]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - kernel/time/timekeeping.c
269b1fe5f2ae2f7e6c0bb0fac8ce9a54e2d4d278
[~andy/linux] / kernel / time / timekeeping.c
1 /*
2  *  linux/kernel/time/timekeeping.c
3  *
4  *  Kernel timekeeping code and accessor functions
5  *
6  *  This code was moved from linux/kernel/timer.c.
7  *  Please see that file for copyright and history logs.
8  *
9  */
10
11 #include <linux/module.h>
12 #include <linux/interrupt.h>
13 #include <linux/percpu.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched.h>
17 #include <linux/syscore_ops.h>
18 #include <linux/clocksource.h>
19 #include <linux/jiffies.h>
20 #include <linux/time.h>
21 #include <linux/tick.h>
22 #include <linux/stop_machine.h>
23
24 /* Structure holding internal timekeeping values. */
25 struct timekeeper {
26         /* Current clocksource used for timekeeping. */
27         struct clocksource *clock;
28         /* NTP adjusted clock multiplier */
29         u32     mult;
30         /* The shift value of the current clocksource. */
31         int     shift;
32
33         /* Number of clock cycles in one NTP interval. */
34         cycle_t cycle_interval;
35         /* Number of clock shifted nano seconds in one NTP interval. */
36         u64     xtime_interval;
37         /* shifted nano seconds left over when rounding cycle_interval */
38         s64     xtime_remainder;
39         /* Raw nano seconds accumulated per NTP interval. */
40         u32     raw_interval;
41
42         /* Clock shifted nano seconds remainder not stored in xtime.tv_nsec. */
43         u64     xtime_nsec;
44         /* Difference between accumulated time and NTP time in ntp
45          * shifted nano seconds. */
46         s64     ntp_error;
47         /* Shift conversion between clock shifted nano seconds and
48          * ntp shifted nano seconds. */
49         int     ntp_error_shift;
50
51         /* The current time */
52         struct timespec xtime;
53         /*
54          * wall_to_monotonic is what we need to add to xtime (or xtime corrected
55          * for sub jiffie times) to get to monotonic time.  Monotonic is pegged
56          * at zero at system boot time, so wall_to_monotonic will be negative,
57          * however, we will ALWAYS keep the tv_nsec part positive so we can use
58          * the usual normalization.
59          *
60          * wall_to_monotonic is moved after resume from suspend for the
61          * monotonic time not to jump. We need to add total_sleep_time to
62          * wall_to_monotonic to get the real boot based time offset.
63          *
64          * - wall_to_monotonic is no longer the boot time, getboottime must be
65          * used instead.
66          */
67         struct timespec wall_to_monotonic;
68         /* time spent in suspend */
69         struct timespec total_sleep_time;
70         /* The raw monotonic time for the CLOCK_MONOTONIC_RAW posix clock. */
71         struct timespec raw_time;
72
73         /* Offset clock monotonic -> clock realtime */
74         ktime_t offs_real;
75
76         /* Offset clock monotonic -> clock boottime */
77         ktime_t offs_boot;
78
79         /* Seqlock for all timekeeper values */
80         seqlock_t lock;
81 };
82
83 static struct timekeeper timekeeper;
84
85 /*
86  * This read-write spinlock protects us from races in SMP while
87  * playing with xtime.
88  */
89 __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SEQLOCK(xtime_lock);
90
91
92 /* flag for if timekeeping is suspended */
93 int __read_mostly timekeeping_suspended;
94
95
96
97 /**
98  * timekeeper_setup_internals - Set up internals to use clocksource clock.
99  *
100  * @clock:              Pointer to clocksource.
101  *
102  * Calculates a fixed cycle/nsec interval for a given clocksource/adjustment
103  * pair and interval request.
104  *
105  * Unless you're the timekeeping code, you should not be using this!
106  */
107 static void timekeeper_setup_internals(struct clocksource *clock)
108 {
109         cycle_t interval;
110         u64 tmp, ntpinterval;
111
112         timekeeper.clock = clock;
113         clock->cycle_last = clock->read(clock);
114
115         /* Do the ns -> cycle conversion first, using original mult */
116         tmp = NTP_INTERVAL_LENGTH;
117         tmp <<= clock->shift;
118         ntpinterval = tmp;
119         tmp += clock->mult/2;
120         do_div(tmp, clock->mult);
121         if (tmp == 0)
122                 tmp = 1;
123
124         interval = (cycle_t) tmp;
125         timekeeper.cycle_interval = interval;
126
127         /* Go back from cycles -> shifted ns */
128         timekeeper.xtime_interval = (u64) interval * clock->mult;
129         timekeeper.xtime_remainder = ntpinterval - timekeeper.xtime_interval;
130         timekeeper.raw_interval =
131                 ((u64) interval * clock->mult) >> clock->shift;
132
133         timekeeper.xtime_nsec = 0;
134         timekeeper.shift = clock->shift;
135
136         timekeeper.ntp_error = 0;
137         timekeeper.ntp_error_shift = NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift;
138
139         /*
140          * The timekeeper keeps its own mult values for the currently
141          * active clocksource. These value will be adjusted via NTP
142          * to counteract clock drifting.
