Quelle  idle.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Generic entry points for the idle threads and
 * implementation of the idle task scheduling class.
 *
 * (NOTE: these are not related to SCHED_IDLE batch scheduled
 *        tasks which are handled in sched/fair.c )
 */
#include <linux/cpuidle.h>
#include <linux/suspend.h>
#include <linux/livepatch.h>
#include "sched.h"
#include "smp.h"

/* Linker adds these: start and end of __cpuidle functions */
extern char __cpuidle_text_start[], __cpuidle_text_end[];

/**
 * sched_idle_set_state - Record idle state for the current CPU.
 * @idle_state: State to record.
 */
void sched_idle_set_state(struct cpuidle_state *idle_state)
{
 idle_set_state(this_rq(), idle_state);
}

static int __read_mostly cpu_idle_force_poll;

void cpu_idle_poll_ctrl(bool enable)
{
 if (enable) {
  cpu_idle_force_poll++;
 } else {
  cpu_idle_force_poll--;
  WARN_ON_ONCE(cpu_idle_force_poll < 0);
 }
}

#ifdef CONFIG_GENERIC_IDLE_POLL_SETUP
static int __init cpu_idle_poll_setup(char *__unused)
{
 cpu_idle_force_poll = 1;

 return 1;
}
__setup("nohlt", cpu_idle_poll_setup);

static int __init cpu_idle_nopoll_setup(char *__unused)
{
 cpu_idle_force_poll = 0;

 return 1;
}
__setup("hlt", cpu_idle_nopoll_setup);
#endif /* CONFIG_GENERIC_IDLE_POLL_SETUP */

static noinline int __cpuidle cpu_idle_poll(void)
{
 instrumentation_begin();
 trace_cpu_idle(0, smp_processor_id());
 stop_critical_timings();
 ct_cpuidle_enter();

 raw_local_irq_enable();
 while (!tif_need_resched() &&
        (cpu_idle_force_poll || tick_check_broadcast_expired()))
  cpu_relax();
 raw_local_irq_disable();

 ct_cpuidle_exit();
 start_critical_timings();
 trace_cpu_idle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
 local_irq_enable();
 instrumentation_end();

 return 1;
}

/* Weak implementations for optional arch specific functions */
void __weak arch_cpu_idle_prepare(void) { }
void __weak arch_cpu_idle_enter(void) { }
void __weak arch_cpu_idle_exit(void) { }
void __weak __noreturn arch_cpu_idle_dead(void) { while (1); }
void __weak arch_cpu_idle(void)
{
 cpu_idle_force_poll = 1;
}

#ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST_IDLE
DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(arch_needs_tick_broadcast);

static inline void cond_tick_broadcast_enter(void)
{
 if (static_branch_unlikely(&arch_needs_tick_broadcast))
  tick_broadcast_enter();
}

static inline void cond_tick_broadcast_exit(void)
{
 if (static_branch_unlikely(&arch_needs_tick_broadcast))
  tick_broadcast_exit();
}
#else /* !CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST_IDLE: */
static inline void cond_tick_broadcast_enter(void) { }
static inline void cond_tick_broadcast_exit(void) { }
#endif /* !CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST_IDLE */

/**
 * default_idle_call - Default CPU idle routine.
 *
 * To use when the cpuidle framework cannot be used.
 */
void __cpuidle default_idle_call(void)
{
 instrumentation_begin();
 if (!current_clr_polling_and_test()) {
  cond_tick_broadcast_enter();
  trace_cpu_idle(1, smp_processor_id());
  stop_critical_timings();

  ct_cpuidle_enter();
  arch_cpu_idle();
  ct_cpuidle_exit();

  start_critical_timings();
  trace_cpu_idle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
  cond_tick_broadcast_exit();
 }
 local_irq_enable();
 instrumentation_end();
}

static int call_cpuidle_s2idle(struct cpuidle_driver *drv,
          struct cpuidle_device *dev)
{
 if (current_clr_polling_and_test())
  return -EBUSY;

 return cpuidle_enter_s2idle(drv, dev);
}

static int call_cpuidle(struct cpuidle_driver *drv, struct cpuidle_device *dev,
        int next_state)
{
 /*
 * The idle task must be scheduled, it is pointless to go to idle, just
 * update no idle residency and return.
 */
 if (current_clr_polling_and_test()) {
  dev->last_residency_ns = 0;
  local_irq_enable();
  return -EBUSY;
 }

