Pileus Git - ~andy/linux/blob - arch/x86/xen/time.c

   1 /*
   2  * Xen time implementation.
   3  *
   4  * This is implemented in terms of a clocksource driver which uses
   5  * the hypervisor clock as a nanosecond timebase, and a clockevent
   6  * driver which uses the hypervisor's timer mechanism.
   7  *
   8  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
   9  */
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/interrupt.h>
  12 #include <linux/clocksource.h>
  13 #include <linux/clockchips.h>
  14 #include <linux/kernel_stat.h>
  15 #include <linux/math64.h>
  16 #include <linux/gfp.h>
  17 #include <linux/pvclock_gtod.h>
  18
  19 #include <asm/pvclock.h>
  20 #include <asm/xen/hypervisor.h>
  21 #include <asm/xen/hypercall.h>
  22
  23 #include <xen/events.h>
  24 #include <xen/features.h>
  25 #include <xen/interface/xen.h>
  26 #include <xen/interface/vcpu.h>
  27
  28 #include "xen-ops.h"
  29
  30 /* Xen may fire a timer up to this many ns early */
  31 #define TIMER_SLOP      100000
  32 #define NS_PER_TICK     (1000000000LL / HZ)
  33
  34 /* runstate info updated by Xen */
  35 static DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_runstate_info, xen_runstate);
  36
  37 /* snapshots of runstate info */
  38 static DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_runstate_info, xen_runstate_snapshot);
  39
  40 /* unused ns of stolen and blocked time */
  41 static DEFINE_PER_CPU(u64, xen_residual_stolen);
  42 static DEFINE_PER_CPU(u64, xen_residual_blocked);
  43
  44 /* return an consistent snapshot of 64-bit time/counter value */
  45 static u64 get64(const u64 *p)
  46 {
  47         u64 ret;
  48
  49         if (BITS_PER_LONG < 64) {
  50                 u32 *p32 = (u32 *)p;
  51                 u32 h, l;
  52
  53                 /*
  54                  * Read high then low, and then make sure high is
  55                  * still the same; this will only loop if low wraps
  56                  * and carries into high.
  57                  * XXX some clean way to make this endian-proof?
  58                  */
  59                 do {
  60                         h = p32[1];
  61                         barrier();
  62                         l = p32[0];
  63                         barrier();
  64                 } while (p32[1] != h);
  65
  66                 ret = (((u64)h) << 32) | l;
  67         } else
  68                 ret = *p;
  69
  70         return ret;
  71 }
  72
  73 /*
  74  * Runstate accounting
  75  */
  76 static void get_runstate_snapshot(struct vcpu_runstate_info *res)
  77 {
  78         u64 state_time;
  79         struct vcpu_runstate_info *state;
  80
  81         BUG_ON(preemptible());
  82
  83         state = &__get_cpu_var(xen_runstate);
  84
  85         /*
  86          * The runstate info is always updated by the hypervisor on
  87          * the current CPU, so there's no need to use anything
  88          * stronger than a compiler barrier when fetching it.
