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);
 141         tsk->utimescaled += user_scaled;
 142         account_system_time(tsk, hardirq_offset, system);
 143         tsk->stimescaled += system_scaled;
 144
 145         steal = S390_lowcore.steal_timer;
 146         if ((s64) steal > 0) {
 147                 S390_lowcore.steal_timer = 0;
 148                 account_steal_time(steal);
 149         }
 150
 151         return virt_timer_forward(user + system);
 152 }
 153
 154 void vtime_task_switch(struct task_struct *prev)
 155 {
 156         struct thread_info *ti;
 157
 158         do_account_vtime(prev, 0);
 159         ti = task_thread_info(prev);
 160         ti->user_timer = S390_lowcore.user_timer;
 161         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
 162         ti = task_thread_info(current);
 163         S390_lowcore.user_timer = ti->user_timer;
 164         S390_lowcore.system_timer = ti->system_timer;
 165 }
 166
 167 /*
 168  * In s390, accounting pending user time also implies
 169  * accounting system time in order to correctly compute
 170  * the stolen time accounting.
 171  */
 172 void vtime_account_user(struct task_struct *tsk)
 173 {
 174         if (do_account_vtime(tsk, HARDIRQ_OFFSET))
 175                 virt_timer_expire();
 176 }
 177
 178 /*
 179  * Update process times based on virtual cpu times stored by entry.S
 180  * to the lowcore fields user_timer, system_timer & steal_clock.
 181  */
 182 void vtime_account_irq_enter(struct task_struct *tsk)
 183 {
 184         struct thread_info *ti = task_thread_info(tsk);
 185         u64 timer, system, system_scaled;
 186
 187         timer = S390_lowcore.last_update_timer;
 188         S390_lowcore.last_update_timer = get_vtimer();
 189         S390_lowcore.system_timer += timer - S390_lowcore.last_update_timer;
 190
 191         /* Update MT utilization calculation */
 192         if (smp_cpu_mtid &&
 193             time_after64(jiffies_64, this_cpu_read(mt_scaling_jiffies)))
 194                 update_mt_scaling();
 195
 196         system = S390_lowcore.system_timer - ti->system_timer;
 197         S390_lowcore.steal_timer -= system;
 198         ti->system_timer = S390_lowcore.system_timer;
 199         system_scaled = system;
 200         /* Do MT utilization scaling */
 201         if (smp_cpu_mtid) {
 202                 u64 mult = __this_cpu_read(mt_scaling_mult);
 203                 u64 div = __this_cpu_read(mt_scaling_div);
 204
 205                 system_scaled = (system_scaled * mult) / div;
 206         }
 207         account_system_time(tsk, 0, system);
 208         tsk->stimescaled += system_scaled;
 209
 210         virt_timer_forward(system);
 211 }
 212 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_irq_enter);
 213
 214 void vtime_account_system(struct task_struct *tsk)
 215 __attribute__((alias("vtime_account_irq_enter")));
 216 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_system);
 217
 218 /*
 219  * Sorted add to a list. List is linear searched until first bigger
 220  * element is found.
 221  */
 222 static void list_add_sorted(struct vtimer_list *timer, struct list_head *head)
 223 {
 224         struct vtimer_list *tmp;
 225
 226         list_for_each_entry(tmp, head, entry) {
 227                 if (tmp->expires > timer->expires) {
 228                         list_add_tail(&timer->entry, &tmp->entry);
 229                         return;
 230                 }
 231         }
 232         list_add_tail(&timer->entry, head);
 233 }
 234
 235 /*
 236  * Handler for expired virtual CPU timer.
