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