  89          */
  90         do {
  91                 state_time = get64(&state->state_entry_time);
  92                 barrier();
  93                 *res = *state;
  94                 barrier();
  95         } while (get64(&state->state_entry_time) != state_time);
  96 }
  97
  98 /* return true when a vcpu could run but has no real cpu to run on */
  99 bool xen_vcpu_stolen(int vcpu)
 100 {
 101         return per_cpu(xen_runstate, vcpu).state == RUNSTATE_runnable;
 102 }
 103
 104 void xen_setup_runstate_info(int cpu)
 105 {
 106         struct vcpu_register_runstate_memory_area area;
 107
 108         area.addr.v = &per_cpu(xen_runstate, cpu);
 109
 110         if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_register_runstate_memory_area,
 111                                cpu, &area))
 112                 BUG();
 113 }
 114
 115 static void do_stolen_accounting(void)
 116 {
 117         struct vcpu_runstate_info state;
 118         struct vcpu_runstate_info *snap;
 119         s64 blocked, runnable, offline, stolen;
 120         cputime_t ticks;
 121
 122         get_runstate_snapshot(&state);
 123
 124         WARN_ON(state.state != RUNSTATE_running);
 125
 126         snap = &__get_cpu_var(xen_runstate_snapshot);
 127
 128         /* work out how much time the VCPU has not been runn*ing*  */
 129         blocked = state.time[RUNSTATE_blocked] - snap->time[RUNSTATE_blocked];
 130         runnable = state.time[RUNSTATE_runnable] - snap->time[RUNSTATE_runnable];
 131         offline = state.time[RUNSTATE_offline] - snap->time[RUNSTATE_offline];
 132
 133         *snap = state;
 134
 135         /* Add the appropriate number of ticks of stolen time,
 136            including any left-overs from last time. */
 137         stolen = runnable + offline + __this_cpu_read(xen_residual_stolen);
 138
 139         if (stolen < 0)
 140                 stolen = 0;
 141
 142         ticks = iter_div_u64_rem(stolen, NS_PER_TICK, &stolen);
 143         __this_cpu_write(xen_residual_stolen, stolen);
 144         account_steal_ticks(ticks);
 145
 146         /* Add the appropriate number of ticks of blocked time,
 147            including any left-overs from last time. */
 148         blocked += __this_cpu_read(xen_residual_blocked);
 149
 150         if (blocked < 0)
 151                 blocked = 0;
 152
 153         ticks = iter_div_u64_rem(blocked, NS_PER_TICK, &blocked);
 154         __this_cpu_write(xen_residual_blocked, blocked);
 155         account_idle_ticks(ticks);
 156 }
 157
 158 /* Get the TSC speed from Xen */
 159 static unsigned long xen_tsc_khz(void)
 160 {
 161         struct pvclock_vcpu_time_info *info =
 162                 &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[0].time;
 163
 164         return pvclock_tsc_khz(info);
 165 }
 166
 167 cycle_t xen_clocksource_read(void)
 168 {
 169         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
 170         cycle_t ret;
 171
 172         preempt_disable_notrace();
 173         src = &__get_cpu_var(xen_vcpu)->time;
 174         ret = pvclock_clocksource_read(src);
 175         preempt_enable_notrace();
 176         return ret;
 177 }
 178
 179 static cycle_t xen_clocksource_get_cycles(struct clocksource *cs)
 180 {
 181         return xen_clocksource_read();
 182 }
 183
 184 static void xen_read_wallclock(struct timespec *ts)
 185 {
 186         struct shared_info *s = HYPERVISOR_shared_info;
 187         struct pvclock_wall_clock *wall_clock = &(s->wc);
 188         struct pvclock_vcpu_time_info *vcpu_time;
 189
 190         vcpu_time = &get_cpu_var(xen_vcpu)->time;
 191         pvclock_read_wallclock(wall_clock, vcpu_time, ts);
 192         put_cpu_var(xen_vcpu);
 193 }
 194
 195 static void xen_get_wallclock(struct timespec *now)
 196 {
 197         xen_read_wallclock(now);
 198 }
 199
 200 static int xen_set_wallclock(const struct timespec *now)
 201 {
 202         return -1;
 203 }
 204
 205 static int xen_pvclock_gtod_notify(struct notifier_block *nb,
 206                                    unsigned long was_set, void *priv)
 207 {
 208         /* Protected by the calling core code serialization */
 209         static struct timespec next_sync;
 210
 211         struct xen_platform_op op;
 212         struct timespec now;
 213
 214         now = __current_kernel_time();
 215
 216         /*
 217          * We only take the expensive HV call when the clock was set
 218          * or when the 11 minutes RTC synchronization time elapsed.
