SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - arch/x86/xen/time.c

   1 /*
   2  * Xen time implementation.
   3  *
   4  * This is implemented in terms of a clocksource driver which uses
   5  * the hypervisor clock as a nanosecond timebase, and a clockevent
   6  * driver which uses the hypervisor's timer mechanism.
   7  *
   8  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
   9  */
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/interrupt.h>
  12 #include <linux/clocksource.h>
  13 #include <linux/clockchips.h>
  14 #include <linux/kernel_stat.h>
  15 #include <linux/math64.h>
  16
  17 #include <asm/pvclock.h>
  18 #include <asm/xen/hypervisor.h>
  19 #include <asm/xen/hypercall.h>
  20
  21 #include <xen/events.h>
  22 #include <xen/interface/xen.h>
  23 #include <xen/interface/vcpu.h>
  24
  25 #include "xen-ops.h"
  26
  27 #define XEN_SHIFT 22
  28
  29 /* Xen may fire a timer up to this many ns early */
  30 #define TIMER_SLOP      100000
  31 #define NS_PER_TICK     (1000000000LL / HZ)
  32
  33 /* runstate info updated by Xen */
  34 static DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_runstate_info, runstate);
  35
  36 /* snapshots of runstate info */
  37 static DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_runstate_info, runstate_snapshot);
  38
  39 /* unused ns of stolen and blocked time */
  40 static DEFINE_PER_CPU(u64, residual_stolen);
  41 static DEFINE_PER_CPU(u64, residual_blocked);
  42
  43 /* return an consistent snapshot of 64-bit time/counter value */
  44 static u64 get64(const u64 *p)
  45 {
  46         u64 ret;
  47
  48         if (BITS_PER_LONG < 64) {
  49                 u32 *p32 = (u32 *)p;
  50                 u32 h, l;
  51
  52                 /*
  53                  * Read high then low, and then make sure high is
  54                  * still the same; this will only loop if low wraps
  55                  * and carries into high.
  56                  * XXX some clean way to make this endian-proof?
  57                  */
  58                 do {
  59                         h = p32[1];
  60                         barrier();
  61                         l = p32[0];
  62                         barrier();
  63                 } while (p32[1] != h);
  64
  65                 ret = (((u64)h) << 32) | l;
  66         } else
  67                 ret = *p;
  68
  69         return ret;
  70 }
  71
  72 /*
  73  * Runstate accounting
  74  */
  75 static void get_runstate_snapshot(struct vcpu_runstate_info *res)
  76 {
  77         u64 state_time;
  78         struct vcpu_runstate_info *state;
  79
  80         BUG_ON(preemptible());
  81
  82         state = &__get_cpu_var(runstate);
  83
  84         /*
  85          * The runstate info is always updated by the hypervisor on
  86          * the current CPU, so there's no need to use anything
  87          * stronger than a compiler barrier when fetching it.
  88          */
  89         do {
  90                 state_time = get64(&state->state_entry_time);
  91                 barrier();
  92                 *res = *state;
  93                 barrier();
  94         } while (get64(&state->state_entry_time) != state_time);
  95 }
  96
  97 /* return true when a vcpu could run but has no real cpu to run on */
  98 bool xen_vcpu_stolen(int vcpu)
  99 {
 100         return per_cpu(runstate, vcpu).state == RUNSTATE_runnable;
 101 }
 102
 103 static void setup_runstate_info(int cpu)
 104 {
 105         struct vcpu_register_runstate_memory_area area;
 106
 107         area.addr.v = &per_cpu(runstate, cpu);
 108
 109         if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_register_runstate_memory_area,
 110                                cpu, &area))
 111                 BUG();
 112 }
 113
 114 static void do_stolen_accounting(void)
 115 {
 116         struct vcpu_runstate_info state;
 117         struct vcpu_runstate_info *snap;
 118         s64 blocked, runnable, offline, stolen;
 119         cputime_t ticks;
 120
 121         get_runstate_snapshot(&state);
 122
 123         WARN_ON(state.state != RUNSTATE_running);
 124
 125         snap = &__get_cpu_var(runstate_snapshot);
 126
 127         /* work out how much time the VCPU has not been runn*ing*  */
 128         blocked = state.time[RUNSTATE_blocked] - snap->time[RUNSTATE_blocked];
 129         runnable = state.time[RUNSTATE_runnable] - snap->time[RUNSTATE_runnable];
 130         offline = state.time[RUNSTATE_offline] - snap->time[RUNSTATE_offline];
 131
 132         *snap = state;
 133
 134         /* Add the appropriate number of ticks of stolen time,
