]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/time/hrtimer.c
ae0c8a411fe72bba2e98b54408bd86959e7d5093
[linux.git] / kernel / time / hrtimer.c
1 /*
2  *  linux/kernel/hrtimer.c
3  *
4  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
5  *  Copyright(C) 2005-2007, Red Hat, Inc., Ingo Molnar
6  *  Copyright(C) 2006-2007  Timesys Corp., Thomas Gleixner
7  *
8  *  High-resolution kernel timers
9  *
10  *  In contrast to the low-resolution timeout API implemented in
11  *  kernel/timer.c, hrtimers provide finer resolution and accuracy
12  *  depending on system configuration and capabilities.
13  *
14  *  These timers are currently used for:
15  *   - itimers
16  *   - POSIX timers
17  *   - nanosleep
18  *   - precise in-kernel timing
19  *
20  *  Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar
21  *
22  *  Credits:
23  *      based on kernel/timer.c
24  *
25  *      Help, testing, suggestions, bugfixes, improvements were
26  *      provided by:
27  *
28  *      George Anzinger, Andrew Morton, Steven Rostedt, Roman Zippel
29  *      et. al.
30  *
31  *  For licencing details see kernel-base/COPYING
32  */
33
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/export.h>
36 #include <linux/percpu.h>
37 #include <linux/hrtimer.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/syscalls.h>
40 #include <linux/kallsyms.h>
41 #include <linux/interrupt.h>
42 #include <linux/tick.h>
43 #include <linux/seq_file.h>
44 #include <linux/err.h>
45 #include <linux/debugobjects.h>
46 #include <linux/sched/signal.h>
47 #include <linux/sched/sysctl.h>
48 #include <linux/sched/rt.h>
49 #include <linux/sched/deadline.h>
50 #include <linux/sched/nohz.h>
51 #include <linux/sched/debug.h>
52 #include <linux/timer.h>
53 #include <linux/freezer.h>
54 #include <linux/compat.h>
55
56 #include <linux/uaccess.h>
57
58 #include <trace/events/timer.h>
59
60 #include "tick-internal.h"
61
62 /*
63  * Masks for selecting the soft and hard context timers from
64  * cpu_base->active
65  */
66 #define MASK_SHIFT              (HRTIMER_BASE_MONOTONIC_SOFT)
67 #define HRTIMER_ACTIVE_HARD     ((1U << MASK_SHIFT) - 1)
68 #define HRTIMER_ACTIVE_SOFT     (HRTIMER_ACTIVE_HARD << MASK_SHIFT)
69 #define HRTIMER_ACTIVE_ALL      (HRTIMER_ACTIVE_SOFT | HRTIMER_ACTIVE_HARD)
70
71 /*
72  * The timer bases:
73  *
74  * There are more clockids than hrtimer bases. Thus, we index
75  * into the timer bases by the hrtimer_base_type enum. When trying
76  * to reach a base using a clockid, hrtimer_clockid_to_base()
77  * is used to convert from clockid to the proper hrtimer_base_type.
78  */
79 DEFINE_PER_CPU(struct hrtimer_cpu_base, hrtimer_bases) =
80 {
81         .lock = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(hrtimer_bases.lock),
82         .clock_base =
83         {
84                 {
85                         .index = HRTIMER_BASE_MONOTONIC,
86                         .clockid = CLOCK_MONOTONIC,
87                         .get_time = &ktime_get,
88                 },
89                 {
90                         .index = HRTIMER_BASE_REALTIME,
91                         .clockid = CLOCK_REALTIME,
92                         .get_time = &ktime_get_real,
93                 },
94                 {
95                         .index = HRTIMER_BASE_BOOTTIME,
96                         .clockid = CLOCK_BOOTTIME,
97                         .get_time = &ktime_get_boottime,
98                 },
99                 {
100                         .index = HRTIMER_BASE_TAI,
101                         .clockid = CLOCK_TAI,
102                         .get_time = &ktime_get_clocktai,
103                 },
104                 {
105                         .index = HRTIMER_BASE_MONOTONIC_SOFT,
106                         .clockid = CLOCK_MONOTONIC,
107                         .get_time = &ktime_get,
108                 },
109                 {
110                         .index = HRTIMER_BASE_REALTIME_SOFT,
111                         .clockid = CLOCK_REALTIME,
112                         .get_time = &ktime_get_real,
113                 },
114                 {
115                         .index = HRTIMER_BASE_BOOTTIME_SOFT,
116                         .clockid = CLOCK_BOOTTIME,
117                         .get_time = &ktime_get_boottime,
118                 },
119                 {
120                         .index = HRTIMER_BASE_TAI_SOFT,
121                         .clockid = CLOCK_TAI,
122                         .get_time = &ktime_get_clocktai,
123                 },
124         }
125 };
126
127 static const int hrtimer_clock_to_base_table[MAX_CLOCKS] = {
128         /* Make sure we catch unsupported clockids */
129         [0 ... MAX_CLOCKS - 1]  = HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES,
130
131         [CLOCK_REALTIME]        = HRTIMER_BASE_REALTIME,
132         [CLOCK_MONOTONIC]       = HRTIMER_BASE_MONOTONIC,
133         [CLOCK_BOOTTIME]        = HRTIMER_BASE_BOOTTIME,
134         [CLOCK_TAI]             = HRTIMER_BASE_TAI,
135 };
136
137 /*
138  * Functions and macros which are different for UP/SMP systems are kept in a
139  * single place
140  */
141 #ifdef CONFIG_SMP
142
143 /*
144  * We require the migration_base for lock_hrtimer_base()/switch_hrtimer_base()
145  * such that hrtimer_callback_running() can unconditionally dereference
146  * timer->base->cpu_base
147  */
148 static struct hrtimer_cpu_base migration_cpu_base = {
149         .clock_base = { { .cpu_base = &migration_cpu_base, }, },
150 };
151
152 #define migration_base  migration_cpu_base.clock_base[0]
153
154 /*
155  * We are using hashed locking: holding per_cpu(hrtimer_bases)[n].lock
156  * means that all timers which are tied to this base via timer->base are
157  * locked, and the base itself is locked too.
158  *
159  * So __run_timers/migrate_timers can safely modify all timers which could
160  * be found on the lists/queues.
161  *
162  * When the timer's base is locked, and the timer removed from list, it is
163  * possible to set timer->base = &migration_base and drop the lock: the timer
164  * remains locked.
165  */
166 static
167 struct hrtimer_clock_base *lock_hrtimer_base(const struct hrtimer *timer,
168                                              unsigned long *flags)
169 {
170         struct hrtimer_clock_base *base;
171
172         for (;;) {
173                 base = timer->base;
174                 if (likely(base != &migration_base)) {
175                         raw_spin_lock_irqsave(&base->cpu_base->lock, *flags);
176                         if (likely(base == timer->base))
177                                 return base;
178                         /* The timer has migrated to another CPU: */
179                         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->cpu_base->lock, *flags);
180                 }
181                 cpu_relax();
182         }
183 }
184
185 /*
186  * We do not migrate the timer when it is expiring before the next
187  * event on the target cpu. When high resolution is enabled, we cannot
188  * reprogram the target cpu hardware and we would cause it to fire
189  * late. To keep it simple, we handle the high resolution enabled and
190  * disabled case similar.
191  *
192  * Called with cpu_base->lock of target cpu held.
193  */
194 static int
195 hrtimer_check_target(struct hrtimer *timer, struct hrtimer_clock_base *new_base)
196 {
197         ktime_t expires;
198
199         expires = ktime_sub(hrtimer_get_expires(timer), new_base->offset);
200         return expires < new_base->cpu_base->expires_next;
201 }
202
203 static inline
204 struct hrtimer_cpu_base *get_target_base(struct hrtimer_cpu_base *base,
205                                          int pinned)
206 {
207 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON)
208         if (static_branch_likely(&timers_migration_enabled) && !pinned)
209                 return &per_cpu(hrtimer_bases, get_nohz_timer_target());
210 #endif
211         return base;
212 }
213
214 /*
215  * We switch the timer base to a power-optimized selected CPU target,
216  * if:
217  *      - NO_HZ_COMMON is enabled
218  *      - timer migration is enabled
219  *      - the timer callback is not running
220  *      - the timer is not the first expiring timer on the new target
221  *
222  * If one of the above requirements is not fulfilled we move the timer
223  * to the current CPU or leave it on the previously assigned CPU if
224  * the timer callback is currently running.
225  */
226 static inline struct hrtimer_clock_base *
227 switch_hrtimer_base(struct hrtimer *timer, struct hrtimer_clock_base *base,
228                     int pinned)
229 {
230         struct hrtimer_cpu_base *new_cpu_base, *this_cpu_base;
231         struct hrtimer_clock_base *new_base;
232         int basenum = base->index;
233
234         this_cpu_base = this_cpu_ptr(&hrtimer_bases);
235         new_cpu_base = get_target_base(this_cpu_base, pinned);
236 again:
237         new_base = &new_cpu_base->clock_base[basenum];
238
239         if (base != new_base) {
240                 /*
241                  * We are trying to move timer to new_base.
