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/sysdev.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         /* The shift value of the current clocksource. */
  29         int     shift;
  30
  31         /* Number of clock cycles in one NTP interval. */
  32         cycle_t cycle_interval;
  33         /* Number of clock shifted nano seconds in one NTP interval. */
  34         u64     xtime_interval;
  35         /* shifted nano seconds left over when rounding cycle_interval */
  36         s64     xtime_remainder;
  37         /* Raw nano seconds accumulated per NTP interval. */
  38         u32     raw_interval;
  39
  40         /* Clock shifted nano seconds remainder not stored in xtime.tv_nsec. */
  41         u64     xtime_nsec;
  42         /* Difference between accumulated time and NTP time in ntp
  43          * shifted nano seconds. */
  44         s64     ntp_error;
  45         /* Shift conversion between clock shifted nano seconds and
  46          * ntp shifted nano seconds. */
  47         int     ntp_error_shift;
  48         /* NTP adjusted clock multiplier */
  49         u32     mult;
  50 };
  51
  52 static struct timekeeper timekeeper;
  53
  54 /**
  55  * timekeeper_setup_internals - Set up internals to use clocksource clock.
  56  *
  57  * @clock:              Pointer to clocksource.
  58  *
  59  * Calculates a fixed cycle/nsec interval for a given clocksource/adjustment
  60  * pair and interval request.
  61  *
  62  * Unless you're the timekeeping code, you should not be using this!
  63  */
  64 static void timekeeper_setup_internals(struct clocksource *clock)
  65 {
  66         cycle_t interval;
  67         u64 tmp, ntpinterval;
  68
  69         timekeeper.clock = clock;
  70         clock->cycle_last = clock->read(clock);
  71
  72         /* Do the ns -> cycle conversion first, using original mult */
  73         tmp = NTP_INTERVAL_LENGTH;
  74         tmp <<= clock->shift;
  75         ntpinterval = tmp;
  76         tmp += clock->mult/2;
  77         do_div(tmp, clock->mult);
  78         if (tmp == 0)
  79                 tmp = 1;
  80
  81         interval = (cycle_t) tmp;
  82         timekeeper.cycle_interval = interval;
  83
  84         /* Go back from cycles -> shifted ns */
  85         timekeeper.xtime_interval = (u64) interval * clock->mult;
  86         timekeeper.xtime_remainder = ntpinterval - timekeeper.xtime_interval;
  87         timekeeper.raw_interval =
  88                 ((u64) interval * clock->mult) >> clock->shift;
  89
  90         timekeeper.xtime_nsec = 0;
  91         timekeeper.shift = clock->shift;
  92
  93         timekeeper.ntp_error = 0;
  94         timekeeper.ntp_error_shift = NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift;
  95
  96         /*
  97          * The timekeeper keeps its own mult values for the currently
  98          * active clocksource. These value will be adjusted via NTP
  99          * to counteract clock drifting.
 100          */
 101         timekeeper.mult = clock->mult;
 102 }
 103
 104 /* Timekeeper helper functions. */
 105 static inline s64 timekeeping_get_ns(void)
 106 {
 107         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
 108         struct clocksource *clock;
 109
 110         /* read clocksource: */
 111         clock = timekeeper.clock;
 112         cycle_now = clock->read(clock);
 113
 114         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
 115         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
 116
 117         /* return delta convert to nanoseconds using ntp adjusted mult. */
 118         return clocksource_cyc2ns(cycle_delta, timekeeper.mult,
 119                                   timekeeper.shift);
 120 }
 121
 122 static inline s64 timekeeping_get_ns_raw(void)
 123 {
 124         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
 125         struct clocksource *clock;
 126
 127         /* read clocksource: */
 128         clock = timekeeper.clock;
 129         cycle_now = clock->read(clock);
 130
 131         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
 132         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
 133
 134         /* return delta convert to nanoseconds using ntp adjusted mult. */
 135         return clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
 136 }
 137
 138 /*
 139  * This read-write spinlock protects us from races in SMP while
 140  * playing with xtime.
 141  */
 142 __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SEQLOCK(xtime_lock);
 143
 144
 145 /*
 146  * The current time
 147  * wall_to_monotonic is what we need to add to xtime (or xtime corrected
 148  * for sub jiffie times) to get to monotonic time.  Monotonic is pegged
 149  * at zero at system boot time, so wall_to_monotonic will be negative,
 150  * however, we will ALWAYS keep the tv_nsec part positive so we can use
 151  * the usual normalization.