 135            including any left-overs from last time.  Passing NULL to
 136            account_steal_time accounts the time as stolen. */
 137         stolen = runnable + offline + __get_cpu_var(residual_stolen);
 138
 139         if (stolen < 0)
 140                 stolen = 0;
 141
 142         ticks = iter_div_u64_rem(stolen, NS_PER_TICK, &stolen);
 143         __get_cpu_var(residual_stolen) = stolen;
 144         account_steal_time(NULL, ticks);
 145
 146         /* Add the appropriate number of ticks of blocked time,
 147            including any left-overs from last time.  Passing idle to
 148            account_steal_time accounts the time as idle/wait. */
 149         blocked += __get_cpu_var(residual_blocked);
 150
 151         if (blocked < 0)
 152                 blocked = 0;
 153
 154         ticks = iter_div_u64_rem(blocked, NS_PER_TICK, &blocked);
 155         __get_cpu_var(residual_blocked) = blocked;
 156         account_steal_time(idle_task(smp_processor_id()), ticks);
 157 }
 158
 159 /*
 160  * Xen sched_clock implementation.  Returns the number of unstolen
 161  * nanoseconds, which is nanoseconds the VCPU spent in RUNNING+BLOCKED
 162  * states.
 163  */
 164 unsigned long long xen_sched_clock(void)
 165 {
 166         struct vcpu_runstate_info state;
 167         cycle_t now;
 168         u64 ret;
 169         s64 offset;
 170
 171         /*
 172          * Ideally sched_clock should be called on a per-cpu basis
 173          * anyway, so preempt should already be disabled, but that's
 174          * not current practice at the moment.
 175          */
 176         preempt_disable();
 177
 178         now = xen_clocksource_read();
 179
 180         get_runstate_snapshot(&state);
 181
 182         WARN_ON(state.state != RUNSTATE_running);
 183
 184         offset = now - state.state_entry_time;
 185         if (offset < 0)
 186                 offset = 0;
 187
 188         ret = state.time[RUNSTATE_blocked] +
 189                 state.time[RUNSTATE_running] +
 190                 offset;
 191
 192         preempt_enable();
 193
 194         return ret;
 195 }
 196
 197
 198 /* Get the TSC speed from Xen */
 199 unsigned long xen_tsc_khz(void)
 200 {
 201         struct pvclock_vcpu_time_info *info =
 202                 &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[0].time;
 203
 204         return pvclock_tsc_khz(info);
 205 }
 206
 207 cycle_t xen_clocksource_read(void)
 208 {
 209         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
 210         cycle_t ret;
 211
 212         src = &get_cpu_var(xen_vcpu)->time;
 213         ret = pvclock_clocksource_read(src);
 214         put_cpu_var(xen_vcpu);
 215         return ret;
 216 }
 217
 218 static void xen_read_wallclock(struct timespec *ts)
 219 {
 220         struct shared_info *s = HYPERVISOR_shared_info;
 221         struct pvclock_wall_clock *wall_clock = &(s->wc);
 222         struct pvclock_vcpu_time_info *vcpu_time;
 223
 224         vcpu_time = &get_cpu_var(xen_vcpu)->time;
 225         pvclock_read_wallclock(wall_clock, vcpu_time, ts);
 226         put_cpu_var(xen_vcpu);
 227 }
 228
 229 unsigned long xen_get_wallclock(void)
 230 {
 231         struct timespec ts;
 232
 233         xen_read_wallclock(&ts);
 234         return ts.tv_sec;
 235 }
 236
 237 int xen_set_wallclock(unsigned long now)
 238 {
 239         /* do nothing for domU */
 240         return -1;
 241 }
 242
 243 static struct clocksource xen_clocksource __read_mostly = {
 244         .name = "xen",
 245         .rating = 400,
 246         .read = xen_clocksource_read,
 247         .mask = ~0,
 248         .mult = 1<<XEN_SHIFT,           /* time directly in nanoseconds */
 249         .shift = XEN_SHIFT,
 250         .flags = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
 251 };
 252
 253 /*
 254    Xen clockevent implementation
 255
 256    Xen has two clockevent implementations:
 257
 258    The old timer_op one works with all released versions of Xen prior
 259    to version 3.0.4.  This version of the hypervisor provides a
 260    single-shot timer with nanosecond resolution.  However, sharing the
 261    same event channel is a 100Hz tick which is delivered while the
 262    vcpu is running.  We don't care about or use this tick, but it will
 263    cause the core time code to think the timer fired too soon, and
 264    will end up resetting it each time.  It could be filtered, but
 265    doing so has complications when the ktime clocksource is not yet
 266    the xen clocksource (ie, at boot time).