143          */
144         timekeeper.mult = clock->mult;
145 }
146
147 /* Timekeeper helper functions. */
148 static inline s64 timekeeping_get_ns(void)
149 {
150         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
151         struct clocksource *clock;
152
153         /* read clocksource: */
154         clock = timekeeper.clock;
155         cycle_now = clock->read(clock);
156
157         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
158         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
159
160         /* return delta convert to nanoseconds using ntp adjusted mult. */
161         return clocksource_cyc2ns(cycle_delta, timekeeper.mult,
162                                   timekeeper.shift);
163 }
164
165 static inline s64 timekeeping_get_ns_raw(void)
166 {
167         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
168         struct clocksource *clock;
169
170         /* read clocksource: */
171         clock = timekeeper.clock;
172         cycle_now = clock->read(clock);
173
174         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
175         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
176
177         /* return delta convert to nanoseconds. */
178         return clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
179 }
180
181 static void update_rt_offset(void)
182 {
183         struct timespec tmp, *wtm = &timekeeper.wall_to_monotonic;
184
185         set_normalized_timespec(&tmp, -wtm->tv_sec, -wtm->tv_nsec);
186         timekeeper.offs_real = timespec_to_ktime(tmp);
187 }
188
189 /* must hold write on timekeeper.lock */
190 static void timekeeping_update(bool clearntp)
191 {
192         if (clearntp) {
193                 timekeeper.ntp_error = 0;
194                 ntp_clear();
195         }
196         update_rt_offset();
197         update_vsyscall(&timekeeper.xtime, &timekeeper.wall_to_monotonic,
198                          timekeeper.clock, timekeeper.mult);
199 }
200
201
202 /**
203  * timekeeping_forward_now - update clock to the current time
204  *
205  * Forward the current clock to update its state since the last call to
206  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
207  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
208  */
209 static void timekeeping_forward_now(void)
210 {
211         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
212         struct clocksource *clock;
213         s64 nsec;
214
215         clock = timekeeper.clock;
216         cycle_now = clock->read(clock);
217         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
218         clock->cycle_last = cycle_now;
219
220         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, timekeeper.mult,
221                                   timekeeper.shift);
222
223         /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
224         nsec += arch_gettimeoffset();
225
226         timespec_add_ns(&timekeeper.xtime, nsec);
227
228         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
229         timespec_add_ns(&timekeeper.raw_time, nsec);
230 }
231
232 /**
233  * getnstimeofday - Returns the time of day in a timespec
234  * @ts:         pointer to the timespec to be set
235  *
236  * Returns the time of day in a timespec.
237  */
238 void getnstimeofday(struct timespec *ts)
239 {
240         unsigned long seq;
241         s64 nsecs;
242
243         WARN_ON(timekeeping_suspended);
244
245         do {
246                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
247
248                 *ts = timekeeper.xtime;
249                 nsecs = timekeeping_get_ns();
250
251                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
252                 nsecs += arch_gettimeoffset();
253
254         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
255
256         timespec_add_ns(ts, nsecs);
257 }
258 EXPORT_SYMBOL(getnstimeofday);
259
260 ktime_t ktime_get(void)
261 {
262         unsigned int seq;
263         s64 secs, nsecs;
264
265         WARN_ON(timekeeping_suspended);
266
267         do {
268                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
269                 secs = timekeeper.xtime.tv_sec +
270                                 timekeeper.wall_to_monotonic.tv_sec;
271                 nsecs = timekeeper.xtime.tv_nsec +
272                                 timekeeper.wall_to_monotonic.tv_nsec;
273                 nsecs += timekeeping_get_ns();
274                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
275                 nsecs += arch_gettimeoffset();
276
277         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
278         /*
279          * Use ktime_set/ktime_add_ns to create a proper ktime on
280          * 32-bit architectures without CONFIG_KTIME_SCALAR.
281          */
282         return ktime_add_ns(ktime_set(secs, 0), nsecs);
283 }
284 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
285
286 /**
287  * ktime_get_ts - get the monotonic clock in timespec format
288  * @ts:         pointer to timespec variable
289  *
290  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
291  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
292  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
293  */
294 void ktime_get_ts(struct timespec *ts)
295 {
296         struct timespec tomono;
297         unsigned int seq;
298         s64 nsecs;
299
300         WARN_ON(timekeeping_suspended);
301
302         do {
303                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
304                 *ts = timekeeper.xtime;
305                 tomono = timekeeper.wall_to_monotonic;
306                 nsecs = timekeeping_get_ns();
307                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
308                 nsecs += arch_gettimeoffset();
309
310         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
311
312         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec,
313                                 ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec + nsecs);
314 }
315 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts);
316
317 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
318
319 /**
320  * getnstime_raw_and_real - get day and raw monotonic time in timespec format
321  * @ts_raw:     pointer to the timespec to be set to raw monotonic time
322  * @ts_real:    pointer to the timespec to be set to the time of day
323  *
324  * This function reads both the time of day and raw monotonic time at the
325  * same time atomically and stores the resulting timestamps in timespec
326  * format.
