[PATCH] hrtimers: add high resolution timer support
[safe/jmp/linux-2.6] / kernel / hrtimer.c
1 /*
2  *  linux/kernel/hrtimer.c
3  *
4  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
5  *  Copyright(C) 2005-2007, Red Hat, Inc., Ingo Molnar
6  *  Copyright(C) 2006-2007  Timesys Corp., Thomas Gleixner
7  *
8  *  High-resolution kernel timers
9  *
10  *  In contrast to the low-resolution timeout API implemented in
11  *  kernel/timer.c, hrtimers provide finer resolution and accuracy
12  *  depending on system configuration and capabilities.
13  *
14  *  These timers are currently used for:
15  *   - itimers
16  *   - POSIX timers
17  *   - nanosleep
18  *   - precise in-kernel timing
19  *
20  *  Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar
21  *
22  *  Credits:
23  *      based on kernel/timer.c
24  *
25  *      Help, testing, suggestions, bugfixes, improvements were
26  *      provided by:
27  *
28  *      George Anzinger, Andrew Morton, Steven Rostedt, Roman Zippel
29  *      et. al.
30  *
31  *  For licencing details see kernel-base/COPYING
32  */
33
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/irq.h>
36 #include <linux/module.h>
37 #include <linux/percpu.h>
38 #include <linux/hrtimer.h>
39 #include <linux/notifier.h>
40 #include <linux/syscalls.h>
41 #include <linux/kallsyms.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/tick.h>
44 #include <linux/seq_file.h>
45 #include <linux/err.h>
46
47 #include <asm/uaccess.h>
48
49 /**
50  * ktime_get - get the monotonic time in ktime_t format
51  *
52  * returns the time in ktime_t format
53  */
54 ktime_t ktime_get(void)
55 {
56         struct timespec now;
57
58         ktime_get_ts(&now);
59
60         return timespec_to_ktime(now);
61 }
62
63 /**
64  * ktime_get_real - get the real (wall-) time in ktime_t format
65  *
66  * returns the time in ktime_t format
67  */
68 ktime_t ktime_get_real(void)
69 {
70         struct timespec now;
71
72         getnstimeofday(&now);
73
74         return timespec_to_ktime(now);
75 }
76
77 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real);
78
79 /*
80  * The timer bases:
81  *
82  * Note: If we want to add new timer bases, we have to skip the two
83  * clock ids captured by the cpu-timers. We do this by holding empty
84  * entries rather than doing math adjustment of the clock ids.
85  * This ensures that we capture erroneous accesses to these clock ids
86  * rather than moving them into the range of valid clock id's.
87  */
88 DEFINE_PER_CPU(struct hrtimer_cpu_base, hrtimer_bases) =
89 {
90
91         .clock_base =
92         {
93                 {
94                         .index = CLOCK_REALTIME,
95                         .get_time = &ktime_get_real,
96                         .resolution = KTIME_LOW_RES,
97                 },
98                 {
99                         .index = CLOCK_MONOTONIC,
100                         .get_time = &ktime_get,
101                         .resolution = KTIME_LOW_RES,
102                 },
103         }
104 };
105
106 /**
107  * ktime_get_ts - get the monotonic clock in timespec format
108  * @ts:         pointer to timespec variable
109  *
110  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
111  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
112  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
113  */
114 void ktime_get_ts(struct timespec *ts)
115 {
116         struct timespec tomono;
117         unsigned long seq;
118
119         do {
120                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
121                 getnstimeofday(ts);
122                 tomono = wall_to_monotonic;
123
124         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
125
126         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec,
127                                 ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec);
128 }
129 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts);
130
131 /*
132  * Get the coarse grained time at the softirq based on xtime and
133  * wall_to_monotonic.
134  */
135 static void hrtimer_get_softirq_time(struct hrtimer_cpu_base *base)
136 {
137         ktime_t xtim, tomono;
138         struct timespec xts;
139         unsigned long seq;
140
141         do {
142                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
143 #ifdef CONFIG_NO_HZ
144                 getnstimeofday(&xts);
145 #else
146                 xts = xtime;
147 #endif
148         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
149
150         xtim = timespec_to_ktime(xts);
151         tomono = timespec_to_ktime(wall_to_monotonic);
152         base->clock_base[CLOCK_REALTIME].softirq_time = xtim;
153         base->clock_base[CLOCK_MONOTONIC].softirq_time =
154                 ktime_add(xtim, tomono);
155 }
156
157 /*
158  * Helper function to check, whether the timer is running the callback
159  * function
160  */
161 static inline int hrtimer_callback_running(struct hrtimer *timer)
162 {
163         return timer->state & HRTIMER_STATE_CALLBACK;
164 }
165
166 /*
167  * Functions and macros which are different for UP/SMP systems are kept in a
168  * single place
169  */
170 #ifdef CONFIG_SMP
171
172 /*
173  * We are using hashed locking: holding per_cpu(hrtimer_bases)[n].lock
174  * means that all timers which are tied to this base via timer->base are
175  * locked, and the base itself is locked too.
176  *
177  * So __run_timers/migrate_timers can safely modify all timers which could
178  * be found on the lists/queues.
179  *
180  * When the timer's base is locked, and the timer removed from list, it is
181  * possible to set timer->base = NULL and drop the lock: the timer remains
182  * locked.
183  */
184 static
185 struct hrtimer_clock_base *lock_hrtimer_base(const struct hrtimer *timer,
186                                              unsigned long *flags)
187 {
188         struct hrtimer_clock_base *base;
189
190         for (;;) {
191                 base = timer->base;
192                 if (likely(base != NULL)) {
193                         spin_lock_irqsave(&base->cpu_base->lock, *flags);
194                         if (likely(base == timer->base))
195                                 return base;
196                         /* The timer has migrated to another CPU: */
197                         spin_unlock_irqrestore(&base->cpu_base->lock, *flags);
198                 }
199                 cpu_relax();
200         }
201 }
202
203 /*
204  * Switch the timer base to the current CPU when possible.
