  * tick_nohz_idle_exit - Update the tick upon idle task exit
1345  *
1346  * When the idle task exits, update the tick depending on the
1347  * following situations:
1348  *
1349  * 1) If the CPU is not in nohz_full mode (most cases), then
1350  *    restart the tick.
1351  *
1352  * 2) If the CPU is in nohz_full mode (corner case):
1353  *   2.1) If the tick can be kept stopped (no tick dependencies)
1354  *        then re-evaluate the next tick and try to keep it stopped
1355  *        as long as possible.
1356  *   2.2) If the tick has dependencies, restart the tick.
1357  *
1358  */
1359 void tick_nohz_idle_exit(void)
1360 {
1361         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1362         bool idle_active, tick_stopped;
1363         ktime_t now;
1364
1365         local_irq_disable();
1366
1367         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
1368         WARN_ON_ONCE(ts->timer_expires_base);
1369
1370         ts->inidle = 0;
1371         idle_active = ts->idle_active;
1372         tick_stopped = ts->tick_stopped;
1373
1374         if (idle_active || tick_stopped)
1375                 now = ktime_get();
1376
1377         if (idle_active)
1378                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1379
1380         if (tick_stopped)
1381                 tick_nohz_idle_update_tick(ts, now);
1382
1383         local_irq_enable();
1384 }
1385
1386 /*
1387  * In low-resolution mode, the tick handler must be implemented directly
1388  * at the clockevent level. hrtimer can't be used instead, because its
1389  * infrastructure actually relies on the tick itself as a backend in
1390  * low-resolution mode (see hrtimer_run_queues()).
1391  *
1392  * This low-resolution handler still makes use of some hrtimer APIs meanwhile
1393  * for convenience with expiration calculation and forwarding.
1394  */
1395 static void tick_nohz_lowres_handler(struct clock_event_device *dev)
1396 {
1397         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1398         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1399         ktime_t now = ktime_get();
1400
1401         dev->next_event = KTIME_MAX;
1402
1403         tick_sched_do_timer(ts, now);
1404         tick_sched_handle(ts, regs);
1405
1406         /*
1407          * In dynticks mode, tick reprogram is deferred:
1408          * - to the idle task if in dynticks-idle
1409          * - to IRQ exit if in full-dynticks.
1410          */
1411         if (likely(!ts->tick_stopped)) {
1412                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, TICK_NSEC);
1413                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1414         }
1415
1416 }
1417
1418 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
1419 {
1420         if (!tick_nohz_enabled)
1421                 return;
1422         ts->nohz_mode = mode;
1423         /* One update is enough */
1424         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
1425                 timers_update_nohz();
1426 }
1427
1428 /**
1429  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to NOHZ mode
1430  */
1431 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
1432 {
1433         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1434         ktime_t next;
1435
1436         if (!tick_nohz_enabled)
1437                 return;
1438
1439         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_lowres_handler))
1440                 return;
1441
1442         /*
1443          * Recycle the hrtimer in 'ts', so we can share the
1444          * hrtimer_forward_now() function with the highres code.
1445          */
1446         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_HARD);
1447         /* Get the next period */
1448         next = tick_init_jiffy_update();
1449
1450         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
1451         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, TICK_NSEC);
1452         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
1453         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
1454 }
1455
1456 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1457 {
1458         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1459         ktime_t now;
1460
1461         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1462                 return;
1463         now = ktime_get();
1464         if (ts->idle_active)
1465                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1466         /*
1467          * If all CPUs are idle we may need to update a stale jiffies value.
1468          * Note nohz_full is a special case: a timekeeper is guaranteed to stay
1469          * alive but it might be busy looping with interrupts disabled in some
1470          * rare case (typically stop machine). So we must make sure we have a
1471          * last resort.
1472          */
1473         if (ts->tick_stopped)
1474                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1475 }
1476
1477 #else
1478
1479 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1480 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1481 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1482
1483 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1484
1485 /*
1486  * Called from irq_enter() to notify about the possible interruption of idle()
1487  */
1488 void tick_irq_enter(void)
1489 {
1490         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1491         tick_nohz_irq_enter();
1492 }
1493
1494 /*
1495  * High resolution timer specific code
1496  */
1497 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1498 /*
1499  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1500  * Called with interrupts disabled.
1501  */
1502 static enum hrtimer_restart tick_nohz_highres_handler(struct hrtimer *timer)
1503 {
1504         struct tick_sched *ts =
1505                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1506         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1507         ktime_t now = ktime_get();
1508
1509         tick_sched_do_timer(ts, now);
1510
1511         /*
1512          * Do not call when we are not in IRQ context and have
1513          * no valid 'regs' pointer
1514          */
1515         if (regs)
1516                 tick_sched_handle(ts, regs);
1517         else
1518                 ts->next_tick = 0;
1519
1520         /*
1521          * In dynticks mode, tick reprogram is deferred:
1522          * - to the idle task if in dynticks-idle
1523          * - to IRQ exit if in full-dynticks.
1524          */
1525         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1526                 return HRTIMER_NORESTART;
1527
1528         hrtimer_forward(timer, now, TICK_NSEC);
1529
1530         return HRTIMER_RESTART;
1531 }
1532
1533 static int sched_skew_tick;
1534
1535 static int __init skew_tick(char *str)
1536 {
1537         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1538
1539         return 0;
1540 }
1541 early_param("skew_tick", skew_tick);
1542
1543 /**
1544  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1545  */
1546 void tick_setup_sched_timer(void)
1547 {
1548         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1549         ktime_t now = ktime_get();
1550
1551         /* Emulate tick processing via per-CPU hrtimers: */
1552         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_HARD);
1553         ts->sched_timer.function = tick_nohz_highres_handler;
1554
1555         /* Get the next period (per-CPU) */
1556         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1557
1558         /* Offset the tick to avert 'jiffies_lock' contention. */
1559         if (sched_skew_tick) {
1560                 u64 offset = TICK_NSEC >> 1;
1561                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1562                 offset *= smp_processor_id();
1563                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1564         }
1565
1566         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, TICK_NSEC);
1567         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED_HARD);
1568         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1569 }
1570 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1571
1572 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1573 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1574 {
1575         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1576
1577 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1578         if (ts->sched_timer.base)
1579                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1580 # endif
1581
1582         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1583 }
1584 #endif
1585
1586 /*
1587  * Async notification about clocksource changes
1588  */
1589 void tick_clock_notify(void)
1590 {
1591         int cpu;
1592
1593         for_each_possible_cpu(cpu)
1594                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1595 }
1596
1597 /*
1598  * Async notification about clock event changes
1599  */
1600 void tick_oneshot_notify(void)
1601 {
1602         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1603
1604         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1605 }
1606
1607 /*
1608  * Check if a change happened, which makes oneshot possible.
1609  *
1610  * Called cyclically from the hrtimer softirq (driven by the timer
1611  * softirq). 'allow_nohz' signals that we can switch into low-res NOHZ
1612  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1613  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1614  */
1615 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1616 {
1617         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1618
1619         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1620                 return 0;
1621
1622         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1623                 return 0;
1624
1625         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1626                 return 0;
1627
1628         if (!allow_nohz)
1629                 return 1;
1630
1631         tick_nohz_switch_to_nohz();
1632         return 0;
1633 }