]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - kernel/time/timekeeping.c
aeeaab8cba6e8f39d56b73383fb0286ab803f2cd
[~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         /* Current CLOCK_REALTIME time in seconds */
42         u64                     xtime_sec;
43         /* Clock shifted nano seconds */
44         u64                     xtime_nsec;
45
46         /* Difference between accumulated time and NTP time in ntp
47          * shifted nano seconds. */
48         s64                     ntp_error;
49         /* Shift conversion between clock shifted nano seconds and
50          * ntp shifted nano seconds. */
51         u32                     ntp_error_shift;
52
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         /* Offset clock monotonic -> clock realtime */
73         ktime_t                 offs_real;
74         /* Offset clock monotonic -> clock boottime */
75         ktime_t                 offs_boot;
76         /* Seqlock for all timekeeper values */
77         seqlock_t               lock;
78 };
79
80 static struct timekeeper timekeeper;
81
82 /*
83  * This read-write spinlock protects us from races in SMP while
84  * playing with xtime.
85  */
86 __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SEQLOCK(xtime_lock);
87
88 /* flag for if timekeeping is suspended */
89 int __read_mostly timekeeping_suspended;
90
91 static inline void tk_normalize_xtime(struct timekeeper *tk)
92 {
93         while (tk->xtime_nsec >= ((u64)NSEC_PER_SEC << tk->shift)) {
94                 tk->xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << tk->shift;
95                 tk->xtime_sec++;
96         }
97 }
98
99 static struct timespec tk_xtime(struct timekeeper *tk)
100 {
101         struct timespec ts;
102
103         ts.tv_sec = tk->xtime_sec;
104         ts.tv_nsec = (long)(tk->xtime_nsec >> tk->shift);
105         return ts;
106 }
107
108 static void tk_set_xtime(struct timekeeper *tk, const struct timespec *ts)
109 {
110         tk->xtime_sec = ts->tv_sec;
111         tk->xtime_nsec = ts->tv_nsec << tk->shift;
112 }
113
114 static void tk_xtime_add(struct timekeeper *tk, const struct timespec *ts)
115 {
116         tk->xtime_sec += ts->tv_sec;
117         tk->xtime_nsec += ts->tv_nsec << tk->shift;
118 }
119
120 /**
121  * timekeeper_setup_internals - Set up internals to use clocksource clock.
122  *
123  * @clock:              Pointer to clocksource.
124  *
125  * Calculates a fixed cycle/nsec interval for a given clocksource/adjustment
126  * pair and interval request.
127  *
128  * Unless you're the timekeeping code, you should not be using this!
129  */
130 static void timekeeper_setup_internals(struct clocksource *clock)
131 {
132         cycle_t interval;
133         u64 tmp, ntpinterval;
134         struct clocksource *old_clock;
135
136         old_clock = timekeeper.clock;
137         timekeeper.clock = clock;
138         clock->cycle_last = clock->read(clock);
139
140         /* Do the ns -> cycle conversion first, using original mult */
141         tmp = NTP_INTERVAL_LENGTH;
142         tmp <<= clock->shift;
143         ntpinterval = tmp;
144         tmp += clock->mult/2;
145         do_div(tmp, clock->mult);
146         if (tmp == 0)
147                 tmp = 1;
148
149         interval = (cycle_t) tmp;
150         timekeeper.cycle_interval = interval;
151
152         /* Go back from cycles -> shifted ns */
153         timekeeper.xtime_interval = (u64) interval * clock->mult;
154         timekeeper.xtime_remainder = ntpinterval - timekeeper.xtime_interval;
155         timekeeper.raw_interval =
156                 ((u64) interval * clock->mult) >> clock->shift;
157
158          /* if changing clocks, convert xtime_nsec shift units */
159         if (old_clock) {
160                 int shift_change = clock->shift - old_clock->shift;
161                 if (shift_change < 0)
162                         timekeeper.xtime_nsec >>= -shift_change;
163                 else
164                         timekeeper.xtime_nsec <<= shift_change;
165         }
166         timekeeper.shift = clock->shift;
167
168         timekeeper.ntp_error = 0;
169         timekeeper.ntp_error_shift = NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift;
170
171         /*
172          * The timekeeper keeps its own mult values for the currently
173          * active clocksource. These value will be adjusted via NTP
174          * to counteract clock drifting.