205  */
206 static inline struct hrtimer_clock_base *
207 switch_hrtimer_base(struct hrtimer *timer, struct hrtimer_clock_base *base)
208 {
209         struct hrtimer_clock_base *new_base;
210         struct hrtimer_cpu_base *new_cpu_base;
211
212         new_cpu_base = &__get_cpu_var(hrtimer_bases);
213         new_base = &new_cpu_base->clock_base[base->index];
214
215         if (base != new_base) {
216                 /*
217                  * We are trying to schedule the timer on the local CPU.
218                  * However we can't change timer's base while it is running,
219                  * so we keep it on the same CPU. No hassle vs. reprogramming
220                  * the event source in the high resolution case. The softirq
221                  * code will take care of this when the timer function has
222                  * completed. There is no conflict as we hold the lock until
223                  * the timer is enqueued.
224                  */
225                 if (unlikely(hrtimer_callback_running(timer)))
226                         return base;
227
228                 /* See the comment in lock_timer_base() */
229                 timer->base = NULL;
230                 spin_unlock(&base->cpu_base->lock);
231                 spin_lock(&new_base->cpu_base->lock);
232                 timer->base = new_base;
233         }
234         return new_base;
235 }
236
237 #else /* CONFIG_SMP */
238
239 static inline struct hrtimer_clock_base *
240 lock_hrtimer_base(const struct hrtimer *timer, unsigned long *flags)
241 {
242         struct hrtimer_clock_base *base = timer->base;
243
244         spin_lock_irqsave(&base->cpu_base->lock, *flags);
245
246         return base;
247 }
248
249 # define switch_hrtimer_base(t, b)      (b)
250
251 #endif  /* !CONFIG_SMP */
252
253 /*
254  * Functions for the union type storage format of ktime_t which are
255  * too large for inlining:
256  */
257 #if BITS_PER_LONG < 64
258 # ifndef CONFIG_KTIME_SCALAR
259 /**
260  * ktime_add_ns - Add a scalar nanoseconds value to a ktime_t variable
261  * @kt:         addend
262  * @nsec:       the scalar nsec value to add
263  *
264  * Returns the sum of kt and nsec in ktime_t format
265  */
266 ktime_t ktime_add_ns(const ktime_t kt, u64 nsec)
267 {
268         ktime_t tmp;
269
270         if (likely(nsec < NSEC_PER_SEC)) {
271                 tmp.tv64 = nsec;
272         } else {
273                 unsigned long rem = do_div(nsec, NSEC_PER_SEC);
274
275                 tmp = ktime_set((long)nsec, rem);
276         }
277
278         return ktime_add(kt, tmp);
279 }
280 # endif /* !CONFIG_KTIME_SCALAR */
281
282 /*
283  * Divide a ktime value by a nanosecond value
284  */
285 unsigned long ktime_divns(const ktime_t kt, s64 div)
286 {
287         u64 dclc, inc, dns;
288         int sft = 0;
289
290         dclc = dns = ktime_to_ns(kt);
291         inc = div;
292         /* Make sure the divisor is less than 2^32: */
293         while (div >> 32) {
294                 sft++;
295                 div >>= 1;
296         }
297         dclc >>= sft;
298         do_div(dclc, (unsigned long) div);
299
300         return (unsigned long) dclc;
301 }
302 #endif /* BITS_PER_LONG >= 64 */
303
304 /* High resolution timer related functions */
305 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
306
307 /*
308  * High resolution timer enabled ?
309  */
310 static int hrtimer_hres_enabled __read_mostly  = 1;
311
312 /*
313  * Enable / Disable high resolution mode
314  */
315 static int __init setup_hrtimer_hres(char *str)
316 {
317         if (!strcmp(str, "off"))
318                 hrtimer_hres_enabled = 0;
319         else if (!strcmp(str, "on"))
320                 hrtimer_hres_enabled = 1;
321         else
322                 return 0;
323         return 1;
324 }
325
326 __setup("highres=", setup_hrtimer_hres);
327
328 /*
329  * hrtimer_high_res_enabled - query, if the highres mode is enabled
330  */
331 static inline int hrtimer_is_hres_enabled(void)
332 {
333         return hrtimer_hres_enabled;
334 }
335
336 /*
337  * Is the high resolution mode active ?
338  */
339 static inline int hrtimer_hres_active(void)
340 {
341         return __get_cpu_var(hrtimer_bases).hres_active;
342 }
343
344 /*
345  * Reprogram the event source with checking both queues for the
346  * next event
347  * Called with interrupts disabled and base->lock held
348  */
349 static void hrtimer_force_reprogram(struct hrtimer_cpu_base *cpu_base)
350 {
351         int i;
352         struct hrtimer_clock_base *base = cpu_base->clock_base;
353         ktime_t expires;
354
355         cpu_base->expires_next.tv64 = KTIME_MAX;
356
357         for (i = 0; i < HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES; i++, base++) {
358                 struct hrtimer *timer;
359
360                 if (!base->first)
361                         continue;
362                 timer = rb_entry(base->first, struct hrtimer, node);
363                 expires = ktime_sub(timer->expires, base->offset);
364                 if (expires.tv64 < cpu_base->expires_next.tv64)
365                         cpu_base->expires_next = expires;
366         }
367
368         if (cpu_base->expires_next.tv64 != KTIME_MAX)
369                 tick_program_event(cpu_base->expires_next, 1);
370 }
371
372 /*
373  * Shared reprogramming for clock_realtime and clock_monotonic
374  *
375  * When a timer is enqueued and expires earlier than the already enqueued
376  * timers, we have to check, whether it expires earlier than the timer for
377  * which the clock event device was armed.
