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