7a248135c6f24678a331a3e96bb90caca13c59a0
[safe/jmp/linux-2.6] / 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/sysdev.h>
17 #include <linux/clocksource.h>
18 #include <linux/jiffies.h>
19 #include <linux/time.h>
20 #include <linux/tick.h>
21
22
23 /*
24  * This read-write spinlock protects us from races in SMP while
25  * playing with xtime.
26  */
27 __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SEQLOCK(xtime_lock);
28
29
30 /*
31  * The current time
32  * wall_to_monotonic is what we need to add to xtime (or xtime corrected
33  * for sub jiffie times) to get to monotonic time.  Monotonic is pegged
34  * at zero at system boot time, so wall_to_monotonic will be negative,
35  * however, we will ALWAYS keep the tv_nsec part positive so we can use
36  * the usual normalization.
37  *
38  * wall_to_monotonic is moved after resume from suspend for the monotonic
39  * time not to jump. We need to add total_sleep_time to wall_to_monotonic
40  * to get the real boot based time offset.
41  *
42  * - wall_to_monotonic is no longer the boot time, getboottime must be
43  * used instead.
44  */
45 struct timespec xtime __attribute__ ((aligned (16)));
46 struct timespec wall_to_monotonic __attribute__ ((aligned (16)));
47 static unsigned long total_sleep_time;          /* seconds */
48
49 /* flag for if timekeeping is suspended */
50 int __read_mostly timekeeping_suspended;
51
52 static struct timespec xtime_cache __attribute__ ((aligned (16)));
53 void update_xtime_cache(u64 nsec)
54 {
55         xtime_cache = xtime;
56         timespec_add_ns(&xtime_cache, nsec);
57 }
58
59 struct clocksource *clock;
60
61
62 #ifdef CONFIG_GENERIC_TIME
63 /**
64  * clocksource_forward_now - update clock to the current time
65  *
66  * Forward the current clock to update its state since the last call to
67  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
68  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
69  */
70 static void clocksource_forward_now(void)
71 {
72         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
73         s64 nsec;
74
75         cycle_now = clocksource_read(clock);
76         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
77         clock->cycle_last = cycle_now;
78
79         nsec = cyc2ns(clock, cycle_delta);
80
81         /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
82         nsec += arch_gettimeoffset();
83
84         timespec_add_ns(&xtime, nsec);
85
86         nsec = ((s64)cycle_delta * clock->mult_orig) >> clock->shift;
87         clock->raw_time.tv_nsec += nsec;
88 }
89
90 /**
91  * getnstimeofday - Returns the time of day in a timespec
92  * @ts:         pointer to the timespec to be set
93  *
94  * Returns the time of day in a timespec.
95  */
96 void getnstimeofday(struct timespec *ts)
97 {
98         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
99         unsigned long seq;
100         s64 nsecs;
101
102         WARN_ON(timekeeping_suspended);
103
104         do {
105                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
106
107                 *ts = xtime;
108
109                 /* read clocksource: */
110                 cycle_now = clocksource_read(clock);
111
112                 /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
113                 cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
114
115                 /* convert to nanoseconds: */
116                 nsecs = cyc2ns(clock, cycle_delta);
117
118                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
119                 nsecs += arch_gettimeoffset();
120
121         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
122
123         timespec_add_ns(ts, nsecs);
124 }
125
126 EXPORT_SYMBOL(getnstimeofday);
127
128 ktime_t ktime_get(void)
129 {
130         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
131         unsigned int seq;
132         s64 secs, nsecs;
133
134         WARN_ON(timekeeping_suspended);
135
136         do {
137                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
138                 secs = xtime.tv_sec + wall_to_monotonic.tv_sec;
139                 nsecs = xtime.tv_nsec + wall_to_monotonic.tv_nsec;
140
141                 /* read clocksource: */
142                 cycle_now = clocksource_read(clock);
143
144                 /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
145                 cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
146
147                 /* convert to nanoseconds: */
148                 nsecs += cyc2ns(clock, cycle_delta);
149
150         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
151         /*
152          * Use ktime_set/ktime_add_ns to create a proper ktime on
153          * 32-bit architectures without CONFIG_KTIME_SCALAR.