378  *
379  * Called with interrupts disabled and base->cpu_base.lock held
380  */
381 static int hrtimer_reprogram(struct hrtimer *timer,
382                              struct hrtimer_clock_base *base)
383 {
384         ktime_t *expires_next = &__get_cpu_var(hrtimer_bases).expires_next;
385         ktime_t expires = ktime_sub(timer->expires, base->offset);
386         int res;
387
388         /*
389          * When the callback is running, we do not reprogram the clock event
390          * device. The timer callback is either running on a different CPU or
391          * the callback is executed in the hrtimer_interupt context. The
392          * reprogramming is handled either by the softirq, which called the
393          * callback or at the end of the hrtimer_interrupt.
394          */
395         if (hrtimer_callback_running(timer))
396                 return 0;
397
398         if (expires.tv64 >= expires_next->tv64)
399                 return 0;
400
401         /*
402          * Clockevents returns -ETIME, when the event was in the past.
403          */
404         res = tick_program_event(expires, 0);
405         if (!IS_ERR_VALUE(res))
406                 *expires_next = expires;
407         return res;
408 }
409
410
411 /*
412  * Retrigger next event is called after clock was set
413  *
414  * Called with interrupts disabled via on_each_cpu()
415  */
416 static void retrigger_next_event(void *arg)
417 {
418         struct hrtimer_cpu_base *base;
419         struct timespec realtime_offset;
420         unsigned long seq;
421
422         if (!hrtimer_hres_active())
423                 return;
424
425         do {
426                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
427                 set_normalized_timespec(&realtime_offset,
428                                         -wall_to_monotonic.tv_sec,
429                                         -wall_to_monotonic.tv_nsec);
430         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
431
432         base = &__get_cpu_var(hrtimer_bases);
433
434         /* Adjust CLOCK_REALTIME offset */
435         spin_lock(&base->lock);
436         base->clock_base[CLOCK_REALTIME].offset =
437                 timespec_to_ktime(realtime_offset);
438
439         hrtimer_force_reprogram(base);
440         spin_unlock(&base->lock);
441 }
442
443 /*
444  * Clock realtime was set
445  *
446  * Change the offset of the realtime clock vs. the monotonic
447  * clock.
448  *
449  * We might have to reprogram the high resolution timer interrupt. On
450  * SMP we call the architecture specific code to retrigger _all_ high
451  * resolution timer interrupts. On UP we just disable interrupts and
452  * call the high resolution interrupt code.
453  */
454 void clock_was_set(void)
455 {
456         /* Retrigger the CPU local events everywhere */
457         on_each_cpu(retrigger_next_event, NULL, 0, 1);
458 }
459
460 /*
461  * Check, whether the timer is on the callback pending list
462  */
463 static inline int hrtimer_cb_pending(const struct hrtimer *timer)
464 {
465         return timer->state & HRTIMER_STATE_PENDING;
466 }
467
468 /*
469  * Remove a timer from the callback pending list
470  */
471 static inline void hrtimer_remove_cb_pending(struct hrtimer *timer)
472 {
473         list_del_init(&timer->cb_entry);
474 }
475
476 /*
477  * Initialize the high resolution related parts of cpu_base
478  */
479 static inline void hrtimer_init_hres(struct hrtimer_cpu_base *base)
480 {
481         base->expires_next.tv64 = KTIME_MAX;
482         base->hres_active = 0;
483         INIT_LIST_HEAD(&base->cb_pending);
484 }
485
486 /*
487  * Initialize the high resolution related parts of a hrtimer
488  */
489 static inline void hrtimer_init_timer_hres(struct hrtimer *timer)
490 {
491         INIT_LIST_HEAD(&timer->cb_entry);
492 }
493
494 /*
495  * When High resolution timers are active, try to reprogram. Note, that in case
496  * the state has HRTIMER_STATE_CALLBACK set, no reprogramming and no expiry
497  * check happens. The timer gets enqueued into the rbtree. The reprogramming
498  * and expiry check is done in the hrtimer_interrupt or in the softirq.
499  */
500 static inline int hrtimer_enqueue_reprogram(struct hrtimer *timer,
501                                             struct hrtimer_clock_base *base)
502 {
503         if (base->cpu_base->hres_active && hrtimer_reprogram(timer, base)) {
504
505                 /* Timer is expired, act upon the callback mode */
506                 switch(timer->cb_mode) {
507                 case HRTIMER_CB_IRQSAFE_NO_RESTART:
508                         /*
509                          * We can call the callback from here. No restart
510                          * happens, so no danger of recursion
511                          */
512                         BUG_ON(timer->function(timer) != HRTIMER_NORESTART);
513                         return 1;
514                 case HRTIMER_CB_IRQSAFE_NO_SOFTIRQ:
515                         /*
516                          * This is solely for the sched tick emulation with
517                          * dynamic tick support to ensure that we do not
518                          * restart the tick right on the edge and end up with
519                          * the tick timer in the softirq ! The calling site
520                          * takes care of this.
521                          */
522                         return 1;
523                 case HRTIMER_CB_IRQSAFE:
524                 case HRTIMER_CB_SOFTIRQ:
525                         /*
526                          * Move everything else into the softirq pending list !