 267
 268    The new vcpu_op-based timer interface allows the tick timer period
 269    to be changed or turned off.  The tick timer is not useful as a
 270    periodic timer because events are only delivered to running vcpus.
 271    The one-shot timer can report when a timeout is in the past, so
 272    set_next_event is capable of returning -ETIME when appropriate.
 273    This interface is used when available.
 274 */
 275
 276
 277 /*
 278   Get a hypervisor absolute time.  In theory we could maintain an
 279   offset between the kernel's time and the hypervisor's time, and
 280   apply that to a kernel's absolute timeout.  Unfortunately the
 281   hypervisor and kernel times can drift even if the kernel is using
 282   the Xen clocksource, because ntp can warp the kernel's clocksource.
 283 */
 284 static s64 get_abs_timeout(unsigned long delta)
 285 {
 286         return xen_clocksource_read() + delta;
 287 }
 288
 289 static void xen_timerop_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 290                                  struct clock_event_device *evt)
 291 {
 292         switch (mode) {
 293         case CLOCK_EVT_MODE_PERIODIC:
 294                 /* unsupported */
 295                 WARN_ON(1);
 296                 break;
 297
 298         case CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT:
 299         case CLOCK_EVT_MODE_RESUME:
 300                 break;
 301
 302         case CLOCK_EVT_MODE_UNUSED:
 303         case CLOCK_EVT_MODE_SHUTDOWN:
 304                 HYPERVISOR_set_timer_op(0);  /* cancel timeout */
 305                 break;
 306         }
 307 }
 308
 309 static int xen_timerop_set_next_event(unsigned long delta,
 310                                       struct clock_event_device *evt)
 311 {
 312         WARN_ON(evt->mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT);
 313
 314         if (HYPERVISOR_set_timer_op(get_abs_timeout(delta)) < 0)
 315                 BUG();
 316
 317         /* We may have missed the deadline, but there's no real way of
 318            knowing for sure.  If the event was in the past, then we'll
 319            get an immediate interrupt. */
 320
 321         return 0;
 322 }
 323
 324 static const struct clock_event_device xen_timerop_clockevent = {
 325         .name = "xen",
 326         .features = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
 327
 328         .max_delta_ns = 0xffffffff,
 329         .min_delta_ns = TIMER_SLOP,
 330
 331         .mult = 1,
 332         .shift = 0,
 333         .rating = 500,
 334
 335         .set_mode = xen_timerop_set_mode,
 336         .set_next_event = xen_timerop_set_next_event,
 337 };
 338
 339
 340
 341 static void xen_vcpuop_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 342                                 struct clock_event_device *evt)
 343 {
 344         int cpu = smp_processor_id();
 345
 346         switch (mode) {
 347         case CLOCK_EVT_MODE_PERIODIC:
 348                 WARN_ON(1);     /* unsupported */
 349                 break;
 350
 351         case CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT:
 352                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
 353                         BUG();
 354                 break;
 355
 356         case CLOCK_EVT_MODE_UNUSED:
 357         case CLOCK_EVT_MODE_SHUTDOWN:
 358                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_singleshot_timer, cpu, NULL) ||
 359                     HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
 360                         BUG();
 361                 break;
 362         case CLOCK_EVT_MODE_RESUME:
 363                 break;
 364         }
 365 }
 366
 367 static int xen_vcpuop_set_next_event(unsigned long delta,
 368                                      struct clock_event_device *evt)
 369 {
 370         int cpu = smp_processor_id();
 371         struct vcpu_set_singleshot_timer single;
 372         int ret;
 373