327  */
328 void getnstime_raw_and_real(struct timespec *ts_raw, struct timespec *ts_real)
329 {
330         unsigned long seq;
331         s64 nsecs_raw, nsecs_real;
332
333         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
334
335         do {
336                 u32 arch_offset;
337
338                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
339
340                 *ts_raw = timekeeper.raw_time;
341                 *ts_real = timekeeper.xtime;
342
343                 nsecs_raw = timekeeping_get_ns_raw();
344                 nsecs_real = timekeeping_get_ns();
345
346                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
347                 arch_offset = arch_gettimeoffset();
348                 nsecs_raw += arch_offset;
349                 nsecs_real += arch_offset;
350
351         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
352
353         timespec_add_ns(ts_raw, nsecs_raw);
354         timespec_add_ns(ts_real, nsecs_real);
355 }
356 EXPORT_SYMBOL(getnstime_raw_and_real);
357
358 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */
359
360 /**
361  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
362  * @tv:         pointer to the timeval to be set
363  *
364  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
365  */
366 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
367 {
368         struct timespec now;
369
370         getnstimeofday(&now);
371         tv->tv_sec = now.tv_sec;
372         tv->tv_usec = now.tv_nsec/1000;
373 }
374 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
375
376 /**
377  * do_settimeofday - Sets the time of day
378  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the new time
379  *
380  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
381  */
382 int do_settimeofday(const struct timespec *tv)
383 {
384         struct timespec ts_delta;
385         unsigned long flags;
386
387         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
388                 return -EINVAL;
389
390         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
391
392         timekeeping_forward_now();
393
394         ts_delta.tv_sec = tv->tv_sec - timekeeper.xtime.tv_sec;
395         ts_delta.tv_nsec = tv->tv_nsec - timekeeper.xtime.tv_nsec;
396         timekeeper.wall_to_monotonic =
397                         timespec_sub(timekeeper.wall_to_monotonic, ts_delta);
398
399         timekeeper.xtime = *tv;
400         timekeeping_update(true);
401
402         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
403
404         /* signal hrtimers about time change */
405         clock_was_set();
406
407         return 0;
408 }
409 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
410
411
412 /**
413  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
414  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the offset
415  *
416  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
417  */
418 int timekeeping_inject_offset(struct timespec *ts)
419 {
420         unsigned long flags;
421
422         if ((unsigned long)ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
423                 return -EINVAL;
424
425         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
426
427         timekeeping_forward_now();
428
429         timekeeper.xtime = timespec_add(timekeeper.xtime, *ts);
430         timekeeper.wall_to_monotonic =
431                                 timespec_sub(timekeeper.wall_to_monotonic, *ts);
432
433         timekeeping_update(true);
434
435         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
436
437         /* signal hrtimers about time change */
438         clock_was_set();
439
440         return 0;
441 }
442 EXPORT_SYMBOL(timekeeping_inject_offset);
443
444 /**
445  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
446  *
447  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
448  */
449 static int change_clocksource(void *data)
450 {
451         struct clocksource *new, *old;
452         unsigned long flags;
453
454         new = (struct clocksource *) data;
455
456         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
457
458         timekeeping_forward_now();
459         if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
460                 old = timekeeper.clock;
461                 timekeeper_setup_internals(new);
462                 if (old->disable)
463                         old->disable(old);
464         }
465         timekeeping_update(true);
466
467         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
468
469         return 0;
470 }
471
472 /**
473  * timekeeping_notify - Install a new clock source
474  * @clock:              pointer to the clock source
475  *
476  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
477  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
478  */
479 void timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
480 {
481         if (timekeeper.clock == clock)
482                 return;
483         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
484         tick_clock_notify();
485 }
486
487 /**
488  * ktime_get_real - get the real (wall-) time in ktime_t format
489  *
490  * returns the time in ktime_t format
491  */
492 ktime_t ktime_get_real(void)
493 {
494         struct timespec now;
495
496         getnstimeofday(&now);
497
498         return timespec_to_ktime(now);
499 }
500 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real);
501
502 /**
503  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
504  * @ts:         pointer to the timespec to be set
505  *
506  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
507  */
508 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
509 {
510         unsigned long seq;
511         s64 nsecs;
512
513         do {
514                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
515                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw();
516                 *ts = timekeeper.raw_time;
517
518         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
519
520         timespec_add_ns(ts, nsecs);
521 }
522 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
523
524
525 /**
526  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
527  */
528 int timekeeping_valid_for_hres(void)
529 {
530         unsigned long seq;
531         int ret;
532
533         do {
534                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
535
536                 ret = timekeeper.clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
537
538         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
539
540         return ret;
541 }
542
543 /**
544  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
545  */
546 u64 timekeeping_max_deferment(void)
547 {
548         unsigned long seq;
549         u64 ret;
550         do {
551                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
552
553                 ret = timekeeper.clock->max_idle_ns;
554
555         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
556
557         return ret;
558 }
559
560 /**
561  * read_persistent_clock -  Return time from the persistent clock.