527                          */
528                         list_add_tail(&timer->cb_entry,
529                                       &base->cpu_base->cb_pending);
530                         timer->state = HRTIMER_STATE_PENDING;
531                         raise_softirq(HRTIMER_SOFTIRQ);
532                         return 1;
533                 default:
534                         BUG();
535                 }
536         }
537         return 0;
538 }
539
540 /*
541  * Switch to high resolution mode
542  */
543 static void hrtimer_switch_to_hres(void)
544 {
545         struct hrtimer_cpu_base *base = &__get_cpu_var(hrtimer_bases);
546         unsigned long flags;
547
548         if (base->hres_active)
549                 return;
550
551         local_irq_save(flags);
552
553         if (tick_init_highres()) {
554                 local_irq_restore(flags);
555                 return;
556         }
557         base->hres_active = 1;
558         base->clock_base[CLOCK_REALTIME].resolution = KTIME_HIGH_RES;
559         base->clock_base[CLOCK_MONOTONIC].resolution = KTIME_HIGH_RES;
560
561         tick_setup_sched_timer();
562
563         /* "Retrigger" the interrupt to get things going */
564         retrigger_next_event(NULL);
565         local_irq_restore(flags);
566         printk(KERN_INFO "Switched to high resolution mode on CPU %d\n",
567                smp_processor_id());
568 }
569
570 #else
571
572 static inline int hrtimer_hres_active(void) { return 0; }
573 static inline int hrtimer_is_hres_enabled(void) { return 0; }
574 static inline void hrtimer_switch_to_hres(void) { }
575 static inline void hrtimer_force_reprogram(struct hrtimer_cpu_base *base) { }
576 static inline int hrtimer_enqueue_reprogram(struct hrtimer *timer,
577                                             struct hrtimer_clock_base *base)
578 {
579         return 0;
580 }
581 static inline int hrtimer_cb_pending(struct hrtimer *timer) { return 0; }
582 static inline void hrtimer_remove_cb_pending(struct hrtimer *timer) { }
583 static inline void hrtimer_init_hres(struct hrtimer_cpu_base *base) { }
584 static inline void hrtimer_init_timer_hres(struct hrtimer *timer) { }
585
586 #endif /* CONFIG_HIGH_RES_TIMERS */
587
588 /*
589  * Counterpart to lock_timer_base above:
590  */
591 static inline
592 void unlock_hrtimer_base(const struct hrtimer *timer, unsigned long *flags)
593 {
594         spin_unlock_irqrestore(&timer->base->cpu_base->lock, *flags);
595 }
596
597 /**
598  * hrtimer_forward - forward the timer expiry
599  * @timer:      hrtimer to forward
600  * @now:        forward past this time
601  * @interval:   the interval to forward
602  *
603  * Forward the timer expiry so it will expire in the future.
604  * Returns the number of overruns.
605  */
606 unsigned long
607 hrtimer_forward(struct hrtimer *timer, ktime_t now, ktime_t interval)
608 {
609         unsigned long orun = 1;
610         ktime_t delta;
611
612         delta = ktime_sub(now, timer->expires);
613
614         if (delta.tv64 < 0)
615                 return 0;
616
617         if (interval.tv64 < timer->base->resolution.tv64)
618                 interval.tv64 = timer->base->resolution.tv64;
619
620         if (unlikely(delta.tv64 >= interval.tv64)) {
621                 s64 incr = ktime_to_ns(interval);
622
623                 orun = ktime_divns(delta, incr);
624                 timer->expires = ktime_add_ns(timer->expires, incr * orun);
625                 if (timer->expires.tv64 > now.tv64)
626                         return orun;
627                 /*
628                  * This (and the ktime_add() below) is the
629                  * correction for exact:
630                  */
631                 orun++;
632         }
633         timer->expires = ktime_add(timer->expires, interval);
634
635         return orun;
636 }
637
638 /*
639  * enqueue_hrtimer - internal function to (re)start a timer
640  *
641  * The timer is inserted in expiry order. Insertion into the
642  * red black tree is O(log(n)). Must hold the base lock.
643  */
644 static void enqueue_hrtimer(struct hrtimer *timer,
645                             struct hrtimer_clock_base *base, int reprogram)
646 {
647         struct rb_node **link = &base->active.rb_node;
648         struct rb_node *parent = NULL;
649         struct hrtimer *entry;
650
651         /*
652          * Find the right place in the rbtree:
653          */
654         while (*link) {
655                 parent = *link;
656                 entry = rb_entry(parent, struct hrtimer, node);
657                 /*
658                  * We dont care about collisions. Nodes with
659                  * the same expiry time stay together.
660                  */
661                 if (timer->expires.tv64 < entry->expires.tv64)
662                         link = &(*link)->rb_left;
663                 else
664                         link = &(*link)->rb_right;
665         }
666
667         /*
668          * Insert the timer to the rbtree and check whether it
669          * replaces the first pending timer
670          */
671         if (!base->first || timer->expires.tv64 <
672             rb_entry(base->first, struct hrtimer, node)->expires.tv64) {
673                 /*
674                  * Reprogram the clock event device. When the timer is already
675                  * expired hrtimer_enqueue_reprogram has either called the
676                  * callback or added it to the pending list and raised the
677                  * softirq.
678                  *
679                  * This is a NOP for !HIGHRES
680                  */
681                 if (reprogram && hrtimer_enqueue_reprogram(timer, base))
682                         return;
683
684                 base->first = &timer->node;
685         }
686
687         rb_link_node(&timer->node, parent, link);
688         rb_insert_color(&timer->node, &base->active);
689         /*
690          * HRTIMER_STATE_ENQUEUED is or'ed to the current state to preserve the
691          * state of a possibly running callback.
692          */
693         timer->state |= HRTIMER_STATE_ENQUEUED;
694 }
695
696 /*
697  * __remove_hrtimer - internal function to remove a timer
698  *
699  * Caller must hold the base lock.
700  *
701  * High resolution timer mode reprograms the clock event device when the
702  * timer is the one which expires next. The caller can disable this by setting
703  * reprogram to zero. This is useful, when the context does a reprogramming
704  * anyway (e.g. timer interrupt)
705  */
706 static void __remove_hrtimer(struct hrtimer *timer,
707                              struct hrtimer_clock_base *base,
708                              unsigned long newstate, int reprogram)
709 {
710         /* High res. callback list. NOP for !HIGHRES */
711         if (hrtimer_cb_pending(timer))
712                 hrtimer_remove_cb_pending(timer);
713         else {
714                 /*
715                  * Remove the timer from the rbtree and replace the
716                  * first entry pointer if necessary.