154          */
155         return ktime_add_ns(ktime_set(secs, 0), nsecs);
156 }
157 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
158
159 /**
160  * ktime_get_ts - get the monotonic clock in timespec format
161  * @ts:         pointer to timespec variable
162  *
163  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
164  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
165  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
166  */
167 void ktime_get_ts(struct timespec *ts)
168 {
169         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
170         struct timespec tomono;
171         unsigned int seq;
172         s64 nsecs;
173
174         WARN_ON(timekeeping_suspended);
175
176         do {
177                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
178                 *ts = xtime;
179                 tomono = wall_to_monotonic;
180
181                 /* read clocksource: */
182                 cycle_now = clocksource_read(clock);
183
184                 /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
185                 cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
186
187                 /* convert to nanoseconds: */
188                 nsecs = cyc2ns(clock, cycle_delta);
189
190         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
191
192         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec,
193                                 ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec + nsecs);
194 }
195 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts);
196
197 /**
198  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
199  * @tv:         pointer to the timeval to be set
200  *
201  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
202  */
203 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
204 {
205         struct timespec now;
206
207         getnstimeofday(&now);
208         tv->tv_sec = now.tv_sec;
209         tv->tv_usec = now.tv_nsec/1000;
210 }
211
212 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
213 /**
214  * do_settimeofday - Sets the time of day
215  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the new time
216  *
217  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
218  */
219 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
220 {
221         struct timespec ts_delta;
222         unsigned long flags;
223
224         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
225                 return -EINVAL;
226
227         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
228
229         clocksource_forward_now();
230
231         ts_delta.tv_sec = tv->tv_sec - xtime.tv_sec;
232         ts_delta.tv_nsec = tv->tv_nsec - xtime.tv_nsec;
233         wall_to_monotonic = timespec_sub(wall_to_monotonic, ts_delta);
234
235         xtime = *tv;
236
237         update_xtime_cache(0);
238
239         clock->error = 0;
240         ntp_clear();
241
242         update_vsyscall(&xtime, clock);
243
244         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
245
246         /* signal hrtimers about time change */
247         clock_was_set();
248
249         return 0;
250 }
251
252 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
253
254 /**
255  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
256  *
257  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
258  */
259 static void change_clocksource(void)
260 {
261         struct clocksource *new, *old;
262
263         new = clocksource_get_next();
264
265         if (clock == new)
266                 return;
267
268         clocksource_forward_now();
269
270         if (clocksource_enable(new))
271                 return;
272
273         new->raw_time = clock->raw_time;
274         old = clock;
275         clock = new;
276         clocksource_disable(old);
277
278         clock->cycle_last = 0;
279         clock->cycle_last = clocksource_read(clock);
280         clock->error = 0;
281         clock->xtime_nsec = 0;
282         clocksource_calculate_interval(clock, NTP_INTERVAL_LENGTH);
283
284         tick_clock_notify();
285
286         /*
287          * We're holding xtime lock and waking up klogd would deadlock
288          * us on enqueue.  So no printing!
289         printk(KERN_INFO "Time: %s clocksource has been installed.\n",
290                clock->name);
291          */
292 }
293 #else
294 static inline void clocksource_forward_now(void) { }
295 static inline void change_clocksource(void) { }
296 #endif
297
298 /**
299  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
300  * @ts:         pointer to the timespec to be set
301  *
302  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
303  */
304 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
305 {
306         unsigned long seq;
307         s64 nsecs;
308         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
309
310         do {
311                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
312
313                 /* read clocksource: */
314                 cycle_now = clocksource_read(clock);
315
316                 /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
317                 cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
318
319                 /* convert to nanoseconds: */
320                 nsecs = ((s64)cycle_delta * clock->mult_orig) >> clock->shift;
321
322                 *ts = clock->raw_time;
323
324         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
325
326         timespec_add_ns(ts, nsecs);
327 }
328 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
329
330
331 /**
332  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
333  */
334 int timekeeping_valid_for_hres(void)
335 {
336         unsigned long seq;
337         int ret;
338
339         do {
340                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
341
342                 ret = clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
343
344         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
345
346         return ret;
347 }
348
349 /**
350  * read_persistent_clock -  Return time in seconds from the persistent clock.
351  *
352  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
353  * Returns seconds from epoch using the battery backed persistent clock.
354  * Returns zero if unsupported.