175          */
176         timekeeper.mult = clock->mult;
177 }
178
179 /* Timekeeper helper functions. */
180 static inline s64 timekeeping_get_ns(void)
181 {
182         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
183         struct clocksource *clock;
184         s64 nsec;
185
186         /* read clocksource: */
187         clock = timekeeper.clock;
188         cycle_now = clock->read(clock);
189
190         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
191         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
192
193         nsec = cycle_delta * timekeeper.mult + timekeeper.xtime_nsec;
194         nsec >>= timekeeper.shift;
195
196         /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
197         return nsec + arch_gettimeoffset();
198 }
199
200 static inline s64 timekeeping_get_ns_raw(void)
201 {
202         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
203         struct clocksource *clock;
204         s64 nsec;
205
206         /* read clocksource: */
207         clock = timekeeper.clock;
208         cycle_now = clock->read(clock);
209
210         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
211         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
212
213         /* convert delta to nanoseconds. */
214         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
215
216         /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
217         return nsec + arch_gettimeoffset();
218 }
219
220 static void update_rt_offset(void)
221 {
222         struct timespec tmp, *wtm = &timekeeper.wall_to_monotonic;
223
224         set_normalized_timespec(&tmp, -wtm->tv_sec, -wtm->tv_nsec);
225         timekeeper.offs_real = timespec_to_ktime(tmp);
226 }
227
228 /* must hold write on timekeeper.lock */
229 static void timekeeping_update(bool clearntp)
230 {
231         struct timespec xt;
232
233         if (clearntp) {
234                 timekeeper.ntp_error = 0;
235                 ntp_clear();
236         }
237         update_rt_offset();
238         xt = tk_xtime(&timekeeper);
239         update_vsyscall(&xt, &timekeeper.wall_to_monotonic,
240                          timekeeper.clock, timekeeper.mult);
241 }
242
243
244 /**
245  * timekeeping_forward_now - update clock to the current time
246  *
247  * Forward the current clock to update its state since the last call to
248  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
249  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
250  */
251 static void timekeeping_forward_now(void)
252 {
253         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
254         struct clocksource *clock;
255         s64 nsec;
256
257         clock = timekeeper.clock;
258         cycle_now = clock->read(clock);
259         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
260         clock->cycle_last = cycle_now;
261
262         timekeeper.xtime_nsec += cycle_delta * timekeeper.mult;
263
264         /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
265         timekeeper.xtime_nsec += arch_gettimeoffset() << timekeeper.shift;
266
267         tk_normalize_xtime(&timekeeper);
268
269         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
270         timespec_add_ns(&timekeeper.raw_time, nsec);
271 }
272
273 /**
274  * getnstimeofday - Returns the time of day in a timespec
275  * @ts:         pointer to the timespec to be set
276  *
277  * Returns the time of day in a timespec.
278  */
279 void getnstimeofday(struct timespec *ts)
280 {
281         unsigned long seq;
282         s64 nsecs = 0;
283
284         WARN_ON(timekeeping_suspended);
285
286         do {
287                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
288
289                 ts->tv_sec = timekeeper.xtime_sec;
290                 ts->tv_nsec = timekeeping_get_ns();
291
292         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
293
294         timespec_add_ns(ts, nsecs);
295 }
296 EXPORT_SYMBOL(getnstimeofday);
297
298 ktime_t ktime_get(void)
299 {
300         unsigned int seq;
301         s64 secs, nsecs;
302
303         WARN_ON(timekeeping_suspended);
304
305         do {
306                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
307                 secs = timekeeper.xtime_sec +
308                                 timekeeper.wall_to_monotonic.tv_sec;
309                 nsecs = timekeeping_get_ns() +
310                                 timekeeper.wall_to_monotonic.tv_nsec;
311
312         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
313         /*
314          * Use ktime_set/ktime_add_ns to create a proper ktime on
315          * 32-bit architectures without CONFIG_KTIME_SCALAR.
316          */
317         return ktime_add_ns(ktime_set(secs, 0), nsecs);
318 }
319 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
320
321 /**
322  * ktime_get_ts - get the monotonic clock in timespec format
323  * @ts:         pointer to timespec variable
324  *
325  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
326  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
327  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
328  */
329 void ktime_get_ts(struct timespec *ts)
330 {
331         struct timespec tomono;
332         unsigned int seq;
333
334         WARN_ON(timekeeping_suspended);
335
336         do {
337                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
338                 ts->tv_sec = timekeeper.xtime_sec;
339                 ts->tv_nsec = timekeeping_get_ns();
340                 tomono = timekeeper.wall_to_monotonic;
341
342         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
343
344         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec,
345                                 ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec);
346 }
347 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts);
348
349 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
350
351 /**
352  * getnstime_raw_and_real - get day and raw monotonic time in timespec format
353  * @ts_raw:     pointer to the timespec to be set to raw monotonic time
354  * @ts_real:    pointer to the timespec to be set to the time of day
355  *
356  * This function reads both the time of day and raw monotonic time at the
357  * same time atomically and stores the resulting timestamps in timespec
358  * format.