 219          */
 220         if (!was_set && timespec_compare(&now, &next_sync) < 0)
 221                 return NOTIFY_OK;
 222
 223         op.cmd = XENPF_settime;
 224         op.u.settime.secs = now.tv_sec;
 225         op.u.settime.nsecs = now.tv_nsec;
 226         op.u.settime.system_time = xen_clocksource_read();
 227
 228         (void)HYPERVISOR_dom0_op(&op);
 229
 230         /*
 231          * Move the next drift compensation time 11 minutes
 232          * ahead. That's emulating the sync_cmos_clock() update for
 233          * the hardware RTC.
 234          */
 235         next_sync = now;
 236         next_sync.tv_sec += 11 * 60;
 237
 238         return NOTIFY_OK;
 239 }
 240
 241 static struct notifier_block xen_pvclock_gtod_notifier = {
 242         .notifier_call = xen_pvclock_gtod_notify,
 243 };
 244
 245 static struct clocksource xen_clocksource __read_mostly = {
 246         .name = "xen",
 247         .rating = 400,
 248         .read = xen_clocksource_get_cycles,
 249         .mask = ~0,
 250         .flags = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
 251 };
 252
 253 /*
 254    Xen clockevent implementation
 255
 256    Xen has two clockevent implementations:
 257
 258    The old timer_op one works with all released versions of Xen prior
 259    to version 3.0.4.  This version of the hypervisor provides a
 260    single-shot timer with nanosecond resolution.  However, sharing the
 261    same event channel is a 100Hz tick which is delivered while the
 262    vcpu is running.  We don't care about or use this tick, but it will
 263    cause the core time code to think the timer fired too soon, and
 264    will end up resetting it each time.  It could be filtered, but
 265    doing so has complications when the ktime clocksource is not yet
 266    the xen clocksource (ie, at boot time).
 267
 268    The new vcpu_op-based timer interface allows the tick timer period
 269    to be changed or turned off.  The tick timer is not useful as a
 270    periodic timer because events are only delivered to running vcpus.
 271    The one-shot timer can report when a timeout is in the past, so
 272    set_next_event is capable of returning -ETIME when appropriate.
 273    This interface is used when available.
 274 */
 275
 276
 277 /*
 278   Get a hypervisor absolute time.  In theory we could maintain an
 279   offset between the kernel's time and the hypervisor's time, and
 280   apply that to a kernel's absolute timeout.  Unfortunately the
 281   hypervisor and kernel times can drift even if the kernel is using
 282   the Xen clocksource, because ntp can warp the kernel's clocksource.
 283 */
 284 static s64 get_abs_timeout(unsigned long delta)
 285 {
 286         return xen_clocksource_read() + delta;
 287 }
 288
 289 static void xen_timerop_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 290                                  struct clock_event_device *evt)
 291 {
 292         switch (mode) {
 293         case CLOCK_EVT_MODE_PERIODIC:
 294                 /* unsupported */
 295                 WARN_ON(1);
 296                 break;
 297
 298         case CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT:
 299         case CLOCK_EVT_MODE_RESUME:
 300                 break;
 301
 302         case CLOCK_EVT_MODE_UNUSED:
 303         case CLOCK_EVT_MODE_SHUTDOWN:
 304                 HYPERVISOR_set_timer_op(0);  /* cancel timeout */
 305                 break;
 306         }
 307 }
 308
 309 static int xen_timerop_set_next_event(unsigned long delta,
 310                                       struct clock_event_device *evt)
 311 {
 312         WARN_ON(evt->mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT);
 313
 314         if (HYPERVISOR_set_timer_op(get_abs_timeout(delta)) < 0)
 315                 BUG();
 316
 317         /* We may have missed the deadline, but there's no real way of
 318            knowing for sure.  If the event was in the past, then we'll
 319            get an immediate interrupt. */
 320
 321         return 0;
 322 }
 323
 324 static const struct clock_event_device xen_timerop_clockevent = {