 237  */
 238 static void virt_timer_expire(void)
 239 {
 240         struct vtimer_list *timer, *tmp;
 241         unsigned long elapsed;
 242         LIST_HEAD(cb_list);
 243
 244         /* walk timer list, fire all expired timers */
 245         spin_lock(&virt_timer_lock);
 246         elapsed = atomic64_read(&virt_timer_elapsed);
 247         list_for_each_entry_safe(timer, tmp, &virt_timer_list, entry) {
 248                 if (timer->expires < elapsed)
 249                         /* move expired timer to the callback queue */
 250                         list_move_tail(&timer->entry, &cb_list);
 251                 else
 252                         timer->expires -= elapsed;
 253         }
 254         if (!list_empty(&virt_timer_list)) {
 255                 timer = list_first_entry(&virt_timer_list,
 256                                          struct vtimer_list, entry);
 257                 atomic64_set(&virt_timer_current, timer->expires);
 258         }
 259         atomic64_sub(elapsed, &virt_timer_elapsed);
 260         spin_unlock(&virt_timer_lock);
 261
 262         /* Do callbacks and recharge periodic timers */
 263         list_for_each_entry_safe(timer, tmp, &cb_list, entry) {
 264                 list_del_init(&timer->entry);
 265                 timer->function(timer->data);
 266                 if (timer->interval) {
 267                         /* Recharge interval timer */
 268                         timer->expires = timer->interval +
 269                                 atomic64_read(&virt_timer_elapsed);
 270                         spin_lock(&virt_timer_lock);
 271                         list_add_sorted(timer, &virt_timer_list);
 272                         spin_unlock(&virt_timer_lock);
 273                 }
 274         }
 275 }
 276
 277 void init_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 278 {
 279         timer->function = NULL;
 280         INIT_LIST_HEAD(&timer->entry);
 281 }
 282 EXPORT_SYMBOL(init_virt_timer);
 283
 284 static inline int vtimer_pending(struct vtimer_list *timer)
 285 {
 286         return !list_empty(&timer->entry);
 287 }
 288
 289 static void internal_add_vtimer(struct vtimer_list *timer)
 290 {
 291         if (list_empty(&virt_timer_list)) {
 292                 /* First timer, just program it. */
 293                 atomic64_set(&virt_timer_current, timer->expires);
 294                 atomic64_set(&virt_timer_elapsed, 0);
 295                 list_add(&timer->entry, &virt_timer_list);
 296         } else {
 297                 /* Update timer against current base. */
 298                 timer->expires += atomic64_read(&virt_timer_elapsed);
 299                 if (likely((s64) timer->expires <
 300                            (s64) atomic64_read(&virt_timer_current)))
 301                         /* The new timer expires before the current timer. */
 302                         atomic64_set(&virt_timer_current, timer->expires);
 303                 /* Insert new timer into the list. */
 304                 list_add_sorted(timer, &virt_timer_list);
 305         }
 306 }
 307
 308 static void __add_vtimer(struct vtimer_list *timer, int periodic)
 309 {
 310         unsigned long flags;
 311
 312         timer->interval = periodic ? timer->expires : 0;
 313         spin_lock_irqsave(&virt_timer_lock, flags);
 314         internal_add_vtimer(timer);
 315         spin_unlock_irqrestore(&virt_timer_lock, flags);
 316 }
 317
 318 /*
 319  * add_virt_timer - add an oneshot virtual CPU timer
 320  */
 321 void add_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 322 {
 323         __add_vtimer(timer, 0);
 324 }
 325 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer);
 326
 327 /*
 328  * add_virt_timer_int - add an interval virtual CPU timer
 329  */
 330 void add_virt_timer_periodic(struct vtimer_list *timer)
 331 {
 332         __add_vtimer(timer, 1);
 333 }
 334 EXPORT_SYMBOL(add_virt_timer_periodic);
 335
 336 static int __mod_vtimer(struct vtimer_list *timer, u64 expires, int periodic)
 337 {
 338         unsigned long flags;
 339         int rc;
 340
 341         BUG_ON(!timer->function);
 342
 343         if (timer->expires == expires && vtimer_pending(timer))
 344                 return 1;
 345         spin_lock_irqsave(&virt_timer_lock, flags);
 346         rc = vtimer_pending(timer);
 347         if (rc)
 348                 list_del_init(&timer->entry);
 349         timer->interval = periodic ? expires : 0;
 350         timer->expires = expires;
 351         internal_add_vtimer(timer);
 352         spin_unlock_irqrestore(&virt_timer_lock, flags);
 353         return rc;
 354 }
 355
 356 /*
 357  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 358  */
 359 int mod_virt_timer(struct vtimer_list *timer, u64 expires)
 360 {
 361         return __mod_vtimer(timer, expires, 0);
 362 }
 363 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer);
 364
 365 /*
 366  * returns whether it has modified a pending timer (1) or not (0)
 367  */
 368 int mod_virt_timer_periodic(struct vtimer_list *timer, u64 expires)
 369 {
 370         return __mod_vtimer(timer, expires, 1);
 371 }
 372 EXPORT_SYMBOL(mod_virt_timer_periodic);
 373
 374 /*
 375  * Delete a virtual timer.
 376  *
 377  * returns whether the deleted timer was pending (1) or not (0)
 378  */
 379 int del_virt_timer(struct vtimer_list *timer)
 380 {
 381         unsigned long flags;
 382
 383         if (!vtimer_pending(timer))
 384                 return 0;
 385         spin_lock_irqsave(&virt_timer_lock, flags);
 386         list_del_init(&timer->entry);
 387         spin_unlock_irqrestore(&virt_timer_lock, flags);
 388         return 1;
 389 }
 390 EXPORT_SYMBOL(del_virt_timer);
 391
 392 /*
 393  * Start the virtual CPU timer on the current CPU.
 394  */
 395 void vtime_init(void)
 396 {
 397         /* set initial cpu timer */
 398         set_vtimer(VTIMER_MAX_SLICE);
 399         /* Setup initial MT scaling values */
 400         if (smp_cpu_mtid) {
 401                 __this_cpu_write(mt_scaling_jiffies, jiffies);
 402                 __this_cpu_write(mt_scaling_mult, 1);
 403                 __this_cpu_write(mt_scaling_div, 1);
 404                 stcctm5(smp_cpu_mtid + 1, this_cpu_ptr(mt_cycles));
 405         }
 406 }