359  */
360 void getnstime_raw_and_real(struct timespec *ts_raw, struct timespec *ts_real)
361 {
362         unsigned long seq;
363         s64 nsecs_raw, nsecs_real;
364
365         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
366
367         do {
368                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
369
370                 *ts_raw = timekeeper.raw_time;
371                 ts_real->tv_sec = timekeeper.xtime_sec;
372                 ts_real->tv_nsec = 0;
373
374                 nsecs_raw = timekeeping_get_ns_raw();
375                 nsecs_real = timekeeping_get_ns();
376
377         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
378
379         timespec_add_ns(ts_raw, nsecs_raw);
380         timespec_add_ns(ts_real, nsecs_real);
381 }
382 EXPORT_SYMBOL(getnstime_raw_and_real);
383
384 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */
385
386 /**
387  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
388  * @tv:         pointer to the timeval to be set
389  *
390  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
391  */
392 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
393 {
394         struct timespec now;
395
396         getnstimeofday(&now);
397         tv->tv_sec = now.tv_sec;
398         tv->tv_usec = now.tv_nsec/1000;
399 }
400 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
401
402 /**
403  * do_settimeofday - Sets the time of day
404  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the new time
405  *
406  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
407  */
408 int do_settimeofday(const struct timespec *tv)
409 {
410         struct timespec ts_delta, xt;
411         unsigned long flags;
412
413         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
414                 return -EINVAL;
415
416         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
417
418         timekeeping_forward_now();
419
420         xt = tk_xtime(&timekeeper);
421         ts_delta.tv_sec = tv->tv_sec - xt.tv_sec;
422         ts_delta.tv_nsec = tv->tv_nsec - xt.tv_nsec;
423
424         timekeeper.wall_to_monotonic =
425                         timespec_sub(timekeeper.wall_to_monotonic, ts_delta);
426
427         tk_set_xtime(&timekeeper, tv);
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(do_settimeofday);
439
440
441 /**
442  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
443  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the offset
444  *
445  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
446  */
447 int timekeeping_inject_offset(struct timespec *ts)
448 {
449         unsigned long flags;
450
451         if ((unsigned long)ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
452                 return -EINVAL;
453
454         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
455
456         timekeeping_forward_now();
457
458
459         tk_xtime_add(&timekeeper, ts);
460         timekeeper.wall_to_monotonic =
461                                 timespec_sub(timekeeper.wall_to_monotonic, *ts);
462
463         timekeeping_update(true);
464
465         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
466
467         /* signal hrtimers about time change */
468         clock_was_set();
469
470         return 0;
471 }
472 EXPORT_SYMBOL(timekeeping_inject_offset);
473
474 /**
475  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
476  *
477  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
478  */
479 static int change_clocksource(void *data)
480 {
481         struct clocksource *new, *old;
482         unsigned long flags;
483
484         new = (struct clocksource *) data;
485
486         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
487
488         timekeeping_forward_now();
489         if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
490                 old = timekeeper.clock;
491                 timekeeper_setup_internals(new);
492                 if (old->disable)
493                         old->disable(old);
494         }
495         timekeeping_update(true);
496
497         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
498
499         return 0;
500 }
501
502 /**
503  * timekeeping_notify - Install a new clock source
504  * @clock:              pointer to the clock source
505  *
506  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
507  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
508  */
509 void timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
510 {
511         if (timekeeper.clock == clock)
512                 return;
513         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
514         tick_clock_notify();
515 }
516
517 /**
518  * ktime_get_real - get the real (wall-) time in ktime_t format
519  *
520  * returns the time in ktime_t format
521  */
522 ktime_t ktime_get_real(void)
523 {
524         struct timespec now;
525
526         getnstimeofday(&now);
527
528         return timespec_to_ktime(now);
529 }
530 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real);
531
532 /**
533  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
534  * @ts:         pointer to the timespec to be set
535  *
536  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
537  */
538 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
539 {
540         unsigned long seq;
541         s64 nsecs;
542
543         do {
544                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
545                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw();
546                 *ts = timekeeper.raw_time;
547
548         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
549
550         timespec_add_ns(ts, nsecs);
551 }
552 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
553
554
555 /**
556  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
557  */
558 int timekeeping_valid_for_hres(void)
559 {
560         unsigned long seq;
561         int ret;
562
563         do {
564                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
565
566                 ret = timekeeper.clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
567
568         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
569
570         return ret;
571 }
572
573 /**
574  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
575  */
576 u64 timekeeping_max_deferment(void)
577 {
578         unsigned long seq;
579         u64 ret;
580
581         do {
582                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
583
584                 ret = timekeeper.clock->max_idle_ns;
585
586         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
587
588         return ret;
589 }
590
591 /**
592  * read_persistent_clock -  Return time from the persistent clock.
593  *
594  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
595  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
596  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
597  *
598  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
599  */
600 void __attribute__((weak)) read_persistent_clock(struct timespec *ts)
601 {
602         ts->tv_sec = 0;
603         ts->tv_nsec = 0;
604 }
605
606 /**
607  * read_boot_clock -  Return time of the system start.
608  *
609  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
610  * Function to read the exact time the system has been started.