 /*
 * Enter the idle state previously returned by the governor decision.
 * This function will block until an interrupt occurs and will take
 * care of re-enabling the local interrupts
 */
 return cpuidle_enter(drv, dev, next_state);
}

/**
 * cpuidle_idle_call - the main idle function
 *
 * NOTE: no locks or semaphores should be used here
 *
 * On architectures that support TIF_POLLING_NRFLAG, is called with polling
 * set, and it returns with polling set.  If it ever stops polling, it
 * must clear the polling bit.
 */
static void cpuidle_idle_call(void)
{
 struct cpuidle_device *dev = cpuidle_get_device();
 struct cpuidle_driver *drv = cpuidle_get_cpu_driver(dev);
 int next_state, entered_state;

 /*
 * Check if the idle task must be rescheduled. If it is the
 * case, exit the function after re-enabling the local IRQ.
 */
 if (need_resched()) {
  local_irq_enable();
  return;
 }

 if (cpuidle_not_available(drv, dev)) {
  tick_nohz_idle_stop_tick();

  default_idle_call();
  goto exit_idle;
 }

 /*
 * Suspend-to-idle ("s2idle") is a system state in which all user space
 * has been frozen, all I/O devices have been suspended and the only
 * activity happens here and in interrupts (if any). In that case bypass
 * the cpuidle governor and go straight for the deepest idle state
 * available.  Possibly also suspend the local tick and the entire
 * timekeeping to prevent timer interrupts from kicking us out of idle
 * until a proper wakeup interrupt happens.
 */

 if (idle_should_enter_s2idle() || dev->forced_idle_latency_limit_ns) {
  u64 max_latency_ns;

  if (idle_should_enter_s2idle()) {

   entered_state = call_cpuidle_s2idle(drv, dev);
   if (entered_state > 0)
    goto exit_idle;

   max_latency_ns = U64_MAX;
  } else {
   max_latency_ns = dev->forced_idle_latency_limit_ns;
  }

  tick_nohz_idle_stop_tick();

  next_state = cpuidle_find_deepest_state(drv, dev, max_latency_ns);
  call_cpuidle(drv, dev, next_state);
 } else {
  bool stop_tick = true;

  /*
 * Ask the cpuidle framework to choose a convenient idle state.
 */
  next_state = cpuidle_select(drv, dev, &stop_tick);

  if (stop_tick || tick_nohz_tick_stopped())
   tick_nohz_idle_stop_tick();
  else
   tick_nohz_idle_retain_tick();

  entered_state = call_cpuidle(drv, dev, next_state);
  /*
 * Give the governor an opportunity to reflect on the outcome
 */
  cpuidle_reflect(dev, entered_state);
 }

exit_idle:
 __current_set_polling();

 /*
 * It is up to the idle functions to re-enable local interrupts
 */
 if (WARN_ON_ONCE(irqs_disabled()))
  local_irq_enable();
}

/*
 * Generic idle loop implementation
 *
 * Called with polling cleared.
 */
static void do_idle(void)
{
 int cpu = smp_processor_id();

 /*
 * Check if we need to update blocked load
 */
 nohz_run_idle_balance(cpu);

 /*
 * If the arch has a polling bit, we maintain an invariant:
 *
 * Our polling bit is clear if we're not scheduled (i.e. if rq->curr !=
 * rq->idle). This means that, if rq->idle has the polling bit set,
 * then setting need_resched is guaranteed to cause the CPU to
 * reschedule.
 */