 325         .name = "xen",
 326         .features = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
 327
 328         .max_delta_ns = 0xffffffff,
 329         .min_delta_ns = TIMER_SLOP,
 330
 331         .mult = 1,
 332         .shift = 0,
 333         .rating = 500,
 334
 335         .set_mode = xen_timerop_set_mode,
 336         .set_next_event = xen_timerop_set_next_event,
 337 };
 338
 339
 340
 341 static void xen_vcpuop_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 342                                 struct clock_event_device *evt)
 343 {
 344         int cpu = smp_processor_id();
 345
 346         switch (mode) {
 347         case CLOCK_EVT_MODE_PERIODIC:
 348                 WARN_ON(1);     /* unsupported */
 349                 break;
 350
 351         case CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT:
 352                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
 353                         BUG();
 354                 break;
 355
 356         case CLOCK_EVT_MODE_UNUSED:
 357         case CLOCK_EVT_MODE_SHUTDOWN:
 358                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_singleshot_timer, cpu, NULL) ||
 359                     HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
 360                         BUG();
 361                 break;
 362         case CLOCK_EVT_MODE_RESUME:
 363                 break;
 364         }
 365 }
 366
 367 static int xen_vcpuop_set_next_event(unsigned long delta,
 368                                      struct clock_event_device *evt)
 369 {
 370         int cpu = smp_processor_id();
 371         struct vcpu_set_singleshot_timer single;
 372         int ret;
 373
 374         WARN_ON(evt->mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT);
 375
 376         single.timeout_abs_ns = get_abs_timeout(delta);
 377         single.flags = VCPU_SSHOTTMR_future;
 378
 379         ret = HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_set_singleshot_timer, cpu, &single);
 380
 381         BUG_ON(ret != 0 && ret != -ETIME);
 382
 383         return ret;
 384 }
 385
 386 static const struct clock_event_device xen_vcpuop_clockevent = {
 387         .name = "xen",
 388         .features = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
 389
 390         .max_delta_ns = 0xffffffff,
 391         .min_delta_ns = TIMER_SLOP,
 392
 393         .mult = 1,
 394         .shift = 0,
 395         .rating = 500,
 396
 397         .set_mode = xen_vcpuop_set_mode,
 398         .set_next_event = xen_vcpuop_set_next_event,
 399 };
 400
 401 static const struct clock_event_device *xen_clockevent =
 402         &xen_timerop_clockevent;
 403 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, xen_clock_events) = { .irq = -1 };
 404
 405 static irqreturn_t xen_timer_interrupt(int irq, void *dev_id)
 406 {
 407         struct clock_event_device *evt = &__get_cpu_var(xen_clock_events);
 408         irqreturn_t ret;
 409
 410         ret = IRQ_NONE;
 411         if (evt->event_handler) {
 412                 evt->event_handler(evt);
 413                 ret = IRQ_HANDLED;
 414         }
 415
 416         do_stolen_accounting();
 417
 418         return ret;
 419 }
 420
 421 void xen_setup_timer(int cpu)
 422 {
 423         const char *name;
 424         struct clock_event_device *evt;
 425         int irq;
 426
 427         evt = &per_cpu(xen_clock_events, cpu);
 428         WARN(evt->irq >= 0, "IRQ%d for CPU%d is already allocated\n", evt->irq, cpu);
 429
 430         printk(KERN_INFO "installing Xen timer for CPU %d\n", cpu);
 431
 432         name = kasprintf(GFP_KERNEL, "timer%d", cpu);
 433         if (!name)
 434                 name = "<timer kasprintf failed>";
 435
 436         irq = bind_virq_to_irqhandler(VIRQ_TIMER, cpu, xen_timer_interrupt,
 437                                       IRQF_DISABLED|IRQF_PERCPU|
 438                                       IRQF_NOBALANCING|IRQF_TIMER|
 439                                       IRQF_FORCE_RESUME,
 440                                       name, NULL);
 441
 442         memcpy(evt, xen_clockevent, sizeof(*evt));
 443