611  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
612  *
613  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
614  */
615 void __attribute__((weak)) read_boot_clock(struct timespec *ts)
616 {
617         ts->tv_sec = 0;
618         ts->tv_nsec = 0;
619 }
620
621 /*
622  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
623  */
624 void __init timekeeping_init(void)
625 {
626         struct clocksource *clock;
627         unsigned long flags;
628         struct timespec now, boot;
629
630         read_persistent_clock(&now);
631         read_boot_clock(&boot);
632
633         seqlock_init(&timekeeper.lock);
634
635         ntp_init();
636
637         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
638         clock = clocksource_default_clock();
639         if (clock->enable)
640                 clock->enable(clock);
641         timekeeper_setup_internals(clock);
642
643         tk_set_xtime(&timekeeper, &now);
644         timekeeper.raw_time.tv_sec = 0;
645         timekeeper.raw_time.tv_nsec = 0;
646         if (boot.tv_sec == 0 && boot.tv_nsec == 0)
647                 boot = tk_xtime(&timekeeper);
648
649         set_normalized_timespec(&timekeeper.wall_to_monotonic,
650                                 -boot.tv_sec, -boot.tv_nsec);
651         update_rt_offset();
652         timekeeper.total_sleep_time.tv_sec = 0;
653         timekeeper.total_sleep_time.tv_nsec = 0;
654         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
655 }
656
657 /* time in seconds when suspend began */
658 static struct timespec timekeeping_suspend_time;
659
660 static void update_sleep_time(struct timespec t)
661 {
662         timekeeper.total_sleep_time = t;
663         timekeeper.offs_boot = timespec_to_ktime(t);
664 }
665
666 /**
667  * __timekeeping_inject_sleeptime - Internal function to add sleep interval
668  * @delta: pointer to a timespec delta value
669  *
670  * Takes a timespec offset measuring a suspend interval and properly
671  * adds the sleep offset to the timekeeping variables.
672  */
673 static void __timekeeping_inject_sleeptime(struct timespec *delta)
674 {
675         if (!timespec_valid(delta)) {
676                 printk(KERN_WARNING "__timekeeping_inject_sleeptime: Invalid "
677                                         "sleep delta value!\n");
678                 return;
679         }
680
681         tk_xtime_add(&timekeeper, delta);
682         timekeeper.wall_to_monotonic =
683                         timespec_sub(timekeeper.wall_to_monotonic, *delta);
684         update_sleep_time(timespec_add(timekeeper.total_sleep_time, *delta));
685 }
686
687
688 /**
689  * timekeeping_inject_sleeptime - Adds suspend interval to timeekeeping values
690  * @delta: pointer to a timespec delta value
691  *
692  * This hook is for architectures that cannot support read_persistent_clock
693  * because their RTC/persistent clock is only accessible when irqs are enabled.
694  *
695  * This function should only be called by rtc_resume(), and allows
696  * a suspend offset to be injected into the timekeeping values.
697  */
698 void timekeeping_inject_sleeptime(struct timespec *delta)
699 {
700         unsigned long flags;
701         struct timespec ts;
702
703         /* Make sure we don't set the clock twice */
704         read_persistent_clock(&ts);
705         if (!(ts.tv_sec == 0 && ts.tv_nsec == 0))
706                 return;
707
708         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
709
710         timekeeping_forward_now();
711
712         __timekeeping_inject_sleeptime(delta);
713
714         timekeeping_update(true);
715
716         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
717
718         /* signal hrtimers about time change */
719         clock_was_set();
720 }
721
722
723 /**
724  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
725  *
726  * This is for the generic clocksource timekeeping.
727  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
728  * still managed by arch specific suspend/resume code.
729  */
730 static void timekeeping_resume(void)
731 {
732         unsigned long flags;
733         struct timespec ts;
734
735         read_persistent_clock(&ts);
736
737         clocksource_resume();
738
739         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
740
741         if (timespec_compare(&ts, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
742                 ts = timespec_sub(ts, timekeeping_suspend_time);
743                 __timekeeping_inject_sleeptime(&ts);
744         }
745         /* re-base the last cycle value */
746         timekeeper.clock->cycle_last = timekeeper.clock->read(timekeeper.clock);
747         timekeeper.ntp_error = 0;
748         timekeeping_suspended = 0;
749         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
750
751         touch_softlockup_watchdog();
752
753         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
754
755         /* Resume hrtimers */
756         hrtimers_resume();
757 }
758
759 static int timekeeping_suspend(void)
760 {
761         unsigned long flags;
762         struct timespec         delta, delta_delta;
763         static struct timespec  old_delta;
764
765         read_persistent_clock(&timekeeping_suspend_time);
766
767         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
768         timekeeping_forward_now();
769         timekeeping_suspended = 1;
770
771         /*
772          * To avoid drift caused by repeated suspend/resumes,
773          * which each can add ~1 second drift error,
774          * try to compensate so the difference in system time
775          * and persistent_clock time stays close to constant.
776          */
777         delta = timespec_sub(tk_xtime(&timekeeper), timekeeping_suspend_time);
778         delta_delta = timespec_sub(delta, old_delta);
779         if (abs(delta_delta.tv_sec)  >= 2) {
780                 /*
781                  * if delta_delta is too large, assume time correction
782                  * has occured and set old_delta to the current delta.