242                  * However we can't change timer's base while it is running,
243                  * so we keep it on the same CPU. No hassle vs. reprogramming
244                  * the event source in the high resolution case. The softirq
245                  * code will take care of this when the timer function has
246                  * completed. There is no conflict as we hold the lock until
247                  * the timer is enqueued.
248                  */
249                 if (unlikely(hrtimer_callback_running(timer)))
250                         return base;
251
252                 /* See the comment in lock_hrtimer_base() */
253                 timer->base = &migration_base;
254                 raw_spin_unlock(&base->cpu_base->lock);
255                 raw_spin_lock(&new_base->cpu_base->lock);
256
257                 if (new_cpu_base != this_cpu_base &&
258                     hrtimer_check_target(timer, new_base)) {
259                         raw_spin_unlock(&new_base->cpu_base->lock);
260                         raw_spin_lock(&base->cpu_base->lock);
261                         new_cpu_base = this_cpu_base;
262                         timer->base = base;
263                         goto again;
264                 }
265                 timer->base = new_base;
266         } else {
267                 if (new_cpu_base != this_cpu_base &&
268                     hrtimer_check_target(timer, new_base)) {
269                         new_cpu_base = this_cpu_base;
270                         goto again;
271                 }
272         }
273         return new_base;
274 }
275
276 #else /* CONFIG_SMP */
277
278 static inline struct hrtimer_clock_base *
279 lock_hrtimer_base(const struct hrtimer *timer, unsigned long *flags)
280 {
281         struct hrtimer_clock_base *base = timer->base;
282
283         raw_spin_lock_irqsave(&base->cpu_base->lock, *flags);
284
285         return base;
286 }
287
288 # define switch_hrtimer_base(t, b, p)   (b)
289
290 #endif  /* !CONFIG_SMP */
291
292 /*
293  * Functions for the union type storage format of ktime_t which are
294  * too large for inlining:
295  */
296 #if BITS_PER_LONG < 64
297 /*
298  * Divide a ktime value by a nanosecond value
299  */
300 s64 __ktime_divns(const ktime_t kt, s64 div)
301 {
302         int sft = 0;
303         s64 dclc;
304         u64 tmp;
305
306         dclc = ktime_to_ns(kt);
307         tmp = dclc < 0 ? -dclc : dclc;
308
309         /* Make sure the divisor is less than 2^32: */
310         while (div >> 32) {
311                 sft++;
312                 div >>= 1;
313         }
314         tmp >>= sft;
315         do_div(tmp, (unsigned long) div);
316         return dclc < 0 ? -tmp : tmp;
317 }
318 EXPORT_SYMBOL_GPL(__ktime_divns);
319 #endif /* BITS_PER_LONG >= 64 */
320
321 /*
322  * Add two ktime values and do a safety check for overflow:
323  */
324 ktime_t ktime_add_safe(const ktime_t lhs, const ktime_t rhs)
325 {
326         ktime_t res = ktime_add_unsafe(lhs, rhs);
327
328         /*
329          * We use KTIME_SEC_MAX here, the maximum timeout which we can
330          * return to user space in a timespec:
331          */
332         if (res < 0 || res < lhs || res < rhs)
333                 res = ktime_set(KTIME_SEC_MAX, 0);
334
335         return res;
336 }
337
338 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_add_safe);
339
340 #ifdef CONFIG_DEBUG_OBJECTS_TIMERS
341
342 static struct debug_obj_descr hrtimer_debug_descr;
343
344 static void *hrtimer_debug_hint(void *addr)
345 {
346         return ((struct hrtimer *) addr)->function;
347 }
348
349 /*
350  * fixup_init is called when:
351  * - an active object is initialized
352  */
353 static bool hrtimer_fixup_init(void *addr, enum debug_obj_state state)
354 {
355         struct hrtimer *timer = addr;
356
357         switch (state) {
358         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
359                 hrtimer_cancel(timer);
360                 debug_object_init(timer, &hrtimer_debug_descr);
361                 return true;
362         default:
363                 return false;
364         }
365 }
366
367 /*
368  * fixup_activate is called when:
369  * - an active object is activated
370  * - an unknown non-static object is activated
371  */
372 static bool hrtimer_fixup_activate(void *addr, enum debug_obj_state state)
373 {
374         switch (state) {
375         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
376                 WARN_ON(1);
377
378         default:
379                 return false;
380         }
381 }
382
383 /*
384  * fixup_free is called when:
385  * - an active object is freed
386  */
387 static bool hrtimer_fixup_free(void *addr, enum debug_obj_state state)
388 {
389         struct hrtimer *timer = addr;
390
391         switch (state) {
392         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
393                 hrtimer_cancel(timer);
394                 debug_object_free(timer, &hrtimer_debug_descr);
395                 return true;
396         default:
397                 return false;
398         }
399 }
400
401 static struct debug_obj_descr hrtimer_debug_descr = {
402         .name           = "hrtimer",
403         .debug_hint     = hrtimer_debug_hint,
404         .fixup_init     = hrtimer_fixup_init,
405         .fixup_activate = hrtimer_fixup_activate,
406         .fixup_free     = hrtimer_fixup_free,
407 };
408
409 static inline void debug_hrtimer_init(struct hrtimer *timer)
410 {
411         debug_object_init(timer, &hrtimer_debug_descr);
412 }
413
414 static inline void debug_hrtimer_activate(struct hrtimer *timer,
415                                           enum hrtimer_mode mode)
416 {
417         debug_object_activate(timer, &hrtimer_debug_descr);
418 }
419
420 static inline void debug_hrtimer_deactivate(struct hrtimer *timer)
421 {
422         debug_object_deactivate(timer, &hrtimer_debug_descr);
423 }
424
425 static inline void debug_hrtimer_free(struct hrtimer *timer)
426 {
427         debug_object_free(timer, &hrtimer_debug_descr);
428 }
429
430 static void __hrtimer_init(struct hrtimer *timer, clockid_t clock_id,
431                            enum hrtimer_mode mode);
432
433 void hrtimer_init_on_stack(struct hrtimer *timer, clockid_t clock_id,
434                            enum hrtimer_mode mode)
435 {
436         debug_object_init_on_stack(timer, &hrtimer_debug_descr);
437         __hrtimer_init(timer, clock_id, mode);
438 }
439 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_init_on_stack);
440
441 void destroy_hrtimer_on_stack(struct hrtimer *timer)
442 {
443         debug_object_free(timer, &hrtimer_debug_descr);
444 }
445 EXPORT_SYMBOL_GPL(destroy_hrtimer_on_stack);
446
447 #else
448
449 static inline void debug_hrtimer_init(struct hrtimer *timer) { }
450 static inline void debug_hrtimer_activate(struct hrtimer *timer,
451                                           enum hrtimer_mode mode) { }
452 static inline void debug_hrtimer_deactivate(struct hrtimer *timer) { }
453 #endif
454
455 static inline void
456 debug_init(struct hrtimer *timer, clockid_t clockid,
457            enum hrtimer_mode mode)
458 {
459         debug_hrtimer_init(timer);
460         trace_hrtimer_init(timer, clockid, mode);
461 }
462
463 static inline void debug_activate(struct hrtimer *timer,
464                                   enum hrtimer_mode mode)
465 {
466         debug_hrtimer_activate(timer, mode);
467         trace_hrtimer_start(timer, mode);
468 }
469
470 static inline void debug_deactivate(struct hrtimer *timer)
471 {
472         debug_hrtimer_deactivate(timer);
473         trace_hrtimer_cancel(timer);
474 }
475
476 static struct hrtimer_clock_base *
477 __next_base(struct hrtimer_cpu_base *cpu_base, unsigned int *active)
478 {
479         unsigned int idx;
480
481         if (!*active)
482                 return NULL;
483
484         idx = __ffs(*active);
485         *active &= ~(1U << idx);
486
487         return &cpu_base->clock_base[idx];
488 }
489
490 #define for_each_active_base(base, cpu_base, active)    \
491         while ((base = __next_base((cpu_base), &(active))))
492
493 static ktime_t __hrtimer_next_event_base(struct hrtimer_cpu_base *cpu_base,
494                                          unsigned int active,
495                                          ktime_t expires_next)
496 {
497         struct hrtimer_clock_base *base;
498         ktime_t expires;
499
500         for_each_active_base(base, cpu_base, active) {
501                 struct timerqueue_node *next;
502                 struct hrtimer *timer;
503
504                 next = timerqueue_getnext(&base->active);
505                 timer = container_of(next, struct hrtimer, node);
506                 expires = ktime_sub(hrtimer_get_expires(timer), base->offset);
507                 if (expires < expires_next) {
508                         expires_next = expires;
509                         if (timer->is_soft)
510                                 cpu_base->softirq_next_timer = timer;
511                         else
512                                 cpu_base->next_timer = timer;
513                 }
514         }
515         /*
516          * clock_was_set() might have changed base->offset of any of
517          * the clock bases so the result might be negative. Fix it up
518          * to prevent a false positive in clockevents_program_event().