 444         evt->cpumask = cpumask_of(cpu);
 445         evt->irq = irq;
 446 }
 447
 448 void xen_teardown_timer(int cpu)
 449 {
 450         struct clock_event_device *evt;
 451         BUG_ON(cpu == 0);
 452         evt = &per_cpu(xen_clock_events, cpu);
 453         unbind_from_irqhandler(evt->irq, NULL);
 454         evt->irq = -1;
 455 }
 456
 457 void xen_setup_cpu_clockevents(void)
 458 {
 459         BUG_ON(preemptible());
 460
 461         clockevents_register_device(&__get_cpu_var(xen_clock_events));
 462 }
 463
 464 void xen_timer_resume(void)
 465 {
 466         int cpu;
 467
 468         pvclock_resume();
 469
 470         if (xen_clockevent != &xen_vcpuop_clockevent)
 471                 return;
 472
 473         for_each_online_cpu(cpu) {
 474                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
 475                         BUG();
 476         }
 477 }
 478
 479 static const struct pv_time_ops xen_time_ops __initconst = {
 480         .sched_clock = xen_clocksource_read,
 481 };
 482
 483 static void __init xen_time_init(void)
 484 {
 485         int cpu = smp_processor_id();
 486         struct timespec tp;
 487
 488         clocksource_register_hz(&xen_clocksource, NSEC_PER_SEC);
 489
 490         if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL) == 0) {
 491                 /* Successfully turned off 100Hz tick, so we have the
 492                    vcpuop-based timer interface */
 493                 printk(KERN_DEBUG "Xen: using vcpuop timer interface\n");
 494                 xen_clockevent = &xen_vcpuop_clockevent;
 495         }
 496
 497         /* Set initial system time with full resolution */
 498         xen_read_wallclock(&tp);
 499         do_settimeofday(&tp);
 500
 501         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
 502
 503         xen_setup_runstate_info(cpu);
 504         xen_setup_timer(cpu);
 505         xen_setup_cpu_clockevents();
 506
 507         if (xen_initial_domain())
 508                 pvclock_gtod_register_notifier(&xen_pvclock_gtod_notifier);
 509 }
 510
 511 void __init xen_init_time_ops(void)
 512 {
 513         pv_time_ops = xen_time_ops;
 514
 515         x86_init.timers.timer_init = xen_time_init;
 516         x86_init.timers.setup_percpu_clockev = x86_init_noop;
 517         x86_cpuinit.setup_percpu_clockev = x86_init_noop;
 518
 519         x86_platform.calibrate_tsc = xen_tsc_khz;
 520         x86_platform.get_wallclock = xen_get_wallclock;
 521         /* Dom0 uses the native method to set the hardware RTC. */
 522         if (!xen_initial_domain())
 523                 x86_platform.set_wallclock = xen_set_wallclock;
 524 }
 525
 526 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
 527 static void xen_hvm_setup_cpu_clockevents(void)
 528 {
 529         int cpu = smp_processor_id();
 530         xen_setup_runstate_info(cpu);
 531         /*
 532          * xen_setup_timer(cpu) - snprintf is bad in atomic context. Hence
 533          * doing it xen_hvm_cpu_notify (which gets called by smp_init during
 534          * early bootup and also during CPU hotplug events).
 535          */
 536         xen_setup_cpu_clockevents();
 537 }
 538
 539 void __init xen_hvm_init_time_ops(void)
 540 {
 541         /* vector callback is needed otherwise we cannot receive interrupts
 542          * on cpu > 0 and at this point we don't know how many cpus are
 543          * available */
 544         if (!xen_have_vector_callback)
 545                 return;
 546         if (!xen_feature(XENFEAT_hvm_safe_pvclock)) {
 547                 printk(KERN_INFO "Xen doesn't support pvclock on HVM,"
 548                                 "disable pv timer\n");
 549                 return;
 550         }
 551
 552         pv_time_ops = xen_time_ops;
 553         x86_init.timers.setup_percpu_clockev = xen_time_init;
 554         x86_cpuinit.setup_percpu_clockev = xen_hvm_setup_cpu_clockevents;
 555
 556         x86_platform.calibrate_tsc = xen_tsc_khz;
 557         x86_platform.get_wallclock = xen_get_wallclock;
 558         x86_platform.set_wallclock = xen_set_wallclock;
 559 }
 560 #endif