783                  */
784                 old_delta = delta;
785         } else {
786                 /* Otherwise try to adjust old_system to compensate */
787                 timekeeping_suspend_time =
788                         timespec_add(timekeeping_suspend_time, delta_delta);
789         }
790         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
791
792         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
793         clocksource_suspend();
794
795         return 0;
796 }
797
798 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
799 static struct syscore_ops timekeeping_syscore_ops = {
800         .resume         = timekeeping_resume,
801         .suspend        = timekeeping_suspend,
802 };
803
804 static int __init timekeeping_init_ops(void)
805 {
806         register_syscore_ops(&timekeeping_syscore_ops);
807         return 0;
808 }
809
810 device_initcall(timekeeping_init_ops);
811
812 /*
813  * If the error is already larger, we look ahead even further
814  * to compensate for late or lost adjustments.
815  */
816 static __always_inline int timekeeping_bigadjust(s64 error, s64 *interval,
817                                                  s64 *offset)
818 {
819         s64 tick_error, i;
820         u32 look_ahead, adj;
821         s32 error2, mult;
822
823         /*
824          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
825          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
826          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
827          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
828          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
829          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
830          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
831          */
832         error2 = timekeeper.ntp_error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
833         error2 = abs(error2);
834         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
835                 error2 >>= 2;
836
837         /*
838          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
839          * remove the single look ahead already included in the error.
840          */
841         tick_error = ntp_tick_length() >> (timekeeper.ntp_error_shift + 1);
842         tick_error -= timekeeper.xtime_interval >> 1;
843         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
844
845         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
846         i = *interval;
847         mult = 1;
848         if (error < 0) {
849                 error = -error;
850                 *interval = -*interval;
851                 *offset = -*offset;
852                 mult = -1;
853         }
854         for (adj = 0; error > i; adj++)
855                 error >>= 1;
856
857         *interval <<= adj;
858         *offset <<= adj;
859         return mult << adj;
860 }
861
862 /*
863  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
864  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
865  * for other values we can do a bit more work.
866  */
867 static void timekeeping_adjust(s64 offset)
868 {
869         s64 error, interval = timekeeper.cycle_interval;
870         int adj;
871
872         /*
873          * The point of this is to check if the error is greater than half
874          * an interval.
875          *
876          * First we shift it down from NTP_SHIFT to clocksource->shifted nsecs.
877          *
878          * Note we subtract one in the shift, so that error is really error*2.
879          * This "saves" dividing(shifting) interval twice, but keeps the
880          * (error > interval) comparison as still measuring if error is
881          * larger than half an interval.
882          *
883          * Note: It does not "save" on aggravation when reading the code.
884          */
885         error = timekeeper.ntp_error >> (timekeeper.ntp_error_shift - 1);
886         if (error > interval) {
887                 /*
888                  * We now divide error by 4(via shift), which checks if
889                  * the error is greater than twice the interval.
890                  * If it is greater, we need a bigadjust, if its smaller,
891                  * we can adjust by 1.
892                  */
893                 error >>= 2;
894                 /*
895                  * XXX - In update_wall_time, we round up to the next
896                  * nanosecond, and store the amount rounded up into
897                  * the error. This causes the likely below to be unlikely.
898                  *
899                  * The proper fix is to avoid rounding up by using
900                  * the high precision timekeeper.xtime_nsec instead of
901                  * xtime.tv_nsec everywhere. Fixing this will take some
902                  * time.
903                  */
904                 if (likely(error <= interval))
905                         adj = 1;
906                 else
907                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
908         } else if (error < -interval) {
909                 /* See comment above, this is just switched for the negative */
910                 error >>= 2;
911                 if (likely(error >= -interval)) {
912                         adj = -1;
913                         interval = -interval;
914                         offset = -offset;
915                 } else
916                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
917         } else /* No adjustment needed */
918                 return;
919
920         if (unlikely(timekeeper.clock->maxadj &&
921                         (timekeeper.mult + adj >
922                         timekeeper.clock->mult + timekeeper.clock->maxadj))) {
923                 printk_once(KERN_WARNING
924                         "Adjusting %s more than 11%% (%ld vs %ld)\n",
925                         timekeeper.clock->name, (long)timekeeper.mult + adj,
926                         (long)timekeeper.clock->mult +
927                                 timekeeper.clock->maxadj);
928         }
929         /*
930          * So the following can be confusing.
931          *
932          * To keep things simple, lets assume adj == 1 for now.
933          *
934          * When adj != 1, remember that the interval and offset values
935          * have been appropriately scaled so the math is the same.