 152  *
 153  * wall_to_monotonic is moved after resume from suspend for the monotonic
 154  * time not to jump. We need to add total_sleep_time to wall_to_monotonic
 155  * to get the real boot based time offset.
 156  *
 157  * - wall_to_monotonic is no longer the boot time, getboottime must be
 158  * used instead.
 159  */
 160 static struct timespec xtime __attribute__ ((aligned (16)));
 161 static struct timespec wall_to_monotonic __attribute__ ((aligned (16)));
 162 static struct timespec total_sleep_time;
 163
 164 /*
 165  * The raw monotonic time for the CLOCK_MONOTONIC_RAW posix clock.
 166  */
 167 static struct timespec raw_time;
 168
 169 /* flag for if timekeeping is suspended */
 170 int __read_mostly timekeeping_suspended;
 171
 172 /* must hold xtime_lock */
 173 void timekeeping_leap_insert(int leapsecond)
 174 {
 175         xtime.tv_sec += leapsecond;
 176         wall_to_monotonic.tv_sec -= leapsecond;
 177         update_vsyscall(&xtime, &wall_to_monotonic, timekeeper.clock,
 178                         timekeeper.mult);
 179 }
 180
 181 /**
 182  * timekeeping_forward_now - update clock to the current time
 183  *
 184  * Forward the current clock to update its state since the last call to
 185  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
 186  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
 187  */
 188 static void timekeeping_forward_now(void)
 189 {
 190         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
 191         struct clocksource *clock;
 192         s64 nsec;
 193
 194         clock = timekeeper.clock;
 195         cycle_now = clock->read(clock);
 196         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
 197         clock->cycle_last = cycle_now;
 198
 199         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, timekeeper.mult,
 200                                   timekeeper.shift);
 201
 202         /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
 203         nsec += arch_gettimeoffset();
 204
 205         timespec_add_ns(&xtime, nsec);
 206
 207         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
 208         timespec_add_ns(&raw_time, nsec);
 209 }
 210
 211 /**
 212  * getnstimeofday - Returns the time of day in a timespec
 213  * @ts:         pointer to the timespec to be set
 214  *
 215  * Returns the time of day in a timespec.
 216  */
 217 void getnstimeofday(struct timespec *ts)
 218 {
 219         unsigned long seq;
 220         s64 nsecs;
 221
 222         WARN_ON(timekeeping_suspended);
 223
 224         do {
 225                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 226
 227                 *ts = xtime;
 228                 nsecs = timekeeping_get_ns();
 229
 230                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
 231                 nsecs += arch_gettimeoffset();
 232
 233         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 234
 235         timespec_add_ns(ts, nsecs);
 236 }
 237
 238 EXPORT_SYMBOL(getnstimeofday);
 239
 240 ktime_t ktime_get(void)
 241 {
 242         unsigned int seq;
 243         s64 secs, nsecs;
 244
 245         WARN_ON(timekeeping_suspended);
 246
 247         do {
 248                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 249                 secs = xtime.tv_sec + wall_to_monotonic.tv_sec;
 250                 nsecs = xtime.tv_nsec + wall_to_monotonic.tv_nsec;
 251                 nsecs += timekeeping_get_ns();
 252
 253         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 254         /*
 255          * Use ktime_set/ktime_add_ns to create a proper ktime on
 256          * 32-bit architectures without CONFIG_KTIME_SCALAR.
 257          */
 258         return ktime_add_ns(ktime_set(secs, 0), nsecs);
 259 }
 260 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
 261
 262 /**
 263  * ktime_get_ts - get the monotonic clock in timespec format
 264  * @ts:         pointer to timespec variable
 265  *
 266  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
 267  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
 268  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
 269  */
 270 void ktime_get_ts(struct timespec *ts)
 271 {
 272         struct timespec tomono;
 273         unsigned int seq;
 274         s64 nsecs;
 275
 276         WARN_ON(timekeeping_suspended);
 277
 278         do {
 279                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 280                 *ts = xtime;
 281                 tomono = wall_to_monotonic;
 282                 nsecs = timekeeping_get_ns();
 283
 284         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 285
 286         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec,
 287                                 ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec + nsecs);
 288 }
 289 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts);
 290
 291 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
 292
 293 /**
 294  * getnstime_raw_and_real - get day and raw monotonic time in timespec format
 295  * @ts_raw:     pointer to the timespec to be set to raw monotonic time
 296  * @ts_real:    pointer to the timespec to be set to the time of day
 297  *
 298  * This function reads both the time of day and raw monotonic time at the
 299  * same time atomically and stores the resulting timestamps in timespec
 300  * format.