717                  */
718                 if (base->first == &timer->node) {
719                         base->first = rb_next(&timer->node);
720                         /* Reprogram the clock event device. if enabled */
721                         if (reprogram && hrtimer_hres_active())
722                                 hrtimer_force_reprogram(base->cpu_base);
723                 }
724                 rb_erase(&timer->node, &base->active);
725         }
726         timer->state = newstate;
727 }
728
729 /*
730  * remove hrtimer, called with base lock held
731  */
732 static inline int
733 remove_hrtimer(struct hrtimer *timer, struct hrtimer_clock_base *base)
734 {
735         if (hrtimer_is_queued(timer)) {
736                 int reprogram;
737
738                 /*
739                  * Remove the timer and force reprogramming when high
740                  * resolution mode is active and the timer is on the current
741                  * CPU. If we remove a timer on another CPU, reprogramming is
742                  * skipped. The interrupt event on this CPU is fired and
743                  * reprogramming happens in the interrupt handler. This is a
744                  * rare case and less expensive than a smp call.
745                  */
746                 reprogram = base->cpu_base == &__get_cpu_var(hrtimer_bases);
747                 __remove_hrtimer(timer, base, HRTIMER_STATE_INACTIVE,
748                                  reprogram);
749                 return 1;
750         }
751         return 0;
752 }
753
754 /**
755  * hrtimer_start - (re)start an relative timer on the current CPU
756  * @timer:      the timer to be added
757  * @tim:        expiry time
758  * @mode:       expiry mode: absolute (HRTIMER_ABS) or relative (HRTIMER_REL)
759  *
760  * Returns:
761  *  0 on success
762  *  1 when the timer was active
763  */
764 int
765 hrtimer_start(struct hrtimer *timer, ktime_t tim, const enum hrtimer_mode mode)
766 {
767         struct hrtimer_clock_base *base, *new_base;
768         unsigned long flags;
769         int ret;
770
771         base = lock_hrtimer_base(timer, &flags);
772
773         /* Remove an active timer from the queue: */
774         ret = remove_hrtimer(timer, base);
775
776         /* Switch the timer base, if necessary: */
777         new_base = switch_hrtimer_base(timer, base);
778
779         if (mode == HRTIMER_MODE_REL) {
780                 tim = ktime_add(tim, new_base->get_time());
781                 /*
782                  * CONFIG_TIME_LOW_RES is a temporary way for architectures
783                  * to signal that they simply return xtime in
784                  * do_gettimeoffset(). In this case we want to round up by
785                  * resolution when starting a relative timer, to avoid short
786                  * timeouts. This will go away with the GTOD framework.
787                  */
788 #ifdef CONFIG_TIME_LOW_RES
789                 tim = ktime_add(tim, base->resolution);
790 #endif
791         }
792         timer->expires = tim;
793
794         enqueue_hrtimer(timer, new_base, base == new_base);
795
796         unlock_hrtimer_base(timer, &flags);
797
798         return ret;
799 }
800 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_start);
801
802 /**
803  * hrtimer_try_to_cancel - try to deactivate a timer
804  * @timer:      hrtimer to stop
805  *
806  * Returns:
807  *  0 when the timer was not active
808  *  1 when the timer was active
809  * -1 when the timer is currently excuting the callback function and
810  *    cannot be stopped
811  */
812 int hrtimer_try_to_cancel(struct hrtimer *timer)
813 {
814         struct hrtimer_clock_base *base;
815         unsigned long flags;
816         int ret = -1;
817
818         base = lock_hrtimer_base(timer, &flags);
819
820         if (!hrtimer_callback_running(timer))
821                 ret = remove_hrtimer(timer, base);
822
823         unlock_hrtimer_base(timer, &flags);
824
825         return ret;
826
827 }
828 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_try_to_cancel);
829
830 /**
831  * hrtimer_cancel - cancel a timer and wait for the handler to finish.
832  * @timer:      the timer to be cancelled
833  *
834  * Returns:
835  *  0 when the timer was not active
836  *  1 when the timer was active
837  */
838 int hrtimer_cancel(struct hrtimer *timer)
839 {
840         for (;;) {
841                 int ret = hrtimer_try_to_cancel(timer);
842
843                 if (ret >= 0)
844                         return ret;
845                 cpu_relax();
846         }
847 }
848 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_cancel);
849
850 /**
851  * hrtimer_get_remaining - get remaining time for the timer
852  * @timer:      the timer to read
853  */
854 ktime_t hrtimer_get_remaining(const struct hrtimer *timer)
855 {
856         struct hrtimer_clock_base *base;
857         unsigned long flags;
858         ktime_t rem;
859
860         base = lock_hrtimer_base(timer, &flags);
861         rem = ktime_sub(timer->expires, base->get_time());
862         unlock_hrtimer_base(timer, &flags);
863
864         return rem;
865 }
866 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_get_remaining);
867
868 #if defined(CONFIG_NO_IDLE_HZ) || defined(CONFIG_NO_HZ)
869 /**
870  * hrtimer_get_next_event - get the time until next expiry event
871  *
872  * Returns the delta to the next expiry event or KTIME_MAX if no timer
873  * is pending.