519          */
520         if (expires_next < 0)
521                 expires_next = 0;
522         return expires_next;
523 }
524
525 /*
526  * Recomputes cpu_base::*next_timer and returns the earliest expires_next but
527  * does not set cpu_base::*expires_next, that is done by hrtimer_reprogram.
528  *
529  * When a softirq is pending, we can ignore the HRTIMER_ACTIVE_SOFT bases,
530  * those timers will get run whenever the softirq gets handled, at the end of
531  * hrtimer_run_softirq(), hrtimer_update_softirq_timer() will re-add these bases.
532  *
533  * Therefore softirq values are those from the HRTIMER_ACTIVE_SOFT clock bases.
534  * The !softirq values are the minima across HRTIMER_ACTIVE_ALL, unless an actual
535  * softirq is pending, in which case they're the minima of HRTIMER_ACTIVE_HARD.
536  *
537  * @active_mask must be one of:
538  *  - HRTIMER_ACTIVE_ALL,
539  *  - HRTIMER_ACTIVE_SOFT, or
540  *  - HRTIMER_ACTIVE_HARD.
541  */
542 static ktime_t
543 __hrtimer_get_next_event(struct hrtimer_cpu_base *cpu_base, unsigned int active_mask)
544 {
545         unsigned int active;
546         struct hrtimer *next_timer = NULL;
547         ktime_t expires_next = KTIME_MAX;
548
549         if (!cpu_base->softirq_activated && (active_mask & HRTIMER_ACTIVE_SOFT)) {
550                 active = cpu_base->active_bases & HRTIMER_ACTIVE_SOFT;
551                 cpu_base->softirq_next_timer = NULL;
552                 expires_next = __hrtimer_next_event_base(cpu_base, active, KTIME_MAX);
553
554                 next_timer = cpu_base->softirq_next_timer;
555         }
556
557         if (active_mask & HRTIMER_ACTIVE_HARD) {
558                 active = cpu_base->active_bases & HRTIMER_ACTIVE_HARD;
559                 cpu_base->next_timer = next_timer;
560                 expires_next = __hrtimer_next_event_base(cpu_base, active, expires_next);
561         }
562
563         return expires_next;
564 }
565
566 static inline ktime_t hrtimer_update_base(struct hrtimer_cpu_base *base)
567 {
568         ktime_t *offs_real = &base->clock_base[HRTIMER_BASE_REALTIME].offset;
569         ktime_t *offs_boot = &base->clock_base[HRTIMER_BASE_BOOTTIME].offset;
570         ktime_t *offs_tai = &base->clock_base[HRTIMER_BASE_TAI].offset;
571
572         ktime_t now = ktime_get_update_offsets_now(&base->clock_was_set_seq,
573                                             offs_real, offs_boot, offs_tai);
574
575         base->clock_base[HRTIMER_BASE_REALTIME_SOFT].offset = *offs_real;
576         base->clock_base[HRTIMER_BASE_BOOTTIME_SOFT].offset = *offs_boot;
577         base->clock_base[HRTIMER_BASE_TAI_SOFT].offset = *offs_tai;
578
579         return now;
580 }
581
582 /*
583  * Is the high resolution mode active ?
584  */
585 static inline int __hrtimer_hres_active(struct hrtimer_cpu_base *cpu_base)
586 {
587         return IS_ENABLED(CONFIG_HIGH_RES_TIMERS) ?
588                 cpu_base->hres_active : 0;
589 }
590
591 static inline int hrtimer_hres_active(void)
592 {
593         return __hrtimer_hres_active(this_cpu_ptr(&hrtimer_bases));
594 }
595
596 /*
597  * Reprogram the event source with checking both queues for the
598  * next event
599  * Called with interrupts disabled and base->lock held
600  */
601 static void
602 hrtimer_force_reprogram(struct hrtimer_cpu_base *cpu_base, int skip_equal)
603 {
604         ktime_t expires_next;
605
606         /*
607          * Find the current next expiration time.
608          */
609         expires_next = __hrtimer_get_next_event(cpu_base, HRTIMER_ACTIVE_ALL);
610
611         if (cpu_base->next_timer && cpu_base->next_timer->is_soft) {
612                 /*
613                  * When the softirq is activated, hrtimer has to be
614                  * programmed with the first hard hrtimer because soft
615                  * timer interrupt could occur too late.
616                  */
617                 if (cpu_base->softirq_activated)
618                         expires_next = __hrtimer_get_next_event(cpu_base,
619                                                                 HRTIMER_ACTIVE_HARD);
620                 else
621                         cpu_base->softirq_expires_next = expires_next;
622         }
623
624         if (skip_equal && expires_next == cpu_base->expires_next)
625                 return;
626
627         cpu_base->expires_next = expires_next;
628
629         /*
630          * If hres is not active, hardware does not have to be
631          * reprogrammed yet.
632          *
633          * If a hang was detected in the last timer interrupt then we
634          * leave the hang delay active in the hardware. We want the
635          * system to make progress. That also prevents the following
636          * scenario:
637          * T1 expires 50ms from now
638          * T2 expires 5s from now
639          *
640          * T1 is removed, so this code is called and would reprogram
641          * the hardware to 5s from now. Any hrtimer_start after that
642          * will not reprogram the hardware due to hang_detected being
643          * set. So we'd effectivly block all timers until the T2 event
644          * fires.
645          */
646         if (!__hrtimer_hres_active(cpu_base) || cpu_base->hang_detected)
647                 return;
648
649         tick_program_event(cpu_base->expires_next, 1);
650 }
651
652 /* High resolution timer related functions */
653 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
654
655 /*
656  * High resolution timer enabled ?
657  */
658 static bool hrtimer_hres_enabled __read_mostly  = true;
659 unsigned int hrtimer_resolution __read_mostly = LOW_RES_NSEC;
660 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_resolution);
661
662 /*
663  * Enable / Disable high resolution mode
664  */
665 static int __init setup_hrtimer_hres(char *str)
666 {
667         return (kstrtobool(str, &hrtimer_hres_enabled) == 0);
668 }
669
670 __setup("highres=", setup_hrtimer_hres);
671
672 /*
673  * hrtimer_high_res_enabled - query, if the highres mode is enabled
674  */
675 static inline int hrtimer_is_hres_enabled(void)
676 {
677         return hrtimer_hres_enabled;
678 }
679
680 /*
681  * Retrigger next event is called after clock was set
682  *
683  * Called with interrupts disabled via on_each_cpu()
684  */
685 static void retrigger_next_event(void *arg)
686 {
687         struct hrtimer_cpu_base *base = this_cpu_ptr(&hrtimer_bases);
688
689         if (!__hrtimer_hres_active(base))
690                 return;
691
692         raw_spin_lock(&base->lock);
693         hrtimer_update_base(base);
694         hrtimer_force_reprogram(base, 0);
695         raw_spin_unlock(&base->lock);
696 }
697
698 /*
699  * Switch to high resolution mode
700  */
701 static void hrtimer_switch_to_hres(void)
702 {
703         struct hrtimer_cpu_base *base = this_cpu_ptr(&hrtimer_bases);
704
705         if (tick_init_highres()) {
706                 printk(KERN_WARNING "Could not switch to high resolution "
707                                     "mode on CPU %d\n", base->cpu);
708                 return;
709         }
710         base->hres_active = 1;
711         hrtimer_resolution = HIGH_RES_NSEC;
712
713         tick_setup_sched_timer();
714         /* "Retrigger" the interrupt to get things going */
715         retrigger_next_event(NULL);
716 }
717
718 static void clock_was_set_work(struct work_struct *work)
719 {
720         clock_was_set();
721 }
722
723 static DECLARE_WORK(hrtimer_work, clock_was_set_work);
724
725 /*
726  * Called from timekeeping and resume code to reprogram the hrtimer
727  * interrupt device on all cpus.
728  */
729 void clock_was_set_delayed(void)
730 {
731         schedule_work(&hrtimer_work);
732 }
733
734 #else
735
736 static inline int hrtimer_is_hres_enabled(void) { return 0; }
737 static inline void hrtimer_switch_to_hres(void) { }
738 static inline void retrigger_next_event(void *arg) { }
739
740 #endif /* CONFIG_HIGH_RES_TIMERS */
741
742 /*
743  * When a timer is enqueued and expires earlier than the already enqueued
744  * timers, we have to check, whether it expires earlier than the timer for
745  * which the clock event device was armed.
746  *
747  * Called with interrupts disabled and base->cpu_base.lock held
748  */
749 static void hrtimer_reprogram(struct hrtimer *timer, bool reprogram)
750 {
751         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = this_cpu_ptr(&hrtimer_bases);
752         struct hrtimer_clock_base *base = timer->base;
753         ktime_t expires = ktime_sub(hrtimer_get_expires(timer), base->offset);
754
755         WARN_ON_ONCE(hrtimer_get_expires_tv64(timer) < 0);
756
757         /*
758          * CLOCK_REALTIME timer might be requested with an absolute
759          * expiry time which is less than base->offset. Set it to 0.
760          */
761         if (expires < 0)
762                 expires = 0;
763
764         if (timer->is_soft) {
765                 /*
766                  * soft hrtimer could be started on a remote CPU. In this
767                  * case softirq_expires_next needs to be updated on the
768                  * remote CPU. The soft hrtimer will not expire before the
769                  * first hard hrtimer on the remote CPU -
770                  * hrtimer_check_target() prevents this case.