936          *
937          * The basic idea here is that we're increasing the multiplier
938          * by one, this causes the xtime_interval to be incremented by
939          * one cycle_interval. This is because:
940          *      xtime_interval = cycle_interval * mult
941          * So if mult is being incremented by one:
942          *      xtime_interval = cycle_interval * (mult + 1)
943          * Its the same as:
944          *      xtime_interval = (cycle_interval * mult) + cycle_interval
945          * Which can be shortened to:
946          *      xtime_interval += cycle_interval
947          *
948          * So offset stores the non-accumulated cycles. Thus the current
949          * time (in shifted nanoseconds) is:
950          *      now = (offset * adj) + xtime_nsec
951          * Now, even though we're adjusting the clock frequency, we have
952          * to keep time consistent. In other words, we can't jump back
953          * in time, and we also want to avoid jumping forward in time.
954          *
955          * So given the same offset value, we need the time to be the same
956          * both before and after the freq adjustment.
957          *      now = (offset * adj_1) + xtime_nsec_1
958          *      now = (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
959          * So:
960          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
961          *              (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
962          * And we know:
963          *      adj_2 = adj_1 + 1
964          * So:
965          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
966          *              (offset * (adj_1+1)) + xtime_nsec_2
967          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
968          *              (offset * adj_1) + offset + xtime_nsec_2
969          * Canceling the sides:
970          *      xtime_nsec_1 = offset + xtime_nsec_2
971          * Which gives us:
972          *      xtime_nsec_2 = xtime_nsec_1 - offset
973          * Which simplfies to:
974          *      xtime_nsec -= offset
975          *
976          * XXX - TODO: Doc ntp_error calculation.
977          */
978         timekeeper.mult += adj;
979         timekeeper.xtime_interval += interval;
980         timekeeper.xtime_nsec -= offset;
981         timekeeper.ntp_error -= (interval - offset) <<
982                                 timekeeper.ntp_error_shift;
983
984         /*
985          * It may be possible that when we entered this function, xtime_nsec
986          * was very small.  Further, if we're slightly speeding the clocksource
987          * in the code above, its possible the required corrective factor to
988          * xtime_nsec could cause it to underflow.
989          *
990          * Now, since we already accumulated the second, cannot simply roll
991          * the accumulated second back, since the NTP subsystem has been
992          * notified via second_overflow. So instead we push xtime_nsec forward
993          * by the amount we underflowed, and add that amount into the error.
994          *
995          * We'll correct this error next time through this function, when
996          * xtime_nsec is not as small.
997          */
998         if (unlikely((s64)timekeeper.xtime_nsec < 0)) {
999                 s64 neg = -(s64)timekeeper.xtime_nsec;
1000                 timekeeper.xtime_nsec = 0;
1001                 timekeeper.ntp_error += neg << timekeeper.ntp_error_shift;
1002         }
1003
1004 }
1005
1006
1007 /**
1008  * accumulate_nsecs_to_secs - Accumulates nsecs into secs
1009  *
1010  * Helper function that accumulates a the nsecs greater then a second
1011  * from the xtime_nsec field to the xtime_secs field.
1012  * It also calls into the NTP code to handle leapsecond processing.
1013  *
1014  */
1015 static inline void accumulate_nsecs_to_secs(struct timekeeper *tk)
1016 {
1017         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->shift;
1018
1019         while (tk->xtime_nsec >= nsecps) {
1020                 int leap;
1021
1022                 tk->xtime_nsec -= nsecps;
1023                 tk->xtime_sec++;
1024
1025                 /* Figure out if its a leap sec and apply if needed */
1026                 leap = second_overflow(tk->xtime_sec);
1027                 tk->xtime_sec += leap;
1028                 tk->wall_to_monotonic.tv_sec -= leap;
1029                 if (leap)
1030                         clock_was_set_delayed();
1031
1032         }
1033 }
1034
1035
1036 /**
1037  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
1038  *
1039  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
1040  * into a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
1041  * loop.
1042  *
1043  * Returns the unconsumed cycles.
1044  */
1045 static cycle_t logarithmic_accumulation(cycle_t offset, u32 shift)
1046 {
1047         u64 raw_nsecs;
1048
1049         /* If the offset is smaller than a shifted interval, do nothing */
1050         if (offset < timekeeper.cycle_interval<<shift)
1051                 return offset;
1052
1053         /* Accumulate one shifted interval */
1054         offset -= timekeeper.cycle_interval << shift;
1055         timekeeper.clock->cycle_last += timekeeper.cycle_interval << shift;
1056
1057         timekeeper.xtime_nsec += timekeeper.xtime_interval << shift;
1058
1059         accumulate_nsecs_to_secs(&timekeeper);
1060
1061         /* Accumulate raw time */
1062         raw_nsecs = timekeeper.raw_interval << shift;
1063         raw_nsecs += timekeeper.raw_time.tv_nsec;
1064         if (raw_nsecs >= NSEC_PER_SEC) {
1065                 u64 raw_secs = raw_nsecs;
1066                 raw_nsecs = do_div(raw_secs, NSEC_PER_SEC);
1067                 timekeeper.raw_time.tv_sec += raw_secs;
1068         }
1069         timekeeper.raw_time.tv_nsec = raw_nsecs;
1070
1071         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
1072         timekeeper.ntp_error += ntp_tick_length() << shift;
1073         timekeeper.ntp_error -=
1074             (timekeeper.xtime_interval + timekeeper.xtime_remainder) <<
1075                                 (timekeeper.ntp_error_shift + shift);
1076
1077         return offset;
1078 }
1079
1080
1081 /**
1082  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
1083  *
1084  */
1085 static void update_wall_time(void)
1086 {
1087         struct clocksource *clock;
1088         cycle_t offset;
1089         int shift = 0, maxshift;
1090         unsigned long flags;
1091         s64 remainder;
1092
1093         write_seqlock_irqsave(&timekeeper.lock, flags);
1094
1095         /* Make sure we're fully resumed: */
1096         if (unlikely(timekeeping_suspended))
1097                 goto out;
1098
1099         clock = timekeeper.clock;
1100
1101 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
1102         offset = timekeeper.cycle_interval;
1103 #else
1104         offset = (clock->read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
1105 #endif
1106
1107         /*
1108          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
1109          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
1110          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
1111          * that is smaller than the offset.  We then accumulate that
1112          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
1113          * doubled multiple.