 __current_set_polling();
 tick_nohz_idle_enter();

 while (!need_resched()) {

  /*
 * Interrupts shouldn't be re-enabled from that point on until
 * the CPU sleeping instruction is reached. Otherwise an interrupt
 * may fire and queue a timer that would be ignored until the CPU
 * wakes from the sleeping instruction. And testing need_resched()
 * doesn't tell about pending needed timer reprogram.
 *
 * Several cases to consider:
 *
 * - SLEEP-UNTIL-PENDING-INTERRUPT based instructions such as
 *   "wfi" or "mwait" are fine because they can be entered with
 *   interrupt disabled.
 *
 * - sti;mwait() couple is fine because the interrupts are
 *   re-enabled only upon the execution of mwait, leaving no gap
 *   in-between.
 *
 * - ROLLBACK based idle handlers with the sleeping instruction
 *   called with interrupts enabled are NOT fine. In this scheme
 *   when the interrupt detects it has interrupted an idle handler,
 *   it rolls back to its beginning which performs the
 *   need_resched() check before re-executing the sleeping
 *   instruction. This can leak a pending needed timer reprogram.
 *   If such a scheme is really mandatory due to the lack of an
 *   appropriate CPU sleeping instruction, then a FAST-FORWARD
 *   must instead be applied: when the interrupt detects it has
 *   interrupted an idle handler, it must resume to the end of
 *   this idle handler so that the generic idle loop is iterated
 *   again to reprogram the tick.
 */
  local_irq_disable();

  if (cpu_is_offline(cpu)) {
   cpuhp_report_idle_dead();
   arch_cpu_idle_dead();
  }

  arch_cpu_idle_enter();
  rcu_nocb_flush_deferred_wakeup();

  /*
 * In poll mode we re-enable interrupts and spin. Also if we
 * detected in the wakeup from idle path that the tick
 * broadcast device expired for us, we don't want to go deep
 * idle as we know that the IPI is going to arrive right away.
 */
  if (cpu_idle_force_poll || tick_check_broadcast_expired()) {
   tick_nohz_idle_restart_tick();
   cpu_idle_poll();
  } else {
   cpuidle_idle_call();
  }
  arch_cpu_idle_exit();
 }

 /*
 * Since we fell out of the loop above, we know TIF_NEED_RESCHED must
 * be set, propagate it into PREEMPT_NEED_RESCHED.
 *
 * This is required because for polling idle loops we will not have had
 * an IPI to fold the state for us.
 */
 preempt_set_need_resched();
 tick_nohz_idle_exit();
 __current_clr_polling();

 /*
 * We promise to call sched_ttwu_pending() and reschedule if
 * need_resched() is set while polling is set. That means that clearing
 * polling needs to be visible before doing these things.
 */
 smp_mb__after_atomic();

 /*
 * RCU relies on this call to be done outside of an RCU read-side
 * critical section.
 */
 flush_smp_call_function_queue();
 schedule_idle();

 if (unlikely(klp_patch_pending(current)))
  klp_update_patch_state(current);
}

bool cpu_in_idle(unsigned long pc)
{
 return pc >= (unsigned long)__cpuidle_text_start &&
  pc < (unsigned long)__cpuidle_text_end;
}

struct idle_timer {
 struct hrtimer timer;
 int done;
};

static enum hrtimer_restart idle_inject_timer_fn(struct hrtimer *timer)
{
 struct idle_timer *it = container_of(timer, struct idle_timer, timer);

 WRITE_ONCE(it->done, 1);
 set_tsk_need_resched(current);

 return HRTIMER_NORESTART;
}

void play_idle_precise(u64 duration_ns, u64 latency_ns)
{
 struct idle_timer it;