771                  */
772                 struct hrtimer_cpu_base *timer_cpu_base = base->cpu_base;
773
774                 if (timer_cpu_base->softirq_activated)
775                         return;
776
777                 if (!ktime_before(expires, timer_cpu_base->softirq_expires_next))
778                         return;
779
780                 timer_cpu_base->softirq_next_timer = timer;
781                 timer_cpu_base->softirq_expires_next = expires;
782
783                 if (!ktime_before(expires, timer_cpu_base->expires_next) ||
784                     !reprogram)
785                         return;
786         }
787
788         /*
789          * If the timer is not on the current cpu, we cannot reprogram
790          * the other cpus clock event device.
791          */
792         if (base->cpu_base != cpu_base)
793                 return;
794
795         /*
796          * If the hrtimer interrupt is running, then it will
797          * reevaluate the clock bases and reprogram the clock event
798          * device. The callbacks are always executed in hard interrupt
799          * context so we don't need an extra check for a running
800          * callback.
801          */
802         if (cpu_base->in_hrtirq)
803                 return;
804
805         if (expires >= cpu_base->expires_next)
806                 return;
807
808         /* Update the pointer to the next expiring timer */
809         cpu_base->next_timer = timer;
810         cpu_base->expires_next = expires;
811
812         /*
813          * If hres is not active, hardware does not have to be
814          * programmed yet.
815          *
816          * If a hang was detected in the last timer interrupt then we
817          * do not schedule a timer which is earlier than the expiry
818          * which we enforced in the hang detection. We want the system
819          * to make progress.
820          */
821         if (!__hrtimer_hres_active(cpu_base) || cpu_base->hang_detected)
822                 return;
823
824         /*
825          * Program the timer hardware. We enforce the expiry for
826          * events which are already in the past.
827          */
828         tick_program_event(expires, 1);
829 }
830
831 /*
832  * Clock realtime was set
833  *
834  * Change the offset of the realtime clock vs. the monotonic
835  * clock.
836  *
837  * We might have to reprogram the high resolution timer interrupt. On
838  * SMP we call the architecture specific code to retrigger _all_ high
839  * resolution timer interrupts. On UP we just disable interrupts and
840  * call the high resolution interrupt code.
841  */
842 void clock_was_set(void)
843 {
844 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
845         /* Retrigger the CPU local events everywhere */
846         on_each_cpu(retrigger_next_event, NULL, 1);
847 #endif
848         timerfd_clock_was_set();
849 }
850
851 /*
852  * During resume we might have to reprogram the high resolution timer
853  * interrupt on all online CPUs.  However, all other CPUs will be
854  * stopped with IRQs interrupts disabled so the clock_was_set() call
855  * must be deferred.
856  */
857 void hrtimers_resume(void)
858 {
859         lockdep_assert_irqs_disabled();
860         /* Retrigger on the local CPU */
861         retrigger_next_event(NULL);
862         /* And schedule a retrigger for all others */
863         clock_was_set_delayed();
864 }
865
866 /*
867  * Counterpart to lock_hrtimer_base above:
868  */
869 static inline
870 void unlock_hrtimer_base(const struct hrtimer *timer, unsigned long *flags)
871 {
872         raw_spin_unlock_irqrestore(&timer->base->cpu_base->lock, *flags);
873 }
874
875 /**
876  * hrtimer_forward - forward the timer expiry
877  * @timer:      hrtimer to forward
878  * @now:        forward past this time
879  * @interval:   the interval to forward
880  *
881  * Forward the timer expiry so it will expire in the future.
882  * Returns the number of overruns.
883  *
884  * Can be safely called from the callback function of @timer. If
885  * called from other contexts @timer must neither be enqueued nor
886  * running the callback and the caller needs to take care of
887  * serialization.
888  *
889  * Note: This only updates the timer expiry value and does not requeue
890  * the timer.
891  */
892 u64 hrtimer_forward(struct hrtimer *timer, ktime_t now, ktime_t interval)
893 {
894         u64 orun = 1;
895         ktime_t delta;
896
897         delta = ktime_sub(now, hrtimer_get_expires(timer));
898
899         if (delta < 0)
900                 return 0;
901
902         if (WARN_ON(timer->state & HRTIMER_STATE_ENQUEUED))
903                 return 0;
904
905         if (interval < hrtimer_resolution)
906                 interval = hrtimer_resolution;
907
908         if (unlikely(delta >= interval)) {
909                 s64 incr = ktime_to_ns(interval);
910
911                 orun = ktime_divns(delta, incr);
912                 hrtimer_add_expires_ns(timer, incr * orun);
913                 if (hrtimer_get_expires_tv64(timer) > now)
914                         return orun;
915                 /*
916                  * This (and the ktime_add() below) is the
917                  * correction for exact:
918                  */
919                 orun++;
920         }
921         hrtimer_add_expires(timer, interval);
922
923         return orun;
924 }
925 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_forward);
926
927 /*
928  * enqueue_hrtimer - internal function to (re)start a timer
929  *
930  * The timer is inserted in expiry order. Insertion into the
931  * red black tree is O(log(n)). Must hold the base lock.
932  *
933  * Returns 1 when the new timer is the leftmost timer in the tree.
934  */
935 static int enqueue_hrtimer(struct hrtimer *timer,
936                            struct hrtimer_clock_base *base,
937                            enum hrtimer_mode mode)
938 {
939         debug_activate(timer, mode);
940
941         base->cpu_base->active_bases |= 1 << base->index;
942
943         timer->state = HRTIMER_STATE_ENQUEUED;
944
945         return timerqueue_add(&base->active, &timer->node);
946 }
947
948 /*
949  * __remove_hrtimer - internal function to remove a timer
950  *
951  * Caller must hold the base lock.
952  *
953  * High resolution timer mode reprograms the clock event device when the
954  * timer is the one which expires next. The caller can disable this by setting
955  * reprogram to zero. This is useful, when the context does a reprogramming
956  * anyway (e.g. timer interrupt)
957  */
958 static void __remove_hrtimer(struct hrtimer *timer,
959                              struct hrtimer_clock_base *base,
960                              u8 newstate, int reprogram)
961 {
962         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = base->cpu_base;
963         u8 state = timer->state;
964
965         timer->state = newstate;
966         if (!(state & HRTIMER_STATE_ENQUEUED))
967                 return;
968
969         if (!timerqueue_del(&base->active, &timer->node))
970                 cpu_base->active_bases &= ~(1 << base->index);
971
972         /*
973          * Note: If reprogram is false we do not update
974          * cpu_base->next_timer. This happens when we remove the first
975          * timer on a remote cpu. No harm as we never dereference
976          * cpu_base->next_timer. So the worst thing what can happen is
977          * an superflous call to hrtimer_force_reprogram() on the
978          * remote cpu later on if the same timer gets enqueued again.
979          */
980         if (reprogram && timer == cpu_base->next_timer)
981                 hrtimer_force_reprogram(cpu_base, 1);
982 }
983
984 /*
985  * remove hrtimer, called with base lock held
986  */
987 static inline int
988 remove_hrtimer(struct hrtimer *timer, struct hrtimer_clock_base *base, bool restart)
989 {
990         if (hrtimer_is_queued(timer)) {
991                 u8 state = timer->state;
992                 int reprogram;
993
994                 /*
995                  * Remove the timer and force reprogramming when high
996                  * resolution mode is active and the timer is on the current
997                  * CPU. If we remove a timer on another CPU, reprogramming is
998                  * skipped. The interrupt event on this CPU is fired and
999                  * reprogramming happens in the interrupt handler. This is a
1000                  * rare case and less expensive than a smp call.
1001                  */
1002                 debug_deactivate(timer);
1003                 reprogram = base->cpu_base == this_cpu_ptr(&hrtimer_bases);
1004
1005                 if (!restart)
1006                         state = HRTIMER_STATE_INACTIVE;
1007
1008                 __remove_hrtimer(timer, base, state, reprogram);
1009                 return 1;
1010         }
1011         return 0;
1012 }
1013
1014 static inline ktime_t hrtimer_update_lowres(struct hrtimer *timer, ktime_t tim,
1015                                             const enum hrtimer_mode mode)
1016 {
1017 #ifdef CONFIG_TIME_LOW_RES
1018         /*
1019          * CONFIG_TIME_LOW_RES indicates that the system has no way to return
1020          * granular time values. For relative timers we add hrtimer_resolution
1021          * (i.e. one jiffie) to prevent short timeouts.
1022          */
1023         timer->is_rel = mode & HRTIMER_MODE_REL;
1024         if (timer->is_rel)
1025                 tim = ktime_add_safe(tim, hrtimer_resolution);
1026 #endif
1027         return tim;
1028 }
1029
1030 static void
1031 hrtimer_update_softirq_timer(struct hrtimer_cpu_base *cpu_base, bool reprogram)
1032 {
1033         ktime_t expires;
1034
1035         /*
1036          * Find the next SOFT expiration.