1114          */
1115         shift = ilog2(offset) - ilog2(timekeeper.cycle_interval);
1116         shift = max(0, shift);
1117         /* Bound shift to one less than what overflows tick_length */
1118         maxshift = (64 - (ilog2(ntp_tick_length())+1)) - 1;
1119         shift = min(shift, maxshift);
1120         while (offset >= timekeeper.cycle_interval) {
1121                 offset = logarithmic_accumulation(offset, shift);
1122                 if(offset < timekeeper.cycle_interval<<shift)
1123                         shift--;
1124         }
1125
1126         /* correct the clock when NTP error is too big */
1127         timekeeping_adjust(offset);
1128
1129
1130         /*
1131         * Store only full nanoseconds into xtime_nsec after rounding
1132         * it up and add the remainder to the error difference.
1133         * XXX - This is necessary to avoid small 1ns inconsistnecies caused
1134         * by truncating the remainder in vsyscalls. However, it causes
1135         * additional work to be done in timekeeping_adjust(). Once
1136         * the vsyscall implementations are converted to use xtime_nsec
1137         * (shifted nanoseconds), this can be killed.
1138         */
1139         remainder = timekeeper.xtime_nsec & ((1 << timekeeper.shift) - 1);
1140         timekeeper.xtime_nsec -= remainder;
1141         timekeeper.xtime_nsec += 1 << timekeeper.shift;
1142         timekeeper.ntp_error += remainder << timekeeper.ntp_error_shift;
1143
1144         /*
1145          * Finally, make sure that after the rounding
1146          * xtime_nsec isn't larger than NSEC_PER_SEC
1147          */
1148         accumulate_nsecs_to_secs(&timekeeper);
1149
1150         timekeeping_update(false);
1151
1152 out:
1153         write_sequnlock_irqrestore(&timekeeper.lock, flags);
1154
1155 }
1156
1157 /**
1158  * getboottime - Return the real time of system boot.
1159  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1160  *
1161  * Returns the wall-time of boot in a timespec.
1162  *
1163  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
1164  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
1165  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
1166  * you get the right time here).
1167  */
1168 void getboottime(struct timespec *ts)
1169 {
1170         struct timespec boottime = {
1171                 .tv_sec = timekeeper.wall_to_monotonic.tv_sec +
1172                                 timekeeper.total_sleep_time.tv_sec,
1173                 .tv_nsec = timekeeper.wall_to_monotonic.tv_nsec +
1174                                 timekeeper.total_sleep_time.tv_nsec
1175         };
1176
1177         set_normalized_timespec(ts, -boottime.tv_sec, -boottime.tv_nsec);
1178 }
1179 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime);
1180
1181
1182 /**
1183  * get_monotonic_boottime - Returns monotonic time since boot
1184  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1185  *
1186  * Returns the monotonic time since boot in a timespec.
1187  *
1188  * This is similar to CLOCK_MONTONIC/ktime_get_ts, but also
1189  * includes the time spent in suspend.
1190  */
1191 void get_monotonic_boottime(struct timespec *ts)
1192 {
1193         struct timespec tomono, sleep;
1194         unsigned int seq;
1195
1196         WARN_ON(timekeeping_suspended);
1197
1198         do {
1199                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1200                 ts->tv_sec = timekeeper.xtime_sec;
1201                 ts->tv_nsec = timekeeping_get_ns();
1202                 tomono = timekeeper.wall_to_monotonic;
1203                 sleep = timekeeper.total_sleep_time;
1204
1205         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1206
1207         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec + sleep.tv_sec,
1208                         ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec + sleep.tv_nsec);
1209 }
1210 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_monotonic_boottime);
1211
1212 /**
1213  * ktime_get_boottime - Returns monotonic time since boot in a ktime
1214  *
1215  * Returns the monotonic time since boot in a ktime
1216  *
1217  * This is similar to CLOCK_MONTONIC/ktime_get, but also
1218  * includes the time spent in suspend.