 374         WARN_ON(evt->mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT);
 375
 376         single.timeout_abs_ns = get_abs_timeout(delta);
 377         single.flags = VCPU_SSHOTTMR_future;
 378
 379         ret = HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_set_singleshot_timer, cpu, &single);
 380
 381         BUG_ON(ret != 0 && ret != -ETIME);
 382
 383         return ret;
 384 }
 385
 386 static const struct clock_event_device xen_vcpuop_clockevent = {
 387         .name = "xen",
 388         .features = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
 389
 390         .max_delta_ns = 0xffffffff,
 391         .min_delta_ns = TIMER_SLOP,
 392
 393         .mult = 1,
 394         .shift = 0,
 395         .rating = 500,
 396
 397         .set_mode = xen_vcpuop_set_mode,
 398         .set_next_event = xen_vcpuop_set_next_event,
 399 };
 400
 401 static const struct clock_event_device *xen_clockevent =
 402         &xen_timerop_clockevent;
 403 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, xen_clock_events);
 404
 405 static irqreturn_t xen_timer_interrupt(int irq, void *dev_id)
 406 {
 407         struct clock_event_device *evt = &__get_cpu_var(xen_clock_events);
 408         irqreturn_t ret;
 409
 410         ret = IRQ_NONE;
 411         if (evt->event_handler) {
 412                 evt->event_handler(evt);
 413                 ret = IRQ_HANDLED;
 414         }
 415
 416         do_stolen_accounting();
 417
 418         return ret;
 419 }
 420
 421 void xen_setup_timer(int cpu)
 422 {
 423         const char *name;
 424         struct clock_event_device *evt;
 425         int irq;
 426
 427         printk(KERN_INFO "installing Xen timer for CPU %d\n", cpu);
 428
 429         name = kasprintf(GFP_KERNEL, "timer%d", cpu);
 430         if (!name)
 431                 name = "<timer kasprintf failed>";
 432
 433         irq = bind_virq_to_irqhandler(VIRQ_TIMER, cpu, xen_timer_interrupt,
 434                                       IRQF_DISABLED|IRQF_PERCPU|IRQF_NOBALANCING,
 435                                       name, NULL);
 436
 437         evt = &per_cpu(xen_clock_events, cpu);
 438         memcpy(evt, xen_clockevent, sizeof(*evt));
 439
 440         evt->cpumask = cpumask_of_cpu(cpu);
 441         evt->irq = irq;
 442
 443         setup_runstate_info(cpu);
 444 }
 445
 446 void xen_teardown_timer(int cpu)
 447 {
 448         struct clock_event_device *evt;
 449         BUG_ON(cpu == 0);
 450         evt = &per_cpu(xen_clock_events, cpu);
 451         unbind_from_irqhandler(evt->irq, NULL);
 452 }
 453
 454 void xen_setup_cpu_clockevents(void)
 455 {
 456         BUG_ON(preemptible());
 457
 458         clockevents_register_device(&__get_cpu_var(xen_clock_events));
 459 }
 460
 461 void xen_timer_resume(void)
 462 {
 463         int cpu;
 464
 465         if (xen_clockevent != &xen_vcpuop_clockevent)
 466                 return;
 467
 468         for_each_online_cpu(cpu) {
 469                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
 470                         BUG();
 471         }
 472 }
 473
 474 __init void xen_time_init(void)
 475 {
 476         int cpu = smp_processor_id();
 477
 478         clocksource_register(&xen_clocksource);
 479
 480         if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL) == 0) {
 481                 /* Successfully turned off 100Hz tick, so we have the
 482                    vcpuop-based timer interface */
 483                 printk(KERN_DEBUG "Xen: using vcpuop timer interface\n");
 484                 xen_clockevent = &xen_vcpuop_clockevent;
 485         }
 486
 487         /* Set initial system time with full resolution */
 488         xen_read_wallclock(&xtime);
 489         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 490                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
 491
 492         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
 493
 494         xen_setup_timer(cpu);
 495         xen_setup_cpu_clockevents();
 496 }