355  *
356  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
357  */
358 unsigned long __attribute__((weak)) read_persistent_clock(void)
359 {
360         return 0;
361 }
362
363 /*
364  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
365  */
366 void __init timekeeping_init(void)
367 {
368         unsigned long flags;
369         unsigned long sec = read_persistent_clock();
370
371         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
372
373         ntp_init();
374
375         clock = clocksource_get_next();
376         clocksource_enable(clock);
377         clocksource_calculate_interval(clock, NTP_INTERVAL_LENGTH);
378         clock->cycle_last = clocksource_read(clock);
379
380         xtime.tv_sec = sec;
381         xtime.tv_nsec = 0;
382         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
383                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
384         update_xtime_cache(0);
385         total_sleep_time = 0;
386         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
387 }
388
389 /* time in seconds when suspend began */
390 static unsigned long timekeeping_suspend_time;
391
392 /**
393  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
394  * @dev:        unused
395  *
396  * This is for the generic clocksource timekeeping.
397  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
398  * still managed by arch specific suspend/resume code.
399  */
400 static int timekeeping_resume(struct sys_device *dev)
401 {
402         unsigned long flags;
403         unsigned long now = read_persistent_clock();
404
405         clocksource_resume();
406
407         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
408
409         if (now && (now > timekeeping_suspend_time)) {
410                 unsigned long sleep_length = now - timekeeping_suspend_time;
411
412                 xtime.tv_sec += sleep_length;
413                 wall_to_monotonic.tv_sec -= sleep_length;
414                 total_sleep_time += sleep_length;
415         }
416         update_xtime_cache(0);
417         /* re-base the last cycle value */
418         clock->cycle_last = 0;
419         clock->cycle_last = clocksource_read(clock);
420         clock->error = 0;
421         timekeeping_suspended = 0;
422         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
423
424         touch_softlockup_watchdog();
425
426         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
427
428         /* Resume hrtimers */
429         hres_timers_resume();
430
431         return 0;
432 }
433
434 static int timekeeping_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
435 {
436         unsigned long flags;
437
438         timekeeping_suspend_time = read_persistent_clock();
439
440         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
441         clocksource_forward_now();
442         timekeeping_suspended = 1;
443         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
444
445         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
446
447         return 0;
448 }
449
450 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
451 static struct sysdev_class timekeeping_sysclass = {
452         .name           = "timekeeping",
453         .resume         = timekeeping_resume,
454         .suspend        = timekeeping_suspend,
455 };
456
457 static struct sys_device device_timer = {
458         .id             = 0,
459         .cls            = &timekeeping_sysclass,
460 };
461
462 static int __init timekeeping_init_device(void)
463 {
464         int error = sysdev_class_register(&timekeeping_sysclass);
465         if (!error)
466                 error = sysdev_register(&device_timer);
467         return error;
468 }
469
470 device_initcall(timekeeping_init_device);
471
472 /*
473  * If the error is already larger, we look ahead even further
474  * to compensate for late or lost adjustments.
475  */
476 static __always_inline int clocksource_bigadjust(s64 error, s64 *interval,
477                                                  s64 *offset)
478 {
479         s64 tick_error, i;
480         u32 look_ahead, adj;
481         s32 error2, mult;
482
483         /*
484          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
485          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
486          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
487          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
488          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
489          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
490          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
491          */
492         error2 = clock->error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
493         error2 = abs(error2);
494         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
495                 error2 >>= 2;
496
497         /*
498          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
499          * remove the single look ahead already included in the error.
500          */
501         tick_error = tick_length >> (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift + 1);
502         tick_error -= clock->xtime_interval >> 1;
503         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
504
505         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
506         i = *interval;
507         mult = 1;
508         if (error < 0) {
509                 error = -error;
510                 *interval = -*interval;
511                 *offset = -*offset;
512                 mult = -1;
513         }
514         for (adj = 0; error > i; adj++)
515                 error >>= 1;
516
517         *interval <<= adj;
518         *offset <<= adj;
519         return mult << adj;
520 }
521
522 /*
523  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
524  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
525  * for other values we can do a bit more work.
526  */
527 static void clocksource_adjust(s64 offset)
528 {
529         s64 error, interval = clock->cycle_interval;
530         int adj;
531
532         error = clock->error >> (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift - 1);
533         if (error > interval) {
534                 error >>= 2;
535                 if (likely(error <= interval))
536                         adj = 1;
537                 else
538                         adj = clocksource_bigadjust(error, &interval, &offset);
539         } else if (error < -interval) {
540                 error >>= 2;
541                 if (likely(error >= -interval)) {
542                         adj = -1;
543                         interval = -interval;
544                         offset = -offset;
545                 } else
546                         adj = clocksource_bigadjust(error, &interval, &offset);
547         } else
548                 return;
549
550         clock->mult += adj;
551         clock->xtime_interval += interval;
552         clock->xtime_nsec -= offset;
553         clock->error -= (interval - offset) <<
554                         (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift);
555 }
556
557 /**
558  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
559  *
560  * Called from the timer interrupt, must hold a write on xtime_lock.