 /*
 * Only FIFO tasks can disable the tick since they don't need the forced
 * preemption.
 */
 WARN_ON_ONCE(current->policy != SCHED_FIFO);
 WARN_ON_ONCE(current->nr_cpus_allowed != 1);
 WARN_ON_ONCE(!(current->flags & PF_KTHREAD));
 WARN_ON_ONCE(!(current->flags & PF_NO_SETAFFINITY));
 WARN_ON_ONCE(!duration_ns);
 WARN_ON_ONCE(current->mm);

 rcu_sleep_check();
 preempt_disable();
 current->flags |= PF_IDLE;
 cpuidle_use_deepest_state(latency_ns);

 it.done = 0;
 hrtimer_setup_on_stack(&it.timer, idle_inject_timer_fn, CLOCK_MONOTONIC,
          HRTIMER_MODE_REL_HARD);
 hrtimer_start(&it.timer, ns_to_ktime(duration_ns),
        HRTIMER_MODE_REL_PINNED_HARD);

 while (!READ_ONCE(it.done))
  do_idle();

 cpuidle_use_deepest_state(0);
 current->flags &= ~PF_IDLE;

 preempt_fold_need_resched();
 preempt_enable();
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(play_idle_precise);

void cpu_startup_entry(enum cpuhp_state state)
{
 current->flags |= PF_IDLE;
 arch_cpu_idle_prepare();
 cpuhp_online_idle(state);
 while (1)
  do_idle();
}

/*
 * idle-task scheduling class.
 */

static int
select_task_rq_idle(struct task_struct *p, int cpu, int flags)
{
 return task_cpu(p); /* IDLE tasks as never migrated */
}

static int
balance_idle(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
{
 return WARN_ON_ONCE(1);
}

/*
 * Idle tasks are unconditionally rescheduled:
 */
static void wakeup_preempt_idle(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
{
 resched_curr(rq);
}

static void put_prev_task_idle(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct task_struct *next)
{
 dl_server_update_idle_time(rq, prev);
 scx_update_idle(rq, false, true);
}

static void set_next_task_idle(struct rq *rq, struct task_struct *next, bool first)
{
 update_idle_core(rq);
 scx_update_idle(rq, true, true);
 schedstat_inc(rq->sched_goidle);
 next->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
}

struct task_struct *pick_task_idle(struct rq *rq)
{
 scx_update_idle(rq, true, false);
 return rq->idle;
}

/*
 * It is not legal to sleep in the idle task - print a warning
 * message if some code attempts to do it:
 */
static bool
dequeue_task_idle(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
{
 raw_spin_rq_unlock_irq(rq);
 printk(KERN_ERR "bad: scheduling from the idle thread!\n");
 dump_stack();
 raw_spin_rq_lock_irq(rq);
 return true;
}

/*
 * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
 *
 * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
 * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
 * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
 * parameters.
 */
static void task_tick_idle(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
{
}

static void switched_to_idle(struct rq *rq, struct task_struct *p)
{
 BUG();
}

static void
prio_changed_idle(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
{
 BUG();
}

static void update_curr_idle(struct rq *rq)
{
}

/*
 * Simple, special scheduling class for the per-CPU idle tasks:
 */
DEFINE_SCHED_CLASS(idle) = {

 /* no enqueue/yield_task for idle tasks */

 /* dequeue is not valid, we print a debug message there: */
 .dequeue_task  = dequeue_task_idle,

 .wakeup_preempt  = wakeup_preempt_idle,

 .pick_task  = pick_task_idle,
 .put_prev_task  = put_prev_task_idle,
 .set_next_task          = set_next_task_idle,

 .balance  = balance_idle,
 .select_task_rq  = select_task_rq_idle,
 .set_cpus_allowed = set_cpus_allowed_common,

 .task_tick  = task_tick_idle,

 .prio_changed  = prio_changed_idle,
 .switched_to  = switched_to_idle,
 .update_curr  = update_curr_idle,
};