 301  */
 302 void getnstime_raw_and_real(struct timespec *ts_raw, struct timespec *ts_real)
 303 {
 304         unsigned long seq;
 305         s64 nsecs_raw, nsecs_real;
 306
 307         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
 308
 309         do {
 310                 u32 arch_offset;
 311
 312                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 313
 314                 *ts_raw = raw_time;
 315                 *ts_real = xtime;
 316
 317                 nsecs_raw = timekeeping_get_ns_raw();
 318                 nsecs_real = timekeeping_get_ns();
 319
 320                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
 321                 arch_offset = arch_gettimeoffset();
 322                 nsecs_raw += arch_offset;
 323                 nsecs_real += arch_offset;
 324
 325         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 326
 327         timespec_add_ns(ts_raw, nsecs_raw);
 328         timespec_add_ns(ts_real, nsecs_real);
 329 }
 330 EXPORT_SYMBOL(getnstime_raw_and_real);
 331
 332 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */
 333
 334 /**
 335  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
 336  * @tv:         pointer to the timeval to be set
 337  *
 338  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
 339  */
 340 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
 341 {
 342         struct timespec now;
 343
 344         getnstimeofday(&now);
 345         tv->tv_sec = now.tv_sec;
 346         tv->tv_usec = now.tv_nsec/1000;
 347 }
 348
 349 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
 350 /**
 351  * do_settimeofday - Sets the time of day
 352  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the new time
 353  *
 354  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
 355  */
 356 int do_settimeofday(const struct timespec *tv)
 357 {
 358         struct timespec ts_delta;
 359         unsigned long flags;
 360
 361         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
 362                 return -EINVAL;
 363
 364         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 365
 366         timekeeping_forward_now();
 367
 368         ts_delta.tv_sec = tv->tv_sec - xtime.tv_sec;
 369         ts_delta.tv_nsec = tv->tv_nsec - xtime.tv_nsec;
 370         wall_to_monotonic = timespec_sub(wall_to_monotonic, ts_delta);
 371
 372         xtime = *tv;
 373
 374         timekeeper.ntp_error = 0;
 375         ntp_clear();
 376
 377         update_vsyscall(&xtime, &wall_to_monotonic, timekeeper.clock,
 378                                 timekeeper.mult);
 379
 380         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 381
 382         /* signal hrtimers about time change */
 383         clock_was_set();
 384
 385         return 0;
 386 }
 387
 388 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
 389
 390
 391 /**
 392  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
 393  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the offset
 394  *
 395  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
 396  */
 397 int timekeeping_inject_offset(struct timespec *ts)
 398 {
 399         unsigned long flags;
 400
 401         if ((unsigned long)ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
 402                 return -EINVAL;
 403
 404         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 405
 406         timekeeping_forward_now();
 407
 408         xtime = timespec_add(xtime, *ts);
 409         wall_to_monotonic = timespec_sub(wall_to_monotonic, *ts);
 410
 411         timekeeper.ntp_error = 0;
 412         ntp_clear();
 413
 414         update_vsyscall(&xtime, &wall_to_monotonic, timekeeper.clock,
 415                                 timekeeper.mult);
 416
 417         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 418
 419         /* signal hrtimers about time change */
 420         clock_was_set();
 421
 422         return 0;
 423 }
 424 EXPORT_SYMBOL(timekeeping_inject_offset);
 425
 426 /**
 427  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
 428  *
 429  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
 430  */
 431 static int change_clocksource(void *data)
 432 {
 433         struct clocksource *new, *old;
 434
 435         new = (struct clocksource *) data;
 436
 437         timekeeping_forward_now();
 438         if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
 439                 old = timekeeper.clock;
 440                 timekeeper_setup_internals(new);
 441                 if (old->disable)
 442                         old->disable(old);
 443         }
 444         return 0;
 445 }
 446
 447 /**
 448  * timekeeping_notify - Install a new clock source
 449  * @clock:              pointer to the clock source
 450  *
 451  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