562  *
563  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
564  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
565  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
566  *
567  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
568  */
569 void __attribute__((weak)) read_persistent_clock(struct timespec *ts)
570 {
571         ts->tv_sec = 0;
572         ts->tv_nsec = 0;
573 }
574
575 /**
576  * read_boot_clock -  Return time of the system start.
577  *
578  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
579  * Function to read the exact time the system has been started.
580  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
581  *
582  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
583  */
584 void __attribute__((weak)) read_boot_clock(struct timespec *ts)
585 {
586         ts->tv_sec = 0;
587         ts->tv_nsec = 0;
588 }
589
590 /*
591  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
592  */
593 void __init timekeeping_init(void)
594 {
595         struct clocksource *clock;
596         unsigned long flags;
597         struct timespec now, boot;
598
599         read_persistent_clock(&now);
600         read_boot_clock(&boot);
601
602         seqlock_init(&timekeeper.lock);
603
604         ntp_init();
605
606         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
607         clock = clocksource_default_clock();
608         if (clock->enable)
609                 clock->enable(clock);
610         timekeeper_setup_internals(clock);
611
612         timekeeper.xtime.tv_sec = now.tv_sec;
613         timekeeper.xtime.tv_nsec = now.tv_nsec;
614         timekeeper.raw_time.tv_sec = 0;
615         timekeeper.raw_time.tv_nsec = 0;
616         if (boot.tv_sec == 0 && boot.tv_nsec == 0) {
617                 boot.tv_sec = timekeeper.xtime.tv_sec;
618                 boot.tv_nsec = timekeeper.xtime.tv_nsec;
619         }
620         set_normalized_timespec(&timekeeper.wall_to_monotonic,
621                                 -boot.tv_sec, -boot.tv_nsec);
622         update_rt_offset();
623         timekeeper.total_sleep_time.tv_sec = 0;
624         timekeeper.total_sleep_time.tv_nsec = 0;
625         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
626 }
627
628 /* time in seconds when suspend began */
629 static struct timespec timekeeping_suspend_time;
630
631 static void update_sleep_time(struct timespec t)
632 {
633         timekeeper.total_sleep_time = t;
634         timekeeper.offs_boot = timespec_to_ktime(t);
635 }
636
637 /**
638  * __timekeeping_inject_sleeptime - Internal function to add sleep interval
639  * @delta: pointer to a timespec delta value
640  *
641  * Takes a timespec offset measuring a suspend interval and properly
642  * adds the sleep offset to the timekeeping variables.
643  */
644 static void __timekeeping_inject_sleeptime(struct timespec *delta)
645 {
646         if (!timespec_valid(delta)) {
647                 printk(KERN_WARNING "__timekeeping_inject_sleeptime: Invalid "
648                                         "sleep delta value!\n");
649                 return;
650         }
651
652         timekeeper.xtime = timespec_add(timekeeper.xtime, *delta);
653         timekeeper.wall_to_monotonic =
654                         timespec_sub(timekeeper.wall_to_monotonic, *delta);
655         update_sleep_time(timespec_add(timekeeper.total_sleep_time, *delta));
656 }
657
658
659 /**
660  * timekeeping_inject_sleeptime - Adds suspend interval to timeekeeping values
661  * @delta: pointer to a timespec delta value
662  *
663  * This hook is for architectures that cannot support read_persistent_clock
664  * because their RTC/persistent clock is only accessible when irqs are enabled.
665  *
666  * This function should only be called by rtc_resume(), and allows
667  * a suspend offset to be injected into the timekeeping values.
668  */
669 void timekeeping_inject_sleeptime(struct timespec *delta)
670 {
671         unsigned long flags;
672         struct timespec ts;
673
674         /* Make sure we don't set the clock twice */
675         read_persistent_clock(&ts);
676         if (!(ts.tv_sec == 0 && ts.tv_nsec == 0))
677                 return;
678
679         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
680
681         timekeeping_forward_now();
682
683         __timekeeping_inject_sleeptime(delta);
684
685         timekeeping_update(true);
686
687         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
688
689         /* signal hrtimers about time change */
690         clock_was_set();
691 }
692
693
694 /**
695  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
696  *
697  * This is for the generic clocksource timekeeping.
698  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
699  * still managed by arch specific suspend/resume code.
700  */
701 static void timekeeping_resume(void)
702 {
703         unsigned long flags;
704         struct timespec ts;
705
706         read_persistent_clock(&ts);
707
708         clocksource_resume();
709
710         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
711
712         if (timespec_compare(&ts, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
713                 ts = timespec_sub(ts, timekeeping_suspend_time);
714                 __timekeeping_inject_sleeptime(&ts);
715         }
716         /* re-base the last cycle value */
717         timekeeper.clock->cycle_last = timekeeper.clock->read(timekeeper.clock);
718         timekeeper.ntp_error = 0;
719         timekeeping_suspended = 0;
720         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
721
722         touch_softlockup_watchdog();
723
724         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
725
726         /* Resume hrtimers */
727         hrtimers_resume();
728 }
729
730 static int timekeeping_suspend(void)
731 {
732         unsigned long flags;
733         struct timespec         delta, delta_delta;
734         static struct timespec  old_delta;
735
736         read_persistent_clock(&timekeeping_suspend_time);
737
738         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
739         timekeeping_forward_now();
740         timekeeping_suspended = 1;
741
742         /*
743          * To avoid drift caused by repeated suspend/resumes,
744          * which each can add ~1 second drift error,
745          * try to compensate so the difference in system time
746          * and persistent_clock time stays close to constant.