1037          */
1038         expires = __hrtimer_get_next_event(cpu_base, HRTIMER_ACTIVE_SOFT);
1039
1040         /*
1041          * reprogramming needs to be triggered, even if the next soft
1042          * hrtimer expires at the same time than the next hard
1043          * hrtimer. cpu_base->softirq_expires_next needs to be updated!
1044          */
1045         if (expires == KTIME_MAX)
1046                 return;
1047
1048         /*
1049          * cpu_base->*next_timer is recomputed by __hrtimer_get_next_event()
1050          * cpu_base->*expires_next is only set by hrtimer_reprogram()
1051          */
1052         hrtimer_reprogram(cpu_base->softirq_next_timer, reprogram);
1053 }
1054
1055 static int __hrtimer_start_range_ns(struct hrtimer *timer, ktime_t tim,
1056                                     u64 delta_ns, const enum hrtimer_mode mode,
1057                                     struct hrtimer_clock_base *base)
1058 {
1059         struct hrtimer_clock_base *new_base;
1060
1061         /* Remove an active timer from the queue: */
1062         remove_hrtimer(timer, base, true);
1063
1064         if (mode & HRTIMER_MODE_REL)
1065                 tim = ktime_add_safe(tim, base->get_time());
1066
1067         tim = hrtimer_update_lowres(timer, tim, mode);
1068
1069         hrtimer_set_expires_range_ns(timer, tim, delta_ns);
1070
1071         /* Switch the timer base, if necessary: */
1072         new_base = switch_hrtimer_base(timer, base, mode & HRTIMER_MODE_PINNED);
1073
1074         return enqueue_hrtimer(timer, new_base, mode);
1075 }
1076
1077 /**
1078  * hrtimer_start_range_ns - (re)start an hrtimer
1079  * @timer:      the timer to be added
1080  * @tim:        expiry time
1081  * @delta_ns:   "slack" range for the timer
1082  * @mode:       timer mode: absolute (HRTIMER_MODE_ABS) or
1083  *              relative (HRTIMER_MODE_REL), and pinned (HRTIMER_MODE_PINNED);
1084  *              softirq based mode is considered for debug purpose only!
1085  */
1086 void hrtimer_start_range_ns(struct hrtimer *timer, ktime_t tim,
1087                             u64 delta_ns, const enum hrtimer_mode mode)
1088 {
1089         struct hrtimer_clock_base *base;
1090         unsigned long flags;
1091
1092         /*
1093          * Check whether the HRTIMER_MODE_SOFT bit and hrtimer.is_soft
1094          * match.
1095          */
1096         WARN_ON_ONCE(!(mode & HRTIMER_MODE_SOFT) ^ !timer->is_soft);
1097
1098         base = lock_hrtimer_base(timer, &flags);
1099
1100         if (__hrtimer_start_range_ns(timer, tim, delta_ns, mode, base))
1101                 hrtimer_reprogram(timer, true);
1102
1103         unlock_hrtimer_base(timer, &flags);
1104 }
1105 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_start_range_ns);
1106
1107 /**
1108  * hrtimer_try_to_cancel - try to deactivate a timer
1109  * @timer:      hrtimer to stop
1110  *
1111  * Returns:
1112  *  0 when the timer was not active
1113  *  1 when the timer was active
1114  * -1 when the timer is currently executing the callback function and
1115  *    cannot be stopped
1116  */
1117 int hrtimer_try_to_cancel(struct hrtimer *timer)
1118 {
1119         struct hrtimer_clock_base *base;
1120         unsigned long flags;
1121         int ret = -1;
1122
1123         /*
1124          * Check lockless first. If the timer is not active (neither
1125          * enqueued nor running the callback, nothing to do here.  The
1126          * base lock does not serialize against a concurrent enqueue,
1127          * so we can avoid taking it.
1128          */
1129         if (!hrtimer_active(timer))
1130                 return 0;
1131
1132         base = lock_hrtimer_base(timer, &flags);
1133
1134         if (!hrtimer_callback_running(timer))
1135                 ret = remove_hrtimer(timer, base, false);
1136
1137         unlock_hrtimer_base(timer, &flags);
1138
1139         return ret;
1140
1141 }
1142 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_try_to_cancel);
1143
1144 /**
1145  * hrtimer_cancel - cancel a timer and wait for the handler to finish.
1146  * @timer:      the timer to be cancelled
1147  *
1148  * Returns:
1149  *  0 when the timer was not active
1150  *  1 when the timer was active
1151  */
1152 int hrtimer_cancel(struct hrtimer *timer)
1153 {
1154         for (;;) {
1155                 int ret = hrtimer_try_to_cancel(timer);
1156
1157                 if (ret >= 0)
1158                         return ret;
1159                 cpu_relax();
1160         }
1161 }
1162 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_cancel);
1163
1164 /**
1165  * hrtimer_get_remaining - get remaining time for the timer
1166  * @timer:      the timer to read
1167  * @adjust:     adjust relative timers when CONFIG_TIME_LOW_RES=y
1168  */
1169 ktime_t __hrtimer_get_remaining(const struct hrtimer *timer, bool adjust)
1170 {
1171         unsigned long flags;
1172         ktime_t rem;
1173
1174         lock_hrtimer_base(timer, &flags);
1175         if (IS_ENABLED(CONFIG_TIME_LOW_RES) && adjust)
1176                 rem = hrtimer_expires_remaining_adjusted(timer);
1177         else
1178                 rem = hrtimer_expires_remaining(timer);
1179         unlock_hrtimer_base(timer, &flags);
1180
1181         return rem;
1182 }
1183 EXPORT_SYMBOL_GPL(__hrtimer_get_remaining);
1184
1185 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1186 /**
1187  * hrtimer_get_next_event - get the time until next expiry event
1188  *
1189  * Returns the next expiry time or KTIME_MAX if no timer is pending.
1190  */
1191 u64 hrtimer_get_next_event(void)
1192 {
1193         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = this_cpu_ptr(&hrtimer_bases);
1194         u64 expires = KTIME_MAX;
1195         unsigned long flags;
1196
1197         raw_spin_lock_irqsave(&cpu_base->lock, flags);
1198
1199         if (!__hrtimer_hres_active(cpu_base))
1200                 expires = __hrtimer_get_next_event(cpu_base, HRTIMER_ACTIVE_ALL);
1201
1202         raw_spin_unlock_irqrestore(&cpu_base->lock, flags);
1203
1204         return expires;
1205 }
1206 #endif
1207
1208 static inline int hrtimer_clockid_to_base(clockid_t clock_id)
1209 {
1210         if (likely(clock_id < MAX_CLOCKS)) {
1211                 int base = hrtimer_clock_to_base_table[clock_id];
1212
1213                 if (likely(base != HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES))
1214                         return base;
1215         }
1216         WARN(1, "Invalid clockid %d. Using MONOTONIC\n", clock_id);
1217         return HRTIMER_BASE_MONOTONIC;
1218 }
1219
1220 static void __hrtimer_init(struct hrtimer *timer, clockid_t clock_id,
1221                            enum hrtimer_mode mode)
1222 {
1223         bool softtimer = !!(mode & HRTIMER_MODE_SOFT);
1224         int base = softtimer ? HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES / 2 : 0;
1225         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base;
1226
1227         memset(timer, 0, sizeof(struct hrtimer));
1228
1229         cpu_base = raw_cpu_ptr(&hrtimer_bases);
1230
1231         /*
1232          * POSIX magic: Relative CLOCK_REALTIME timers are not affected by
1233          * clock modifications, so they needs to become CLOCK_MONOTONIC to
1234          * ensure POSIX compliance.
1235          */
1236         if (clock_id == CLOCK_REALTIME && mode & HRTIMER_MODE_REL)
1237                 clock_id = CLOCK_MONOTONIC;
1238
1239         base += hrtimer_clockid_to_base(clock_id);
1240         timer->is_soft = softtimer;
1241         timer->base = &cpu_base->clock_base[base];
1242         timerqueue_init(&timer->node);
1243 }
1244
1245 /**
1246  * hrtimer_init - initialize a timer to the given clock
1247  * @timer:      the timer to be initialized
1248  * @clock_id:   the clock to be used
1249  * @mode:       The modes which are relevant for intitialization:
1250  *              HRTIMER_MODE_ABS, HRTIMER_MODE_REL, HRTIMER_MODE_ABS_SOFT,
1251  *              HRTIMER_MODE_REL_SOFT
1252  *
1253  *              The PINNED variants of the above can be handed in,
1254  *              but the PINNED bit is ignored as pinning happens
1255  *              when the hrtimer is started
1256  */
1257 void hrtimer_init(struct hrtimer *timer, clockid_t clock_id,
1258                   enum hrtimer_mode mode)
1259 {
1260         debug_init(timer, clock_id, mode);
1261         __hrtimer_init(timer, clock_id, mode);
1262 }
1263 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_init);
1264
1265 /*
1266  * A timer is active, when it is enqueued into the rbtree or the
1267  * callback function is running or it's in the state of being migrated
1268  * to another cpu.
1269  *
1270  * It is important for this function to not return a false negative.