 452  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
 453  */
 454 void timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
 455 {
 456         if (timekeeper.clock == clock)
 457                 return;
 458         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
 459         tick_clock_notify();
 460 }
 461
 462 /**
 463  * ktime_get_real - get the real (wall-) time in ktime_t format
 464  *
 465  * returns the time in ktime_t format
 466  */
 467 ktime_t ktime_get_real(void)
 468 {
 469         struct timespec now;
 470
 471         getnstimeofday(&now);
 472
 473         return timespec_to_ktime(now);
 474 }
 475 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real);
 476
 477 /**
 478  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
 479  * @ts:         pointer to the timespec to be set
 480  *
 481  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
 482  */
 483 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
 484 {
 485         unsigned long seq;
 486         s64 nsecs;
 487
 488         do {
 489                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 490                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw();
 491                 *ts = raw_time;
 492
 493         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 494
 495         timespec_add_ns(ts, nsecs);
 496 }
 497 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
 498
 499
 500 /**
 501  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
 502  */
 503 int timekeeping_valid_for_hres(void)
 504 {
 505         unsigned long seq;
 506         int ret;
 507
 508         do {
 509                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 510
 511                 ret = timekeeper.clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
 512
 513         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 514
 515         return ret;
 516 }
 517
 518 /**
 519  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
 520  *
 521  * Caller must observe xtime_lock via read_seqbegin/read_seqretry to
 522  * ensure that the clocksource does not change!
 523  */
 524 u64 timekeeping_max_deferment(void)
 525 {
 526         return timekeeper.clock->max_idle_ns;
 527 }
 528
 529 /**
 530  * read_persistent_clock -  Return time from the persistent clock.
 531  *
 532  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
 533  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
 534  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
 535  *
 536  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
 537  */
 538 void __attribute__((weak)) read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 539 {
 540         ts->tv_sec = 0;
 541         ts->tv_nsec = 0;
 542 }
 543
 544 /**
 545  * read_boot_clock -  Return time of the system start.
 546  *
 547  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
 548  * Function to read the exact time the system has been started.
 549  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
 550  *
 551  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
 552  */
 553 void __attribute__((weak)) read_boot_clock(struct timespec *ts)
 554 {
 555         ts->tv_sec = 0;
 556         ts->tv_nsec = 0;
 557 }
 558
 559 /*
 560  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
 561  */
 562 void __init timekeeping_init(void)
 563 {
 564         struct clocksource *clock;
 565         unsigned long flags;
 566         struct timespec now, boot;
 567
 568         read_persistent_clock(&now);
 569         read_boot_clock(&boot);
 570
 571         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 572
 573         ntp_init();
 574
 575         clock = clocksource_default_clock();
 576         if (clock->enable)
 577                 clock->enable(clock);
 578         timekeeper_setup_internals(clock);
 579
 580         xtime.tv_sec = now.tv_sec;
 581         xtime.tv_nsec = now.tv_nsec;
 582         raw_time.tv_sec = 0;
 583         raw_time.tv_nsec = 0;
 584         if (boot.tv_sec == 0 && boot.tv_nsec == 0) {
 585                 boot.tv_sec = xtime.tv_sec;
 586                 boot.tv_nsec = xtime.tv_nsec;
 587         }
 588         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 589                                 -boot.tv_sec, -boot.tv_nsec);
 590         total_sleep_time.tv_sec = 0;
 591         total_sleep_time.tv_nsec = 0;
 592         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 593 }
 594
 595 /* time in seconds when suspend began */
 596 static struct timespec timekeeping_suspend_time;
 597
 598 /**
 599  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
 600  * @dev:        unused
 601  *
 602  * This is for the generic clocksource timekeeping.
 603  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
 604  * still managed by arch specific suspend/resume code.