874  */
875 ktime_t hrtimer_get_next_event(void)
876 {
877         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = &__get_cpu_var(hrtimer_bases);
878         struct hrtimer_clock_base *base = cpu_base->clock_base;
879         ktime_t delta, mindelta = { .tv64 = KTIME_MAX };
880         unsigned long flags;
881         int i;
882
883         spin_lock_irqsave(&cpu_base->lock, flags);
884
885         if (!hrtimer_hres_active()) {
886                 for (i = 0; i < HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES; i++, base++) {
887                         struct hrtimer *timer;
888
889                         if (!base->first)
890                                 continue;
891
892                         timer = rb_entry(base->first, struct hrtimer, node);
893                         delta.tv64 = timer->expires.tv64;
894                         delta = ktime_sub(delta, base->get_time());
895                         if (delta.tv64 < mindelta.tv64)
896                                 mindelta.tv64 = delta.tv64;
897                 }
898         }
899
900         spin_unlock_irqrestore(&cpu_base->lock, flags);
901
902         if (mindelta.tv64 < 0)
903                 mindelta.tv64 = 0;
904         return mindelta;
905 }
906 #endif
907
908 /**
909  * hrtimer_init - initialize a timer to the given clock
910  * @timer:      the timer to be initialized
911  * @clock_id:   the clock to be used
912  * @mode:       timer mode abs/rel
913  */
914 void hrtimer_init(struct hrtimer *timer, clockid_t clock_id,
915                   enum hrtimer_mode mode)
916 {
917         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base;
918
919         memset(timer, 0, sizeof(struct hrtimer));
920
921         cpu_base = &__raw_get_cpu_var(hrtimer_bases);
922
923         if (clock_id == CLOCK_REALTIME && mode != HRTIMER_MODE_ABS)
924                 clock_id = CLOCK_MONOTONIC;
925
926         timer->base = &cpu_base->clock_base[clock_id];
927         hrtimer_init_timer_hres(timer);
928 }
929 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_init);
930
931 /**
932  * hrtimer_get_res - get the timer resolution for a clock
933  * @which_clock: which clock to query
934  * @tp:          pointer to timespec variable to store the resolution
935  *
936  * Store the resolution of the clock selected by @which_clock in the
937  * variable pointed to by @tp.
938  */
939 int hrtimer_get_res(const clockid_t which_clock, struct timespec *tp)
940 {
941         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base;
942
943         cpu_base = &__raw_get_cpu_var(hrtimer_bases);
944         *tp = ktime_to_timespec(cpu_base->clock_base[which_clock].resolution);
945
946         return 0;
947 }
948 EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_get_res);
949
950 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
951
952 /*
953  * High resolution timer interrupt
954  * Called with interrupts disabled
955  */
956 void hrtimer_interrupt(struct clock_event_device *dev)
957 {
958         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = &__get_cpu_var(hrtimer_bases);
959         struct hrtimer_clock_base *base;
960         ktime_t expires_next, now;
961         int i, raise = 0;
962
963         BUG_ON(!cpu_base->hres_active);
964         cpu_base->nr_events++;
965         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
966
967  retry:
968         now = ktime_get();
969
970         expires_next.tv64 = KTIME_MAX;
971
972         base = cpu_base->clock_base;
973
974         for (i = 0; i < HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES; i++) {
975                 ktime_t basenow;
976                 struct rb_node *node;
977
978                 spin_lock(&cpu_base->lock);
979
980                 basenow = ktime_add(now, base->offset);
981
982                 while ((node = base->first)) {
983                         struct hrtimer *timer;
984
985                         timer = rb_entry(node, struct hrtimer, node);
986
987                         if (basenow.tv64 < timer->expires.tv64) {
988                                 ktime_t expires;
989
990                                 expires = ktime_sub(timer->expires,
991                                                     base->offset);
992                                 if (expires.tv64 < expires_next.tv64)
993                                         expires_next = expires;
994                                 break;
995                         }
996
997                         /* Move softirq callbacks to the pending list */
998                         if (timer->cb_mode == HRTIMER_CB_SOFTIRQ) {
999                                 __remove_hrtimer(timer, base,
1000                                                  HRTIMER_STATE_PENDING, 0);
1001                                 list_add_tail(&timer->cb_entry,
1002                                               &base->cpu_base->cb_pending);
1003                                 raise = 1;
1004                                 continue;
1005                         }
1006
1007                         __remove_hrtimer(timer, base,
1008                                          HRTIMER_STATE_CALLBACK, 0);
1009
1010                         /*
1011                          * Note: We clear the CALLBACK bit after
1012                          * enqueue_hrtimer to avoid reprogramming of
1013                          * the event hardware. This happens at the end
1014                          * of this function anyway.
1015                          */
1016                         if (timer->function(timer) != HRTIMER_NORESTART) {
1017                                 BUG_ON(timer->state != HRTIMER_STATE_CALLBACK);
1018                                 enqueue_hrtimer(timer, base, 0);
1019                         }
1020                         timer->state &= ~HRTIMER_STATE_CALLBACK;
1021                 }
1022                 spin_unlock(&cpu_base->lock);
1023                 base++;
1024         }
1025
1026         cpu_base->expires_next = expires_next;
1027
1028         /* Reprogramming necessary ? */
1029         if (expires_next.tv64 != KTIME_MAX) {
1030                 if (tick_program_event(expires_next, 0))
1031                         goto retry;
1032         }
1033
1034         /* Raise softirq ? */
1035         if (raise)
1036                 raise_softirq(HRTIMER_SOFTIRQ);
1037 }
1038
1039 static void run_hrtimer_softirq(struct softirq_action *h)
1040 {
1041         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = &__get_cpu_var(hrtimer_bases);
1042
1043         spin_lock_irq(&cpu_base->lock);
1044
1045         while (!list_empty(&cpu_base->cb_pending)) {
1046                 enum hrtimer_restart (*fn)(struct hrtimer *);
1047                 struct hrtimer *timer;
1048                 int restart;
1049
1050                 timer = list_entry(cpu_base->cb_pending.next,
1051                                    struct hrtimer, cb_entry);
1052
1053                 fn = timer->function;
1054                 __remove_hrtimer(timer, timer->base, HRTIMER_STATE_CALLBACK, 0);
1055                 spin_unlock_irq(&cpu_base->lock);
1056
1057                 restart = fn(timer);
1058
1059                 spin_lock_irq(&cpu_base->lock);
1060
1061                 timer->state &= ~HRTIMER_STATE_CALLBACK;
1062                 if (restart == HRTIMER_RESTART) {
1063                         BUG_ON(hrtimer_active(timer));
1064                         /*
1065                          * Enqueue the timer, allow reprogramming of the event
1066                          * device
1067                          */
1068                         enqueue_hrtimer(timer, timer->base, 1);
1069                 } else if (hrtimer_active(timer)) {
1070                         /*
1071                          * If the timer was rearmed on another CPU, reprogram
1072                          * the event device.