1271  */
1272 bool hrtimer_active(const struct hrtimer *timer)
1273 {
1274         struct hrtimer_clock_base *base;
1275         unsigned int seq;
1276
1277         do {
1278                 base = READ_ONCE(timer->base);
1279                 seq = raw_read_seqcount_begin(&base->seq);
1280
1281                 if (timer->state != HRTIMER_STATE_INACTIVE ||
1282                     base->running == timer)
1283                         return true;
1284
1285         } while (read_seqcount_retry(&base->seq, seq) ||
1286                  base != READ_ONCE(timer->base));
1287
1288         return false;
1289 }
1290 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_active);
1291
1292 /*
1293  * The write_seqcount_barrier()s in __run_hrtimer() split the thing into 3
1294  * distinct sections:
1295  *
1296  *  - queued:   the timer is queued
1297  *  - callback: the timer is being ran
1298  *  - post:     the timer is inactive or (re)queued
1299  *
1300  * On the read side we ensure we observe timer->state and cpu_base->running
1301  * from the same section, if anything changed while we looked at it, we retry.
1302  * This includes timer->base changing because sequence numbers alone are
1303  * insufficient for that.
1304  *
1305  * The sequence numbers are required because otherwise we could still observe
1306  * a false negative if the read side got smeared over multiple consequtive
1307  * __run_hrtimer() invocations.
1308  */
1309
1310 static void __run_hrtimer(struct hrtimer_cpu_base *cpu_base,
1311                           struct hrtimer_clock_base *base,
1312                           struct hrtimer *timer, ktime_t *now,
1313                           unsigned long flags)
1314 {
1315         enum hrtimer_restart (*fn)(struct hrtimer *);
1316         int restart;
1317
1318         lockdep_assert_held(&cpu_base->lock);
1319
1320         debug_deactivate(timer);
1321         base->running = timer;
1322
1323         /*
1324          * Separate the ->running assignment from the ->state assignment.
1325          *
1326          * As with a regular write barrier, this ensures the read side in
1327          * hrtimer_active() cannot observe base->running == NULL &&
1328          * timer->state == INACTIVE.
1329          */
1330         raw_write_seqcount_barrier(&base->seq);
1331
1332         __remove_hrtimer(timer, base, HRTIMER_STATE_INACTIVE, 0);
1333         fn = timer->function;
1334
1335         /*
1336          * Clear the 'is relative' flag for the TIME_LOW_RES case. If the
1337          * timer is restarted with a period then it becomes an absolute
1338          * timer. If its not restarted it does not matter.
1339          */
1340         if (IS_ENABLED(CONFIG_TIME_LOW_RES))
1341                 timer->is_rel = false;
1342
1343         /*
1344          * The timer is marked as running in the CPU base, so it is
1345          * protected against migration to a different CPU even if the lock
1346          * is dropped.
1347          */
1348         raw_spin_unlock_irqrestore(&cpu_base->lock, flags);
1349         trace_hrtimer_expire_entry(timer, now);
1350         restart = fn(timer);
1351         trace_hrtimer_expire_exit(timer);
1352         raw_spin_lock_irq(&cpu_base->lock);
1353
1354         /*
1355          * Note: We clear the running state after enqueue_hrtimer and
1356          * we do not reprogram the event hardware. Happens either in
1357          * hrtimer_start_range_ns() or in hrtimer_interrupt()
1358          *
1359          * Note: Because we dropped the cpu_base->lock above,
1360          * hrtimer_start_range_ns() can have popped in and enqueued the timer
1361          * for us already.
1362          */
1363         if (restart != HRTIMER_NORESTART &&
1364             !(timer->state & HRTIMER_STATE_ENQUEUED))
1365                 enqueue_hrtimer(timer, base, HRTIMER_MODE_ABS);
1366
1367         /*
1368          * Separate the ->running assignment from the ->state assignment.
1369          *
1370          * As with a regular write barrier, this ensures the read side in
1371          * hrtimer_active() cannot observe base->running.timer == NULL &&
1372          * timer->state == INACTIVE.
1373          */
1374         raw_write_seqcount_barrier(&base->seq);
1375
1376         WARN_ON_ONCE(base->running != timer);
1377         base->running = NULL;
1378 }
1379
1380 static void __hrtimer_run_queues(struct hrtimer_cpu_base *cpu_base, ktime_t now,
1381                                  unsigned long flags, unsigned int active_mask)
1382 {
1383         struct hrtimer_clock_base *base;
1384         unsigned int active = cpu_base->active_bases & active_mask;
1385
1386         for_each_active_base(base, cpu_base, active) {
1387                 struct timerqueue_node *node;
1388                 ktime_t basenow;
1389
1390                 basenow = ktime_add(now, base->offset);
1391
1392                 while ((node = timerqueue_getnext(&base->active))) {
1393                         struct hrtimer *timer;
1394
1395                         timer = container_of(node, struct hrtimer, node);
1396
1397                         /*
1398                          * The immediate goal for using the softexpires is
1399                          * minimizing wakeups, not running timers at the
1400                          * earliest interrupt after their soft expiration.
1401                          * This allows us to avoid using a Priority Search
1402                          * Tree, which can answer a stabbing querry for
1403                          * overlapping intervals and instead use the simple
1404                          * BST we already have.
1405                          * We don't add extra wakeups by delaying timers that
1406                          * are right-of a not yet expired timer, because that
1407                          * timer will have to trigger a wakeup anyway.
1408                          */
1409                         if (basenow < hrtimer_get_softexpires_tv64(timer))
1410                                 break;
1411
1412                         __run_hrtimer(cpu_base, base, timer, &basenow, flags);
1413                 }
1414         }
1415 }
1416
1417 static __latent_entropy void hrtimer_run_softirq(struct softirq_action *h)
1418 {
1419         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = this_cpu_ptr(&hrtimer_bases);
1420         unsigned long flags;
1421         ktime_t now;
1422
1423         raw_spin_lock_irqsave(&cpu_base->lock, flags);
1424
1425         now = hrtimer_update_base(cpu_base);
1426         __hrtimer_run_queues(cpu_base, now, flags, HRTIMER_ACTIVE_SOFT);
1427
1428         cpu_base->softirq_activated = 0;
1429         hrtimer_update_softirq_timer(cpu_base, true);
1430
1431         raw_spin_unlock_irqrestore(&cpu_base->lock, flags);
1432 }
1433
1434 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1435
1436 /*
1437  * High resolution timer interrupt
1438  * Called with interrupts disabled
1439  */
1440 void hrtimer_interrupt(struct clock_event_device *dev)
1441 {
1442         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = this_cpu_ptr(&hrtimer_bases);
1443         ktime_t expires_next, now, entry_time, delta;
1444         unsigned long flags;
1445         int retries = 0;
1446
1447         BUG_ON(!cpu_base->hres_active);
1448         cpu_base->nr_events++;
1449         dev->next_event = KTIME_MAX;
1450
1451         raw_spin_lock_irqsave(&cpu_base->lock, flags);
1452         entry_time = now = hrtimer_update_base(cpu_base);
1453 retry:
1454         cpu_base->in_hrtirq = 1;
1455         /*
1456          * We set expires_next to KTIME_MAX here with cpu_base->lock
1457          * held to prevent that a timer is enqueued in our queue via
1458          * the migration code. This does not affect enqueueing of
1459          * timers which run their callback and need to be requeued on
1460          * this CPU.
1461          */
1462         cpu_base->expires_next = KTIME_MAX;
1463
1464         if (!ktime_before(now, cpu_base->softirq_expires_next)) {
1465                 cpu_base->softirq_expires_next = KTIME_MAX;
1466                 cpu_base->softirq_activated = 1;
1467                 raise_softirq_irqoff(HRTIMER_SOFTIRQ);
1468         }
1469
1470         __hrtimer_run_queues(cpu_base, now, flags, HRTIMER_ACTIVE_HARD);
1471
1472         /* Reevaluate the clock bases for the next expiry */
1473         expires_next = __hrtimer_get_next_event(cpu_base, HRTIMER_ACTIVE_ALL);
1474         /*
1475          * Store the new expiry value so the migration code can verify
1476          * against it.
1477          */
1478         cpu_base->expires_next = expires_next;
1479         cpu_base->in_hrtirq = 0;
1480         raw_spin_unlock_irqrestore(&cpu_base->lock, flags);
1481
1482         /* Reprogramming necessary ? */
1483         if (!tick_program_event(expires_next, 0)) {
1484                 cpu_base->hang_detected = 0;
1485                 return;
1486         }
1487
1488         /*
1489          * The next timer was already expired due to:
1490          * - tracing
1491          * - long lasting callbacks
1492          * - being scheduled away when running in a VM
1493          *
1494          * We need to prevent that we loop forever in the hrtimer
1495          * interrupt routine. We give it 3 attempts to avoid
1496          * overreacting on some spurious event.
1497          *
1498          * Acquire base lock for updating the offsets and retrieving
1499          * the current time.