747          */
748         delta = timespec_sub(timekeeper.xtime, timekeeping_suspend_time);
749         delta_delta = timespec_sub(delta, old_delta);
750         if (abs(delta_delta.tv_sec)  >= 2) {
751                 /*
752                  * if delta_delta is too large, assume time correction
753                  * has occured and set old_delta to the current delta.
754                  */
755                 old_delta = delta;
756         } else {
757                 /* Otherwise try to adjust old_system to compensate */
758                 timekeeping_suspend_time =
759                         timespec_add(timekeeping_suspend_time, delta_delta);
760         }
761         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
762
763         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
764         clocksource_suspend();
765
766         return 0;
767 }
768
769 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
770 static struct syscore_ops timekeeping_syscore_ops = {
771         .resume         = timekeeping_resume,
772         .suspend        = timekeeping_suspend,
773 };
774
775 static int __init timekeeping_init_ops(void)
776 {
777         register_syscore_ops(&timekeeping_syscore_ops);
778         return 0;
779 }
780
781 device_initcall(timekeeping_init_ops);
782
783 /*
784  * If the error is already larger, we look ahead even further
785  * to compensate for late or lost adjustments.
786  */
787 static __always_inline int timekeeping_bigadjust(s64 error, s64 *interval,
788                                                  s64 *offset)
789 {
790         s64 tick_error, i;
791         u32 look_ahead, adj;
792         s32 error2, mult;
793
794         /*
795          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
796          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
797          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
798          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
799          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
800          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
801          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
802          */
803         error2 = timekeeper.ntp_error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
804         error2 = abs(error2);
805         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
806                 error2 >>= 2;
807
808         /*
809          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
810          * remove the single look ahead already included in the error.
811          */
812         tick_error = ntp_tick_length() >> (timekeeper.ntp_error_shift + 1);
813         tick_error -= timekeeper.xtime_interval >> 1;
814         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
815
816         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
817         i = *interval;
818         mult = 1;
819         if (error < 0) {
820                 error = -error;
821                 *interval = -*interval;
822                 *offset = -*offset;
823                 mult = -1;
824         }
825         for (adj = 0; error > i; adj++)
826                 error >>= 1;
827
828         *interval <<= adj;
829         *offset <<= adj;
830         return mult << adj;
831 }
832
833 /*
834  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
835  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
836  * for other values we can do a bit more work.
837  */
838 static void timekeeping_adjust(s64 offset)
839 {
840         s64 error, interval = timekeeper.cycle_interval;
841         int adj;
842
843         /*
844          * The point of this is to check if the error is greater than half
845          * an interval.
846          *
847          * First we shift it down from NTP_SHIFT to clocksource->shifted nsecs.
848          *
849          * Note we subtract one in the shift, so that error is really error*2.
850          * This "saves" dividing(shifting) interval twice, but keeps the
851          * (error > interval) comparison as still measuring if error is
852          * larger than half an interval.
853          *
854          * Note: It does not "save" on aggravation when reading the code.
855          */
856         error = timekeeper.ntp_error >> (timekeeper.ntp_error_shift - 1);
857         if (error > interval) {
858                 /*
859                  * We now divide error by 4(via shift), which checks if
860                  * the error is greater than twice the interval.
861                  * If it is greater, we need a bigadjust, if its smaller,
862                  * we can adjust by 1.
863                  */
864                 error >>= 2;
865                 /*
866                  * XXX - In update_wall_time, we round up to the next
867                  * nanosecond, and store the amount rounded up into
868                  * the error. This causes the likely below to be unlikely.
869                  *
870                  * The proper fix is to avoid rounding up by using
871                  * the high precision timekeeper.xtime_nsec instead of
872                  * xtime.tv_nsec everywhere. Fixing this will take some
873                  * time.
874                  */
875                 if (likely(error <= interval))
876                         adj = 1;
877                 else
878                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
879         } else if (error < -interval) {
880                 /* See comment above, this is just switched for the negative */
881                 error >>= 2;
882                 if (likely(error >= -interval)) {
883                         adj = -1;
884                         interval = -interval;
885                         offset = -offset;
886                 } else
887                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
888         } else /* No adjustment needed */
889                 return;
890
891         if (unlikely(timekeeper.clock->maxadj &&
892                         (timekeeper.mult + adj >
893                         timekeeper.clock->mult + timekeeper.clock->maxadj))) {
894                 printk_once(KERN_WARNING
895                         "Adjusting %s more than 11%% (%ld vs %ld)\n",
896                         timekeeper.clock->name, (long)timekeeper.mult + adj,
897                         (long)timekeeper.clock->mult +
898                                 timekeeper.clock->maxadj);
899         }
900         /*
901          * So the following can be confusing.