 605  */
 606 static int timekeeping_resume(struct sys_device *dev)
 607 {
 608         unsigned long flags;
 609         struct timespec ts;
 610
 611         read_persistent_clock(&ts);
 612
 613         clocksource_resume();
 614
 615         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 616
 617         if (timespec_compare(&ts, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
 618                 ts = timespec_sub(ts, timekeeping_suspend_time);
 619                 xtime = timespec_add(xtime, ts);
 620                 wall_to_monotonic = timespec_sub(wall_to_monotonic, ts);
 621                 total_sleep_time = timespec_add(total_sleep_time, ts);
 622         }
 623         /* re-base the last cycle value */
 624         timekeeper.clock->cycle_last = timekeeper.clock->read(timekeeper.clock);
 625         timekeeper.ntp_error = 0;
 626         timekeeping_suspended = 0;
 627         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 628
 629         touch_softlockup_watchdog();
 630
 631         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
 632
 633         /* Resume hrtimers */
 634         hres_timers_resume();
 635
 636         return 0;
 637 }
 638
 639 static int timekeeping_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 640 {
 641         unsigned long flags;
 642
 643         read_persistent_clock(&timekeeping_suspend_time);
 644
 645         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 646         timekeeping_forward_now();
 647         timekeeping_suspended = 1;
 648         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 649
 650         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
 651         clocksource_suspend();
 652
 653         return 0;
 654 }
 655
 656 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
 657 static struct sysdev_class timekeeping_sysclass = {
 658         .name           = "timekeeping",
 659         .resume         = timekeeping_resume,
 660         .suspend        = timekeeping_suspend,
 661 };
 662
 663 static struct sys_device device_timer = {
 664         .id             = 0,
 665         .cls            = &timekeeping_sysclass,
 666 };
 667
 668 static int __init timekeeping_init_device(void)
 669 {
 670         int error = sysdev_class_register(&timekeeping_sysclass);
 671         if (!error)
 672                 error = sysdev_register(&device_timer);
 673         return error;
 674 }
 675
 676 device_initcall(timekeeping_init_device);
 677
 678 /*
 679  * If the error is already larger, we look ahead even further
 680  * to compensate for late or lost adjustments.
 681  */
 682 static __always_inline int timekeeping_bigadjust(s64 error, s64 *interval,
 683                                                  s64 *offset)
 684 {
 685         s64 tick_error, i;
 686         u32 look_ahead, adj;
 687         s32 error2, mult;
 688
 689         /*
 690          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
 691          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
 692          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
 693          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
 694          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
 695          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
 696          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
 697          */
 698         error2 = timekeeper.ntp_error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
 699         error2 = abs(error2);
 700         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
 701                 error2 >>= 2;
 702
 703         /*
 704          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
 705          * remove the single look ahead already included in the error.
 706          */
 707         tick_error = tick_length >> (timekeeper.ntp_error_shift + 1);
 708         tick_error -= timekeeper.xtime_interval >> 1;
 709         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
 710
 711         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
 712         i = *interval;
 713         mult = 1;
 714         if (error < 0) {
 715                 error = -error;
 716                 *interval = -*interval;
 717                 *offset = -*offset;
 718                 mult = -1;
 719         }
 720         for (adj = 0; error > i; adj++)
 721                 error >>= 1;
 722
 723         *interval <<= adj;
 724         *offset <<= adj;
 725         return mult << adj;
 726 }
 727
 728 /*
 729  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
 730  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
 731  * for other values we can do a bit more work.
 732  */
 733 static void timekeeping_adjust(s64 offset)
 734 {
 735         s64 error, interval = timekeeper.cycle_interval;
 736         int adj;
 737
 738         error = timekeeper.ntp_error >> (timekeeper.ntp_error_shift - 1);
 739         if (error > interval) {
 740                 error >>= 2;
 741                 if (likely(error <= interval))
 742                         adj = 1;
 743                 else
 744                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
 745         } else if (error < -interval) {
 746                 error >>= 2;
 747                 if (likely(error >= -interval)) {
 748                         adj = -1;
 749                         interval = -interval;
 750                         offset = -offset;
 751                 } else
 752                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
 753         } else
 754                 return;
 755
 756         timekeeper.mult += adj;
 757         timekeeper.xtime_interval += interval;
 758         timekeeper.xtime_nsec -= offset;
 759         timekeeper.ntp_error -= (interval - offset) <<
 760                                 timekeeper.ntp_error_shift;
 761 }
 762
 763
 764 /**
 765  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
 766  *
 767  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
 768  * into a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
 769  * loop.
 770  *
 771  * Returns the unconsumed cycles.