1500          */
1501         raw_spin_lock_irqsave(&cpu_base->lock, flags);
1502         now = hrtimer_update_base(cpu_base);
1503         cpu_base->nr_retries++;
1504         if (++retries < 3)
1505                 goto retry;
1506         /*
1507          * Give the system a chance to do something else than looping
1508          * here. We stored the entry time, so we know exactly how long
1509          * we spent here. We schedule the next event this amount of
1510          * time away.
1511          */
1512         cpu_base->nr_hangs++;
1513         cpu_base->hang_detected = 1;
1514         raw_spin_unlock_irqrestore(&cpu_base->lock, flags);
1515
1516         delta = ktime_sub(now, entry_time);
1517         if ((unsigned int)delta > cpu_base->max_hang_time)
1518                 cpu_base->max_hang_time = (unsigned int) delta;
1519         /*
1520          * Limit it to a sensible value as we enforce a longer
1521          * delay. Give the CPU at least 100ms to catch up.
1522          */
1523         if (delta > 100 * NSEC_PER_MSEC)
1524                 expires_next = ktime_add_ns(now, 100 * NSEC_PER_MSEC);
1525         else
1526                 expires_next = ktime_add(now, delta);
1527         tick_program_event(expires_next, 1);
1528         printk_once(KERN_WARNING "hrtimer: interrupt took %llu ns\n",
1529                     ktime_to_ns(delta));
1530 }
1531
1532 /* called with interrupts disabled */
1533 static inline void __hrtimer_peek_ahead_timers(void)
1534 {
1535         struct tick_device *td;
1536
1537         if (!hrtimer_hres_active())
1538                 return;
1539
1540         td = this_cpu_ptr(&tick_cpu_device);
1541         if (td && td->evtdev)
1542                 hrtimer_interrupt(td->evtdev);
1543 }
1544
1545 #else /* CONFIG_HIGH_RES_TIMERS */
1546
1547 static inline void __hrtimer_peek_ahead_timers(void) { }
1548
1549 #endif  /* !CONFIG_HIGH_RES_TIMERS */
1550
1551 /*
1552  * Called from run_local_timers in hardirq context every jiffy
1553  */
1554 void hrtimer_run_queues(void)
1555 {
1556         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = this_cpu_ptr(&hrtimer_bases);
1557         unsigned long flags;
1558         ktime_t now;
1559
1560         if (__hrtimer_hres_active(cpu_base))
1561                 return;
1562
1563         /*
1564          * This _is_ ugly: We have to check periodically, whether we
1565          * can switch to highres and / or nohz mode. The clocksource
1566          * switch happens with xtime_lock held. Notification from
1567          * there only sets the check bit in the tick_oneshot code,
1568          * otherwise we might deadlock vs. xtime_lock.
1569          */
1570         if (tick_check_oneshot_change(!hrtimer_is_hres_enabled())) {
1571                 hrtimer_switch_to_hres();
1572                 return;
1573         }
1574
1575         raw_spin_lock_irqsave(&cpu_base->lock, flags);
1576         now = hrtimer_update_base(cpu_base);
1577
1578         if (!ktime_before(now, cpu_base->softirq_expires_next)) {
1579                 cpu_base->softirq_expires_next = KTIME_MAX;
1580                 cpu_base->softirq_activated = 1;
1581                 raise_softirq_irqoff(HRTIMER_SOFTIRQ);
1582         }
1583
1584         __hrtimer_run_queues(cpu_base, now, flags, HRTIMER_ACTIVE_HARD);
1585         raw_spin_unlock_irqrestore(&cpu_base->lock, flags);
1586 }
1587
1588 /*
1589  * Sleep related functions:
1590  */
1591 static enum hrtimer_restart hrtimer_wakeup(struct hrtimer *timer)
1592 {
1593         struct hrtimer_sleeper *t =
1594                 container_of(timer, struct hrtimer_sleeper, timer);
1595         struct task_struct *task = t->task;
1596
1597         t->task = NULL;
1598         if (task)
1599                 wake_up_process(task);
1600
1601         return HRTIMER_NORESTART;
1602 }
1603
1604 void hrtimer_init_sleeper(struct hrtimer_sleeper *sl, struct task_struct *task)
1605 {
1606         sl->timer.function = hrtimer_wakeup;
1607         sl->task = task;
1608 }
1609 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_init_sleeper);
1610
1611 int nanosleep_copyout(struct restart_block *restart, struct timespec64 *ts)
1612 {
1613         switch(restart->nanosleep.type) {
1614 #ifdef CONFIG_COMPAT
1615         case TT_COMPAT:
1616                 if (compat_put_timespec64(ts, restart->nanosleep.compat_rmtp))
1617                         return -EFAULT;
1618                 break;
1619 #endif
1620         case TT_NATIVE:
1621                 if (put_timespec64(ts, restart->nanosleep.rmtp))
1622                         return -EFAULT;
1623                 break;
1624         default:
1625                 BUG();
1626         }
1627         return -ERESTART_RESTARTBLOCK;
1628 }
1629
1630 static int __sched do_nanosleep(struct hrtimer_sleeper *t, enum hrtimer_mode mode)
1631 {
1632         struct restart_block *restart;
1633
1634         hrtimer_init_sleeper(t, current);
1635
1636         do {
1637                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1638                 hrtimer_start_expires(&t->timer, mode);
1639
1640                 if (likely(t->task))
1641                         freezable_schedule();
1642
1643                 hrtimer_cancel(&t->timer);
1644                 mode = HRTIMER_MODE_ABS;
1645
1646         } while (t->task && !signal_pending(current));
1647
1648         __set_current_state(TASK_RUNNING);
1649
1650         if (!t->task)
1651                 return 0;
1652
1653         restart = &current->restart_block;
1654         if (restart->nanosleep.type != TT_NONE) {
1655                 ktime_t rem = hrtimer_expires_remaining(&t->timer);
1656                 struct timespec64 rmt;
1657
1658                 if (rem <= 0)
1659                         return 0;
1660                 rmt = ktime_to_timespec64(rem);
1661
1662                 return nanosleep_copyout(restart, &rmt);
1663         }
1664         return -ERESTART_RESTARTBLOCK;
1665 }
1666
1667 static long __sched hrtimer_nanosleep_restart(struct restart_block *restart)
1668 {
1669         struct hrtimer_sleeper t;
1670         int ret;
1671
1672         hrtimer_init_on_stack(&t.timer, restart->nanosleep.clockid,
1673                                 HRTIMER_MODE_ABS);
1674         hrtimer_set_expires_tv64(&t.timer, restart->nanosleep.expires);
1675
1676         ret = do_nanosleep(&t, HRTIMER_MODE_ABS);
1677         destroy_hrtimer_on_stack(&t.timer);
1678         return ret;
1679 }
1680
1681 long hrtimer_nanosleep(const struct timespec64 *rqtp,
1682                        const enum hrtimer_mode mode, const clockid_t clockid)
1683 {
1684         struct restart_block *restart;
1685         struct hrtimer_sleeper t;
1686         int ret = 0;
1687         u64 slack;
1688
1689         slack = current->timer_slack_ns;
1690         if (dl_task(current) || rt_task(current))
1691                 slack = 0;
1692
1693         hrtimer_init_on_stack(&t.timer, clockid, mode);
1694         hrtimer_set_expires_range_ns(&t.timer, timespec64_to_ktime(*rqtp), slack);
1695         ret = do_nanosleep(&t, mode);
1696         if (ret != -ERESTART_RESTARTBLOCK)
1697                 goto out;
1698
1699         /* Absolute timers do not update the rmtp value and restart: */
1700         if (mode == HRTIMER_MODE_ABS) {
1701                 ret = -ERESTARTNOHAND;
1702                 goto out;
1703         }
1704
1705         restart = &current->restart_block;
1706         restart->fn = hrtimer_nanosleep_restart;
1707         restart->nanosleep.clockid = t.timer.base->clockid;
1708         restart->nanosleep.expires = hrtimer_get_expires_tv64(&t.timer);
1709 out:
1710         destroy_hrtimer_on_stack(&t.timer);
1711         return ret;
1712 }
1713
1714 SYSCALL_DEFINE2(nanosleep, struct timespec __user *, rqtp,
1715                 struct timespec __user *, rmtp)
1716 {
1717         struct timespec64 tu;
1718
1719         if (get_timespec64(&tu, rqtp))
1720                 return -EFAULT;
1721
1722         if (!timespec64_valid(&tu))
1723                 return -EINVAL;
1724
1725         current->restart_block.nanosleep.type = rmtp ? TT_NATIVE : TT_NONE;
1726         current->restart_block.nanosleep.rmtp = rmtp;
1727         return hrtimer_nanosleep(&tu, HRTIMER_MODE_REL, CLOCK_MONOTONIC);
1728 }
1729
1730 #ifdef CONFIG_COMPAT
1731
1732 COMPAT_SYSCALL_DEFINE2(nanosleep, struct compat_timespec __user *, rqtp,
1733                        struct compat_timespec __user *, rmtp)
1734 {
1735         struct timespec64 tu;
1736
1737         if (compat_get_timespec64(&tu, rqtp))
1738                 return -EFAULT;
1739
1740         if (!timespec64_valid(&tu))
1741                 return -EINVAL;
1742
1743         current->restart_block.nanosleep.type = rmtp ? TT_COMPAT : TT_NONE;
1744         current->restart_block.nanosleep.compat_rmtp = rmtp;
1745         return hrtimer_nanosleep(&tu, HRTIMER_MODE_REL, CLOCK_MONOTONIC);
1746 }
1747 #endif
1748
1749 /*
1750  * Functions related to boot-time initialization:
1751  */
1752 int hrtimers_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1753 {
1754         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = &per_cpu(hrtimer_bases, cpu);
1755         int i;
1756
1757         for (i = 0; i < HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES; i++) {
1758                 cpu_base->clock_base[i].cpu_base = cpu_base;
1759                 timerqueue_init_head(&cpu_base->clock_base[i].active);
1760         }
1761
1762         cpu_base->cpu = cpu;
1763         cpu_base->active_bases = 0;
1764         cpu_base->hres_active = 0;
1765         cpu_base->hang_detected = 0;
1766         cpu_base->next_timer = NULL;
1767         cpu_base->softirq_next_timer = NULL;
1768         cpu_base->expires_next = KTIME_MAX;
1769         cpu_base->softirq_expires_next = KTIME_MAX;
1770         return 0;
1771 }
1772
1773 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1774
1775 static void migrate_hrtimer_list(struct hrtimer_clock_base *old_base,
1776                                 struct hrtimer_clock_base *new_base)
1777 {
1778         struct hrtimer *timer;
1779         struct timerqueue_node *node;
1780
1781         while ((node = timerqueue_getnext(&old_base->active))) {
1782                 timer = container_of(node, struct hrtimer, node);
1783                 BUG_ON(hrtimer_callback_running(timer));
1784                 debug_deactivate(timer);
1785
1786                 /*
1787                  * Mark it as ENQUEUED not INACTIVE otherwise the
1788                  * timer could be seen as !active and just vanish away
1789                  * under us on another CPU
1790                  */
1791                 __remove_hrtimer(timer, old_base, HRTIMER_STATE_ENQUEUED, 0);
1792                 timer->base = new_base;
1793                 /*
1794                  * Enqueue the timers on the new cpu. This does not
1795                  * reprogram the event device in case the timer
1796                  * expires before the earliest on this CPU, but we run
1797                  * hrtimer_interrupt after we migrated everything to
1798                  * sort out already expired timers and reprogram the
1799                  * event device.