902          *
903          * To keep things simple, lets assume adj == 1 for now.
904          *
905          * When adj != 1, remember that the interval and offset values
906          * have been appropriately scaled so the math is the same.
907          *
908          * The basic idea here is that we're increasing the multiplier
909          * by one, this causes the xtime_interval to be incremented by
910          * one cycle_interval. This is because:
911          *      xtime_interval = cycle_interval * mult
912          * So if mult is being incremented by one:
913          *      xtime_interval = cycle_interval * (mult + 1)
914          * Its the same as:
915          *      xtime_interval = (cycle_interval * mult) + cycle_interval
916          * Which can be shortened to:
917          *      xtime_interval += cycle_interval
918          *
919          * So offset stores the non-accumulated cycles. Thus the current
920          * time (in shifted nanoseconds) is:
921          *      now = (offset * adj) + xtime_nsec
922          * Now, even though we're adjusting the clock frequency, we have
923          * to keep time consistent. In other words, we can't jump back
924          * in time, and we also want to avoid jumping forward in time.
925          *
926          * So given the same offset value, we need the time to be the same
927          * both before and after the freq adjustment.
928          *      now = (offset * adj_1) + xtime_nsec_1
929          *      now = (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
930          * So:
931          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
932          *              (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
933          * And we know:
934          *      adj_2 = adj_1 + 1
935          * So:
936          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
937          *              (offset * (adj_1+1)) + xtime_nsec_2
938          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
939          *              (offset * adj_1) + offset + xtime_nsec_2
940          * Canceling the sides:
941          *      xtime_nsec_1 = offset + xtime_nsec_2
942          * Which gives us:
943          *      xtime_nsec_2 = xtime_nsec_1 - offset
944          * Which simplfies to:
945          *      xtime_nsec -= offset
946          *
947          * XXX - TODO: Doc ntp_error calculation.
948          */
949         timekeeper.mult += adj;
950         timekeeper.xtime_interval += interval;
951         timekeeper.xtime_nsec -= offset;
952         timekeeper.ntp_error -= (interval - offset) <<
953                                 timekeeper.ntp_error_shift;
954 }
955
956
957 /**
958  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
959  *
960  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
961  * into a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
962  * loop.
963  *
964  * Returns the unconsumed cycles.
965  */
966 static cycle_t logarithmic_accumulation(cycle_t offset, int shift)
967 {
968         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << timekeeper.shift;
969         u64 raw_nsecs;
970
971         /* If the offset is smaller than a shifted interval, do nothing */
972         if (offset < timekeeper.cycle_interval<<shift)
973                 return offset;
974
975         /* Accumulate one shifted interval */
976         offset -= timekeeper.cycle_interval << shift;
977         timekeeper.clock->cycle_last += timekeeper.cycle_interval << shift;
978
979         timekeeper.xtime_nsec += timekeeper.xtime_interval << shift;
980         while (timekeeper.xtime_nsec >= nsecps) {
981                 int leap;
982                 timekeeper.xtime_nsec -= nsecps;
983                 timekeeper.xtime.tv_sec++;
984                 leap = second_overflow(timekeeper.xtime.tv_sec);
985                 timekeeper.xtime.tv_sec += leap;
986                 timekeeper.wall_to_monotonic.tv_sec -= leap;
987                 if (leap)
988                         clock_was_set_delayed();
989         }
990
991         /* Accumulate raw time */
992         raw_nsecs = timekeeper.raw_interval << shift;
993         raw_nsecs += timekeeper.raw_time.tv_nsec;
994         if (raw_nsecs >= NSEC_PER_SEC) {
995                 u64 raw_secs = raw_nsecs;
996                 raw_nsecs = do_div(raw_secs, NSEC_PER_SEC);
997                 timekeeper.raw_time.tv_sec += raw_secs;
998         }
999         timekeeper.raw_time.tv_nsec = raw_nsecs;
1000
1001         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
1002         timekeeper.ntp_error += ntp_tick_length() << shift;
1003         timekeeper.ntp_error -=
1004             (timekeeper.xtime_interval + timekeeper.xtime_remainder) <<
1005                                 (timekeeper.ntp_error_shift + shift);
1006
1007         return offset;
1008 }
1009
1010
1011 /**
1012  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
1013  *
1014  */
1015 static void update_wall_time(void)
1016 {
1017         struct clocksource *clock;
1018         cycle_t offset;
1019         int shift = 0, maxshift;
1020         unsigned long flags;
1021
1022         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
1023
1024         /* Make sure we're fully resumed: */
1025         if (unlikely(timekeeping_suspended))
1026                 goto out;
1027
1028         clock = timekeeper.clock;
1029
1030 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
1031         offset = timekeeper.cycle_interval;
1032 #else
1033         offset = (clock->read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
1034 #endif
1035         timekeeper.xtime_nsec = (s64)timekeeper.xtime.tv_nsec <<
1036                                                 timekeeper.shift;
1037
1038         /*
1039          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
1040          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
1041          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
1042          * that is smaller than the offset.  We then accumulate that
1043          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
1044          * doubled multiple.