1073                          */
1074                         if (timer->base->first == &timer->node)
1075                                 hrtimer_reprogram(timer, timer->base);
1076                 }
1077         }
1078         spin_unlock_irq(&cpu_base->lock);
1079 }
1080
1081 #endif  /* CONFIG_HIGH_RES_TIMERS */
1082
1083 /*
1084  * Expire the per base hrtimer-queue:
1085  */
1086 static inline void run_hrtimer_queue(struct hrtimer_cpu_base *cpu_base,
1087                                      int index)
1088 {
1089         struct rb_node *node;
1090         struct hrtimer_clock_base *base = &cpu_base->clock_base[index];
1091
1092         if (!base->first)
1093                 return;
1094
1095         if (base->get_softirq_time)
1096                 base->softirq_time = base->get_softirq_time();
1097
1098         spin_lock_irq(&cpu_base->lock);
1099
1100         while ((node = base->first)) {
1101                 struct hrtimer *timer;
1102                 enum hrtimer_restart (*fn)(struct hrtimer *);
1103                 int restart;
1104
1105                 timer = rb_entry(node, struct hrtimer, node);
1106                 if (base->softirq_time.tv64 <= timer->expires.tv64)
1107                         break;
1108
1109                 fn = timer->function;
1110                 __remove_hrtimer(timer, base, HRTIMER_STATE_CALLBACK, 0);
1111                 spin_unlock_irq(&cpu_base->lock);
1112
1113                 restart = fn(timer);
1114
1115                 spin_lock_irq(&cpu_base->lock);
1116
1117                 timer->state &= ~HRTIMER_STATE_CALLBACK;
1118                 if (restart != HRTIMER_NORESTART) {
1119                         BUG_ON(hrtimer_active(timer));
1120                         enqueue_hrtimer(timer, base, 0);
1121                 }
1122         }
1123         spin_unlock_irq(&cpu_base->lock);
1124 }
1125
1126 /*
1127  * Called from timer softirq every jiffy, expire hrtimers:
1128  *
1129  * For HRT its the fall back code to run the softirq in the timer
1130  * softirq context in case the hrtimer initialization failed or has
1131  * not been done yet.
1132  */
1133 void hrtimer_run_queues(void)
1134 {
1135         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = &__get_cpu_var(hrtimer_bases);
1136         int i;
1137
1138         if (hrtimer_hres_active())
1139                 return;
1140
1141         /*
1142          * This _is_ ugly: We have to check in the softirq context,
1143          * whether we can switch to highres and / or nohz mode. The
1144          * clocksource switch happens in the timer interrupt with
1145          * xtime_lock held. Notification from there only sets the
1146          * check bit in the tick_oneshot code, otherwise we might
1147          * deadlock vs. xtime_lock.
1148          */
1149         if (tick_check_oneshot_change(!hrtimer_is_hres_enabled()))
1150                 hrtimer_switch_to_hres();
1151
1152         hrtimer_get_softirq_time(cpu_base);
1153
1154         for (i = 0; i < HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES; i++)
1155                 run_hrtimer_queue(cpu_base, i);
1156 }
1157
1158 /*
1159  * Sleep related functions:
1160  */
1161 static enum hrtimer_restart hrtimer_wakeup(struct hrtimer *timer)
1162 {
1163         struct hrtimer_sleeper *t =
1164                 container_of(timer, struct hrtimer_sleeper, timer);
1165         struct task_struct *task = t->task;
1166
1167         t->task = NULL;
1168         if (task)
1169                 wake_up_process(task);
1170
1171         return HRTIMER_NORESTART;
1172 }
1173
1174 void hrtimer_init_sleeper(struct hrtimer_sleeper *sl, struct task_struct *task)
1175 {
1176         sl->timer.function = hrtimer_wakeup;
1177         sl->task = task;
1178 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1179         sl->timer.cb_mode = HRTIMER_CB_IRQSAFE_NO_RESTART;
1180 #endif
1181 }
1182
1183 static int __sched do_nanosleep(struct hrtimer_sleeper *t, enum hrtimer_mode mode)
1184 {
1185         hrtimer_init_sleeper(t, current);
1186
1187         do {
1188                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1189                 hrtimer_start(&t->timer, t->timer.expires, mode);
1190
1191                 if (likely(t->task))
1192                         schedule();
1193
1194                 hrtimer_cancel(&t->timer);
1195                 mode = HRTIMER_MODE_ABS;
1196
1197         } while (t->task && !signal_pending(current));
1198
1199         return t->task == NULL;
1200 }
1201
1202 long __sched hrtimer_nanosleep_restart(struct restart_block *restart)
1203 {
1204         struct hrtimer_sleeper t;
1205         struct timespec __user *rmtp;
1206         struct timespec tu;
1207         ktime_t time;
1208
1209         restart->fn = do_no_restart_syscall;
1210
1211         hrtimer_init(&t.timer, restart->arg0, HRTIMER_MODE_ABS);
1212         t.timer.expires.tv64 = ((u64)restart->arg3 << 32) | (u64) restart->arg2;
1213
1214         if (do_nanosleep(&t, HRTIMER_MODE_ABS))
1215                 return 0;
1216
1217         rmtp = (struct timespec __user *) restart->arg1;
1218         if (rmtp) {
1219                 time = ktime_sub(t.timer.expires, t.timer.base->get_time());
1220                 if (time.tv64 <= 0)
1221                         return 0;
1222                 tu = ktime_to_timespec(time);
1223                 if (copy_to_user(rmtp, &tu, sizeof(tu)))
1224                         return -EFAULT;
1225         }
1226
1227         restart->fn = hrtimer_nanosleep_restart;
1228