561  */
562 void update_wall_time(void)
563 {
564         cycle_t offset;
565
566         /* Make sure we're fully resumed: */
567         if (unlikely(timekeeping_suspended))
568                 return;
569
570 #ifdef CONFIG_GENERIC_TIME
571         offset = (clocksource_read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
572 #else
573         offset = clock->cycle_interval;
574 #endif
575         clock->xtime_nsec = (s64)xtime.tv_nsec << clock->shift;
576
577         /* normally this loop will run just once, however in the
578          * case of lost or late ticks, it will accumulate correctly.
579          */
580         while (offset >= clock->cycle_interval) {
581                 /* accumulate one interval */
582                 offset -= clock->cycle_interval;
583                 clock->cycle_last += clock->cycle_interval;
584
585                 clock->xtime_nsec += clock->xtime_interval;
586                 if (clock->xtime_nsec >= (u64)NSEC_PER_SEC << clock->shift) {
587                         clock->xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << clock->shift;
588                         xtime.tv_sec++;
589                         second_overflow();
590                 }
591
592                 clock->raw_time.tv_nsec += clock->raw_interval;
593                 if (clock->raw_time.tv_nsec >= NSEC_PER_SEC) {
594                         clock->raw_time.tv_nsec -= NSEC_PER_SEC;
595                         clock->raw_time.tv_sec++;
596                 }
597
598                 /* accumulate error between NTP and clock interval */
599                 clock->error += tick_length;
600                 clock->error -= clock->xtime_interval << (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift);
601         }
602
603         /* correct the clock when NTP error is too big */
604         clocksource_adjust(offset);
605
606         /*
607          * Since in the loop above, we accumulate any amount of time
608          * in xtime_nsec over a second into xtime.tv_sec, its possible for
609          * xtime_nsec to be fairly small after the loop. Further, if we're
610          * slightly speeding the clocksource up in clocksource_adjust(),
611          * its possible the required corrective factor to xtime_nsec could
612          * cause it to underflow.
613          *
614          * Now, we cannot simply roll the accumulated second back, since
615          * the NTP subsystem has been notified via second_overflow. So
616          * instead we push xtime_nsec forward by the amount we underflowed,
617          * and add that amount into the error.
618          *
619          * We'll correct this error next time through this function, when
620          * xtime_nsec is not as small.
621          */
622         if (unlikely((s64)clock->xtime_nsec < 0)) {
623                 s64 neg = -(s64)clock->xtime_nsec;
624                 clock->xtime_nsec = 0;
625                 clock->error += neg << (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift);
626         }
627
628         /* store full nanoseconds into xtime after rounding it up and
629          * add the remainder to the error difference.
630          */
631         xtime.tv_nsec = ((s64)clock->xtime_nsec >> clock->shift) + 1;
632         clock->xtime_nsec -= (s64)xtime.tv_nsec << clock->shift;
633         clock->error += clock->xtime_nsec << (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift);
634
635         update_xtime_cache(cyc2ns(clock, offset));
636
637         /* check to see if there is a new clocksource to use */
638         change_clocksource();
639         update_vsyscall(&xtime, clock);
640 }
641
642 /**
643  * getboottime - Return the real time of system boot.
644  * @ts:         pointer to the timespec to be set
645  *
646  * Returns the time of day in a timespec.
647  *
648  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
649  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
650  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
651  * you get the right time here).
652  */
653 void getboottime(struct timespec *ts)
654 {
655         set_normalized_timespec(ts,
656                 - (wall_to_monotonic.tv_sec + total_sleep_time),
657                 - wall_to_monotonic.tv_nsec);
658 }
659
660 /**
661  * monotonic_to_bootbased - Convert the monotonic time to boot based.
662  * @ts:         pointer to the timespec to be converted
663  */
664 void monotonic_to_bootbased(struct timespec *ts)
665 {
666         ts->tv_sec += total_sleep_time;
667 }
668
669 unsigned long get_seconds(void)
670 {
671         return xtime_cache.tv_sec;
672 }
673 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
674
675
676 struct timespec current_kernel_time(void)
677 {
678         struct timespec now;
679         unsigned long seq;
680
681         do {
682                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
683
684                 now = xtime_cache;
685         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
686
687         return now;
688 }
689 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);