1219  */
1220 ktime_t ktime_get_boottime(void)
1221 {
1222         struct timespec ts;
1223
1224         get_monotonic_boottime(&ts);
1225         return timespec_to_ktime(ts);
1226 }
1227 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_boottime);
1228
1229 /**
1230  * monotonic_to_bootbased - Convert the monotonic time to boot based.
1231  * @ts:         pointer to the timespec to be converted
1232  */
1233 void monotonic_to_bootbased(struct timespec *ts)
1234 {
1235         *ts = timespec_add(*ts, timekeeper.total_sleep_time);
1236 }
1237 EXPORT_SYMBOL_GPL(monotonic_to_bootbased);
1238
1239 unsigned long get_seconds(void)
1240 {
1241         return timekeeper.xtime_sec;
1242 }
1243 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
1244
1245 struct timespec __current_kernel_time(void)
1246 {
1247         return tk_xtime(&timekeeper);
1248 }
1249
1250 struct timespec current_kernel_time(void)
1251 {
1252         struct timespec now;
1253         unsigned long seq;
1254
1255         do {
1256                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1257
1258                 now = tk_xtime(&timekeeper);
1259         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1260
1261         return now;
1262 }
1263 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);
1264
1265 struct timespec get_monotonic_coarse(void)
1266 {
1267         struct timespec now, mono;
1268         unsigned long seq;
1269
1270         do {
1271                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1272
1273                 now = tk_xtime(&timekeeper);
1274                 mono = timekeeper.wall_to_monotonic;
1275         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1276
1277         set_normalized_timespec(&now, now.tv_sec + mono.tv_sec,
1278                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
1279         return now;
1280 }
1281
1282 /*
1283  * The 64-bit jiffies value is not atomic - you MUST NOT read it
1284  * without sampling the sequence number in xtime_lock.
1285  * jiffies is defined in the linker script...
1286  */
1287 void do_timer(unsigned long ticks)
1288 {
1289         jiffies_64 += ticks;
1290         update_wall_time();
1291         calc_global_load(ticks);
1292 }
1293
1294 /**
1295  * get_xtime_and_monotonic_and_sleep_offset() - get xtime, wall_to_monotonic,
1296  *    and sleep offsets.
1297  * @xtim:       pointer to timespec to be set with xtime
1298  * @wtom:       pointer to timespec to be set with wall_to_monotonic
1299  * @sleep:      pointer to timespec to be set with time in suspend
1300  */
1301 void get_xtime_and_monotonic_and_sleep_offset(struct timespec *xtim,
1302                                 struct timespec *wtom, struct timespec *sleep)
1303 {
1304         unsigned long seq;
1305
1306         do {
1307                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1308                 *xtim = tk_xtime(&timekeeper);
1309                 *wtom = timekeeper.wall_to_monotonic;
1310                 *sleep = timekeeper.total_sleep_time;
1311         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1312 }
1313
1314 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1315 /**
1316  * ktime_get_update_offsets - hrtimer helper
1317  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
1318  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
1319  *
1320  * Returns current monotonic time and updates the offsets
1321  * Called from hrtimer_interupt() or retrigger_next_event()
1322  */
1323 ktime_t ktime_get_update_offsets(ktime_t *offs_real, ktime_t *offs_boot)
1324 {
1325         ktime_t now;
1326         unsigned int seq;
1327         u64 secs, nsecs;
1328
1329         do {
1330                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1331
1332                 secs = timekeeper.xtime_sec;
1333                 nsecs = timekeeping_get_ns();
1334
1335                 *offs_real = timekeeper.offs_real;
1336                 *offs_boot = timekeeper.offs_boot;
1337         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1338
1339         now = ktime_add_ns(ktime_set(secs, 0), nsecs);
1340         now = ktime_sub(now, *offs_real);
1341         return now;
1342 }
1343 #endif
1344
1345 /**
1346  * ktime_get_monotonic_offset() - get wall_to_monotonic in ktime_t format
1347  */
1348 ktime_t ktime_get_monotonic_offset(void)
1349 {
1350         unsigned long seq;
1351         struct timespec wtom;
1352
1353         do {
1354                 seq = read_seqbegin(&timekeeper.lock);
1355                 wtom = timekeeper.wall_to_monotonic;
1356         } while (read_seqretry(&timekeeper.lock, seq));
1357
1358         return timespec_to_ktime(wtom);
1359 }
1360 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_monotonic_offset);
1361
1362
1363 /**
1364  * xtime_update() - advances the timekeeping infrastructure
1365  * @ticks:      number of ticks, that have elapsed since the last call.
1366  *
1367  * Must be called with interrupts disabled.
1368  */
1369 void xtime_update(unsigned long ticks)
1370 {
1371         write_seqlock(&xtime_lock);
1372         do_timer(ticks);
1373         write_sequnlock(&xtime_lock);
1374 }