1800                  */
1801                 enqueue_hrtimer(timer, new_base, HRTIMER_MODE_ABS);
1802         }
1803 }
1804
1805 int hrtimers_dead_cpu(unsigned int scpu)
1806 {
1807         struct hrtimer_cpu_base *old_base, *new_base;
1808         int i;
1809
1810         BUG_ON(cpu_online(scpu));
1811         tick_cancel_sched_timer(scpu);
1812
1813         /*
1814          * this BH disable ensures that raise_softirq_irqoff() does
1815          * not wakeup ksoftirqd (and acquire the pi-lock) while
1816          * holding the cpu_base lock
1817          */
1818         local_bh_disable();
1819         local_irq_disable();
1820         old_base = &per_cpu(hrtimer_bases, scpu);
1821         new_base = this_cpu_ptr(&hrtimer_bases);
1822         /*
1823          * The caller is globally serialized and nobody else
1824          * takes two locks at once, deadlock is not possible.
1825          */
1826         raw_spin_lock(&new_base->lock);
1827         raw_spin_lock_nested(&old_base->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1828
1829         for (i = 0; i < HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES; i++) {
1830                 migrate_hrtimer_list(&old_base->clock_base[i],
1831                                      &new_base->clock_base[i]);
1832         }
1833
1834         /*
1835          * The migration might have changed the first expiring softirq
1836          * timer on this CPU. Update it.
1837          */
1838         hrtimer_update_softirq_timer(new_base, false);
1839
1840         raw_spin_unlock(&old_base->lock);
1841         raw_spin_unlock(&new_base->lock);
1842
1843         /* Check, if we got expired work to do */
1844         __hrtimer_peek_ahead_timers();
1845         local_irq_enable();
1846         local_bh_enable();
1847         return 0;
1848 }
1849
1850 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1851
1852 void __init hrtimers_init(void)
1853 {
1854         hrtimers_prepare_cpu(smp_processor_id());
1855         open_softirq(HRTIMER_SOFTIRQ, hrtimer_run_softirq);
1856 }
1857
1858 /**
1859  * schedule_hrtimeout_range_clock - sleep until timeout
1860  * @expires:    timeout value (ktime_t)
1861  * @delta:      slack in expires timeout (ktime_t)
1862  * @mode:       timer mode
1863  * @clock_id:   timer clock to be used
1864  */
1865 int __sched
1866 schedule_hrtimeout_range_clock(ktime_t *expires, u64 delta,
1867                                const enum hrtimer_mode mode, clockid_t clock_id)
1868 {
1869         struct hrtimer_sleeper t;
1870
1871         /*
1872          * Optimize when a zero timeout value is given. It does not
1873          * matter whether this is an absolute or a relative time.
1874          */
1875         if (expires && *expires == 0) {
1876                 __set_current_state(TASK_RUNNING);
1877                 return 0;
1878         }
1879
1880         /*
1881          * A NULL parameter means "infinite"
1882          */
1883         if (!expires) {
1884                 schedule();
1885                 return -EINTR;
1886         }
1887
1888         hrtimer_init_on_stack(&t.timer, clock_id, mode);
1889         hrtimer_set_expires_range_ns(&t.timer, *expires, delta);
1890
1891         hrtimer_init_sleeper(&t, current);
1892
1893         hrtimer_start_expires(&t.timer, mode);
1894
1895         if (likely(t.task))
1896                 schedule();
1897
1898         hrtimer_cancel(&t.timer);
1899         destroy_hrtimer_on_stack(&t.timer);
1900
1901         __set_current_state(TASK_RUNNING);
1902
1903         return !t.task ? 0 : -EINTR;
1904 }
1905
1906 /**
1907  * schedule_hrtimeout_range - sleep until timeout
1908  * @expires:    timeout value (ktime_t)
1909  * @delta:      slack in expires timeout (ktime_t)
1910  * @mode:       timer mode
1911  *
1912  * Make the current task sleep until the given expiry time has
1913  * elapsed. The routine will return immediately unless
1914  * the current task state has been set (see set_current_state()).
1915  *
1916  * The @delta argument gives the kernel the freedom to schedule the
1917  * actual wakeup to a time that is both power and performance friendly.
1918  * The kernel give the normal best effort behavior for "@expires+@delta",
1919  * but may decide to fire the timer earlier, but no earlier than @expires.
1920  *
1921  * You can set the task state as follows -
1922  *
1923  * %TASK_UNINTERRUPTIBLE - at least @timeout time is guaranteed to
1924  * pass before the routine returns unless the current task is explicitly
1925  * woken up, (e.g. by wake_up_process()).
1926  *
1927  * %TASK_INTERRUPTIBLE - the routine may return early if a signal is
1928  * delivered to the current task or the current task is explicitly woken
1929  * up.
1930  *
1931  * The current task state is guaranteed to be TASK_RUNNING when this
1932  * routine returns.
1933  *
1934  * Returns 0 when the timer has expired. If the task was woken before the
1935  * timer expired by a signal (only possible in state TASK_INTERRUPTIBLE) or
1936  * by an explicit wakeup, it returns -EINTR.
1937  */
1938 int __sched schedule_hrtimeout_range(ktime_t *expires, u64 delta,
1939                                      const enum hrtimer_mode mode)
1940 {
1941         return schedule_hrtimeout_range_clock(expires, delta, mode,
1942                                               CLOCK_MONOTONIC);
1943 }
1944 EXPORT_SYMBOL_GPL(schedule_hrtimeout_range);
1945
1946 /**
1947  * schedule_hrtimeout - sleep until timeout
1948  * @expires:    timeout value (ktime_t)
1949  * @mode:       timer mode
1950  *
1951  * Make the current task sleep until the given expiry time has
1952  * elapsed. The routine will return immediately unless
1953  * the current task state has been set (see set_current_state()).
1954  *
1955  * You can set the task state as follows -
1956  *
1957  * %TASK_UNINTERRUPTIBLE - at least @timeout time is guaranteed to
1958  * pass before the routine returns unless the current task is explicitly
1959  * woken up, (e.g. by wake_up_process()).
1960  *
1961  * %TASK_INTERRUPTIBLE - the routine may return early if a signal is
1962  * delivered to the current task or the current task is explicitly woken
1963  * up.
1964  *
1965  * The current task state is guaranteed to be TASK_RUNNING when this
1966  * routine returns.
1967  *
1968  * Returns 0 when the timer has expired. If the task was woken before the
1969  * timer expired by a signal (only possible in state TASK_INTERRUPTIBLE) or
1970  * by an explicit wakeup, it returns -EINTR.
1971  */
1972 int __sched schedule_hrtimeout(ktime_t *expires,
1973                                const enum hrtimer_mode mode)
1974 {
1975         return schedule_hrtimeout_range(expires, 0, mode);
1976 }
1977 EXPORT_SYMBOL_GPL(schedule_hrtimeout);