1229         /* The other values in restart are already filled in */
1230         return -ERESTART_RESTARTBLOCK;
1231 }
1232
1233 long hrtimer_nanosleep(struct timespec *rqtp, struct timespec __user *rmtp,
1234                        const enum hrtimer_mode mode, const clockid_t clockid)
1235 {
1236         struct restart_block *restart;
1237         struct hrtimer_sleeper t;
1238         struct timespec tu;
1239         ktime_t rem;
1240
1241         hrtimer_init(&t.timer, clockid, mode);
1242         t.timer.expires = timespec_to_ktime(*rqtp);
1243         if (do_nanosleep(&t, mode))
1244                 return 0;
1245
1246         /* Absolute timers do not update the rmtp value and restart: */
1247         if (mode == HRTIMER_MODE_ABS)
1248                 return -ERESTARTNOHAND;
1249
1250         if (rmtp) {
1251                 rem = ktime_sub(t.timer.expires, t.timer.base->get_time());
1252                 if (rem.tv64 <= 0)
1253                         return 0;
1254                 tu = ktime_to_timespec(rem);
1255                 if (copy_to_user(rmtp, &tu, sizeof(tu)))
1256                         return -EFAULT;
1257         }
1258
1259         restart = &current_thread_info()->restart_block;
1260         restart->fn = hrtimer_nanosleep_restart;
1261         restart->arg0 = (unsigned long) t.timer.base->index;
1262         restart->arg1 = (unsigned long) rmtp;
1263         restart->arg2 = t.timer.expires.tv64 & 0xFFFFFFFF;
1264         restart->arg3 = t.timer.expires.tv64 >> 32;
1265
1266         return -ERESTART_RESTARTBLOCK;
1267 }
1268
1269 asmlinkage long
1270 sys_nanosleep(struct timespec __user *rqtp, struct timespec __user *rmtp)
1271 {
1272         struct timespec tu;
1273
1274         if (copy_from_user(&tu, rqtp, sizeof(tu)))
1275                 return -EFAULT;
1276
1277         if (!timespec_valid(&tu))
1278                 return -EINVAL;
1279
1280         return hrtimer_nanosleep(&tu, rmtp, HRTIMER_MODE_REL, CLOCK_MONOTONIC);
1281 }
1282
1283 /*
1284  * Functions related to boot-time initialization:
1285  */
1286 static void __devinit init_hrtimers_cpu(int cpu)
1287 {
1288         struct hrtimer_cpu_base *cpu_base = &per_cpu(hrtimer_bases, cpu);
1289         int i;
1290
1291         spin_lock_init(&cpu_base->lock);
1292         lockdep_set_class(&cpu_base->lock, &cpu_base->lock_key);
1293
1294         for (i = 0; i < HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES; i++)
1295                 cpu_base->clock_base[i].cpu_base = cpu_base;
1296
1297         hrtimer_init_hres(cpu_base);
1298 }
1299
1300 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1301
1302 static void migrate_hrtimer_list(struct hrtimer_clock_base *old_base,
1303                                 struct hrtimer_clock_base *new_base)
1304 {
1305         struct hrtimer *timer;
1306         struct rb_node *node;
1307
1308         while ((node = rb_first(&old_base->active))) {
1309                 timer = rb_entry(node, struct hrtimer, node);
1310                 BUG_ON(hrtimer_callback_running(timer));
1311                 __remove_hrtimer(timer, old_base, HRTIMER_STATE_INACTIVE, 0);
1312                 timer->base = new_base;
1313                 /*
1314                  * Enqueue the timer. Allow reprogramming of the event device
1315                  */
1316                 enqueue_hrtimer(timer, new_base, 1);
1317         }
1318 }
1319
1320 static void migrate_hrtimers(int cpu)
1321 {
1322         struct hrtimer_cpu_base *old_base, *new_base;
1323         int i;
1324
1325         BUG_ON(cpu_online(cpu));
1326         old_base = &per_cpu(hrtimer_bases, cpu);
1327         new_base = &get_cpu_var(hrtimer_bases);
1328
1329         tick_cancel_sched_timer(cpu);
1330
1331         local_irq_disable();
1332
1333         spin_lock(&new_base->lock);
1334         spin_lock(&old_base->lock);
1335
1336         for (i = 0; i < HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES; i++) {
1337                 migrate_hrtimer_list(&old_base->clock_base[i],
1338                                      &new_base->clock_base[i]);
1339         }
1340         spin_unlock(&old_base->lock);
1341         spin_unlock(&new_base->lock);
1342
1343         local_irq_enable();
1344         put_cpu_var(hrtimer_bases);
1345 }
1346 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1347
1348 static int __cpuinit hrtimer_cpu_notify(struct notifier_block *self,
1349                                         unsigned long action, void *hcpu)
1350 {
1351         long cpu = (long)hcpu;
1352
1353         switch (action) {
1354
1355         case CPU_UP_PREPARE:
1356                 init_hrtimers_cpu(cpu);
1357                 break;
1358
1359 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1360         case CPU_DEAD:
1361                 clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_CPU_DEAD, &cpu);
1362                 migrate_hrtimers(cpu);
1363                 break;
1364 #endif
1365
1366         default:
1367                 break;
1368         }
1369
1370         return NOTIFY_OK;
1371 }
1372
1373 static struct notifier_block __cpuinitdata hrtimers_nb = {
1374         .notifier_call = hrtimer_cpu_notify,
1375 };
1376
1377 void __init hrtimers_init(void)
1378 {
1379         hrtimer_cpu_notify(&hrtimers_nb, (unsigned long)CPU_UP_PREPARE,
1380                           (void *)(long)smp_processor_id());
1381         register_cpu_notifier(&hrtimers_nb);
1382 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1383         open_softirq(HRTIMER_SOFTIRQ, run_hrtimer_softirq, NULL);
1384 #endif
1385 }
1386