1045          */
1046         shift = ilog2(offset) - ilog2(timekeeper.cycle_interval);
1047         shift = max(0, shift);
1048         /* Bound shift to one less than what overflows tick_length */
1049         maxshift = (64 - (ilog2(ntp_tick_length())+1)) - 1;
1050         shift = min(shift, maxshift);
1051         while (offset >= timekeeper.cycle_interval) {
1052                 offset = logarithmic_accumulation(offset, shift);
1053                 if(offset < timekeeper.cycle_interval<<shift)
1054                         shift--;
1055         }
1056
1057         /* correct the clock when NTP error is too big */
1058         timekeeping_adjust(offset);
1059
1060         /*
1061          * Since in the loop above, we accumulate any amount of time
1062          * in xtime_nsec over a second into xtime.tv_sec, its possible for
1063          * xtime_nsec to be fairly small after the loop. Further, if we're
1064          * slightly speeding the clocksource up in timekeeping_adjust(),
1065          * its possible the required corrective factor to xtime_nsec could
1066          * cause it to underflow.
1067          *
1068          * Now, we cannot simply roll the accumulated second back, since
1069          * the NTP subsystem has been notified via second_overflow. So
1070          * instead we push xtime_nsec forward by the amount we underflowed,
1071          * and add that amount into the error.
1072          *
1073          * We'll correct this error next time through this function, when
1074          * xtime_nsec is not as small.
1075          */
1076         if (unlikely((s64)timekeeper.xtime_nsec < 0)) {
1077                 s64 neg = -(s64)timekeeper.xtime_nsec;
1078                 timekeeper.xtime_nsec = 0;
1079                 timekeeper.ntp_error += neg << timekeeper.ntp_error_shift;
1080         }
1081
1082
1083         /*
1084          * Store full nanoseconds into xtime after rounding it up and
1085          * add the remainder to the error difference.
1086          */
1087         timekeeper.xtime.tv_nsec = ((s64)timekeeper.xtime_nsec >>
1088                                                 timekeeper.shift) + 1;
1089         timekeeper.xtime_nsec -= (s64)timekeeper.xtime.tv_nsec <<
1090                                                 timekeeper.shift;
1091         timekeeper.ntp_error += timekeeper.xtime_nsec <<
1092                                 timekeeper.ntp_error_shift;
1093
1094         /*
1095          * Finally, make sure that after the rounding
1096          * xtime.tv_nsec isn't larger than NSEC_PER_SEC
1097          */
1098         if (unlikely(timekeeper.xtime.tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)) {
1099                 int leap;
1100                 timekeeper.xtime.tv_nsec -= NSEC_PER_SEC;
1101                 timekeeper.xtime.tv_sec++;
1102                 leap = second_overflow(timekeeper.xtime.tv_sec);
1103                 timekeeper.xtime.tv_sec += leap;
1104                 timekeeper.wall_to_monotonic.tv_sec -= leap;
1105                 if (leap)
1106                         clock_was_set_delayed();
1107         }
1108
1109         timekeeping_update(false);
1110
1111 out:
1112         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
1113
1114 }
1115
1116 /**
1117  * getboottime - Return the real time of system boot.
1118  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1119  *
1120  * Returns the wall-time of boot in a timespec.
1121  *
1122  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
1123  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
1124  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
1125  * you get the right time here).
1126  */
1127 void getboottime(struct timespec *ts)
1128 {
1129         struct timespec boottime = {
1130                 .tv_sec = timekeeper.wall_to_monotonic.tv_sec +
1131                                 timekeeper.total_sleep_time.tv_sec,
1132                 .tv_nsec = timekeeper.wall_to_monotonic.tv_nsec +
1133                                 timekeeper.total_sleep_time.tv_nsec
1134         };
1135
1136         set_normalized_timespec(ts, -boottime.tv_sec, -boottime.tv_nsec);
1137 }
1138 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime);
1139
1140
1141 /**
1142  * get_monotonic_boottime - Returns monotonic time since boot
1143  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1144  *
1145  * Returns the monotonic time since boot in a timespec.
1146  *
1147  * This is similar to CLOCK_MONTONIC/ktime_get_ts, but also
1148  * includes the time spent in suspend.
1149  */
1150 void get_monotonic_boottime(struct timespec *ts)
1151 {
1152         struct timespec tomono, sleep;
1153         unsigned int seq;
1154         s64 nsecs;
1155
1156         WARN_ON(timekeeping_suspended);
1157
1158         do {
1159                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1160                 *ts = timekeeper.xtime;
1161                 tomono = timekeeper.wall_to_monotonic;
1162                 sleep = timekeeper.total_sleep_time;
1163                 nsecs = timekeeping_get_ns();
1164
1165         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1166
1167         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec + sleep.tv_sec,
1168                         ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec + sleep.tv_nsec + nsecs);
1169 }
1170 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_monotonic_boottime);
1171
1172 /**
1173  * ktime_get_boottime - Returns monotonic time since boot in a ktime
1174  *
1175  * Returns the monotonic time since boot in a ktime
1176  *
1177  * This is similar to CLOCK_MONTONIC/ktime_get, but also
1178  * includes the time spent in suspend.
1179  */
1180 ktime_t ktime_get_boottime(void)
1181 {
1182         struct timespec ts;
1183
1184         get_monotonic_boottime(&ts);
1185         return timespec_to_ktime(ts);
1186 }
1187 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_boottime);
1188
1189 /**
1190  * monotonic_to_bootbased - Convert the monotonic time to boot based.
1191  * @ts:         pointer to the timespec to be converted
1192  */
1193 void monotonic_to_bootbased(struct timespec *ts)
1194 {
1195         *ts = timespec_add(*ts, timekeeper.total_sleep_time);
1196 }
1197 EXPORT_SYMBOL_GPL(monotonic_to_bootbased);
1198
1199 unsigned long get_seconds(void)
1200 {
1201         return timekeeper.xtime.tv_sec;
1202 }
1203 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
1204
1205 struct timespec __current_kernel_time(void)
1206 {
1207         return timekeeper.xtime;
1208 }
1209
1210 struct timespec current_kernel_time(void)
1211 {
1212         struct timespec now;
1213         unsigned long seq;
1214
1215         do {
1216                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1217
1218                 now = timekeeper.xtime;
1219         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1220
1221         return now;
1222 }
1223 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);
1224
1225 struct timespec get_monotonic_coarse(void)
1226 {
1227         struct timespec now, mono;
1228         unsigned long seq;
1229
1230         do {
1231                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1232
1233                 now = timekeeper.xtime;
1234                 mono = timekeeper.wall_to_monotonic;
1235         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1236
1237         set_normalized_timespec(&now, now.tv_sec + mono.tv_sec,
1238                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
1239         return now;
1240 }
1241
1242 /*
1243  * The 64-bit jiffies value is not atomic - you MUST NOT read it
1244  * without sampling the sequence number in xtime_lock.
1245  * jiffies is defined in the linker script...
1246  */
1247 void do_timer(unsigned long ticks)
1248 {
1249         jiffies_64 += ticks;
1250         update_wall_time();
1251         calc_global_load(ticks);
1252 }
1253
1254 /**
1255  * get_xtime_and_monotonic_and_sleep_offset() - get xtime, wall_to_monotonic,
1256  *    and sleep offsets.
1257  * @xtim:       pointer to timespec to be set with xtime
1258  * @wtom:       pointer to timespec to be set with wall_to_monotonic
1259  * @sleep:      pointer to timespec to be set with time in suspend
1260  */
1261 void get_xtime_and_monotonic_and_sleep_offset(struct timespec *xtim,
1262                                 struct timespec *wtom, struct timespec *sleep)
1263 {
1264         unsigned long seq;
1265
1266         do {
1267                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1268                 *xtim = timekeeper.xtime;
1269                 *wtom = timekeeper.wall_to_monotonic;
1270                 *sleep = timekeeper.total_sleep_time;
1271         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1272 }
1273
1274 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1275 /**
1276  * ktime_get_update_offsets - hrtimer helper
1277  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
1278  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
1279  *
1280  * Returns current monotonic time and updates the offsets
1281  * Called from hrtimer_interupt() or retrigger_next_event()
1282  */
1283 ktime_t ktime_get_update_offsets(ktime_t *offs_real, ktime_t *offs_boot)
1284 {
1285         ktime_t now;
1286         unsigned int seq;
1287         u64 secs, nsecs;
1288
1289         do {
1290                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1291
1292                 secs = timekeeper.xtime.tv_sec;
1293                 nsecs = timekeeper.xtime.tv_nsec;
1294                 nsecs += timekeeping_get_ns();
1295                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
1296                 nsecs += arch_gettimeoffset();
1297
1298                 *offs_real = timekeeper.offs_real;
1299                 *offs_boot = timekeeper.offs_boot;
1300         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1301
1302         now = ktime_add_ns(ktime_set(secs, 0), nsecs);
1303         now = ktime_sub(now, *offs_real);
1304         return now;
1305 }
1306 #endif
1307
1308 /**
1309  * ktime_get_monotonic_offset() - get wall_to_monotonic in ktime_t format
1310  */
1311 ktime_t ktime_get_monotonic_offset(void)
1312 {
1313         unsigned long seq;
1314         struct timespec wtom;
1315
1316         do {
1317                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1318                 wtom = timekeeper.wall_to_monotonic;
1319         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1320
1321         return timespec_to_ktime(wtom);
1322 }
1323 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_monotonic_offset);
1324
1325
1326 /**
1327  * xtime_update() - advances the timekeeping infrastructure
1328  * @ticks:      number of ticks, that have elapsed since the last call.
1329  *
1330  * Must be called with interrupts disabled.
1331  */
1332 void xtime_update(unsigned long ticks)
1333 {
1334         write_seqlock(&xtime_lock);
1335         do_timer(ticks);
1336         write_sequnlock(&xtime_lock);
1337 }