 772  */
 773 static cycle_t logarithmic_accumulation(cycle_t offset, int shift)
 774 {
 775         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << timekeeper.shift;
 776         u64 raw_nsecs;
 777
 778         /* If the offset is smaller then a shifted interval, do nothing */
 779         if (offset < timekeeper.cycle_interval<<shift)
 780                 return offset;
 781
 782         /* Accumulate one shifted interval */
 783         offset -= timekeeper.cycle_interval << shift;
 784         timekeeper.clock->cycle_last += timekeeper.cycle_interval << shift;
 785
 786         timekeeper.xtime_nsec += timekeeper.xtime_interval << shift;
 787         while (timekeeper.xtime_nsec >= nsecps) {
 788                 timekeeper.xtime_nsec -= nsecps;
 789                 xtime.tv_sec++;
 790                 second_overflow();
 791         }
 792
 793         /* Accumulate raw time */
 794         raw_nsecs = timekeeper.raw_interval << shift;
 795         raw_nsecs += raw_time.tv_nsec;
 796         if (raw_nsecs >= NSEC_PER_SEC) {
 797                 u64 raw_secs = raw_nsecs;
 798                 raw_nsecs = do_div(raw_secs, NSEC_PER_SEC);
 799                 raw_time.tv_sec += raw_secs;
 800         }
 801         raw_time.tv_nsec = raw_nsecs;
 802
 803         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
 804         timekeeper.ntp_error += tick_length << shift;
 805         timekeeper.ntp_error -=
 806             (timekeeper.xtime_interval + timekeeper.xtime_remainder) <<
 807                                 (timekeeper.ntp_error_shift + shift);
 808
 809         return offset;
 810 }
 811
 812
 813 /**
 814  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
 815  *
 816  * Called from the timer interrupt, must hold a write on xtime_lock.
 817  */
 818 static void update_wall_time(void)
 819 {
 820         struct clocksource *clock;
 821         cycle_t offset;
 822         int shift = 0, maxshift;
 823
 824         /* Make sure we're fully resumed: */
 825         if (unlikely(timekeeping_suspended))
 826                 return;
 827
 828         clock = timekeeper.clock;
 829
 830 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
 831         offset = timekeeper.cycle_interval;
 832 #else
 833         offset = (clock->read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
 834 #endif
 835         timekeeper.xtime_nsec = (s64)xtime.tv_nsec << timekeeper.shift;
 836
 837         /*
 838          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
 839          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
 840          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
 841          * that is smaller then the offset. We then accumulate that
 842          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
 843          * doubled multiple.
 844          */
 845         shift = ilog2(offset) - ilog2(timekeeper.cycle_interval);
 846         shift = max(0, shift);
 847         /* Bound shift to one less then what overflows tick_length */
 848         maxshift = (8*sizeof(tick_length) - (ilog2(tick_length)+1)) - 1;
 849         shift = min(shift, maxshift);
 850         while (offset >= timekeeper.cycle_interval) {
 851                 offset = logarithmic_accumulation(offset, shift);
 852                 if(offset < timekeeper.cycle_interval<<shift)
 853                         shift--;
 854         }
 855
 856         /* correct the clock when NTP error is too big */
 857         timekeeping_adjust(offset);
 858
 859         /*
 860          * Since in the loop above, we accumulate any amount of time
 861          * in xtime_nsec over a second into xtime.tv_sec, its possible for
 862          * xtime_nsec to be fairly small after the loop. Further, if we're
 863          * slightly speeding the clocksource up in timekeeping_adjust(),
 864          * its possible the required corrective factor to xtime_nsec could
 865          * cause it to underflow.
 866          *
 867          * Now, we cannot simply roll the accumulated second back, since
 868          * the NTP subsystem has been notified via second_overflow. So
 869          * instead we push xtime_nsec forward by the amount we underflowed,
 870          * and add that amount into the error.
 871          *
 872          * We'll correct this error next time through this function, when
 873          * xtime_nsec is not as small.
 874          */
 875         if (unlikely((s64)timekeeper.xtime_nsec < 0)) {
 876                 s64 neg = -(s64)timekeeper.xtime_nsec;
 877                 timekeeper.xtime_nsec = 0;
 878                 timekeeper.ntp_error += neg << timekeeper.ntp_error_shift;
 879         }
 880
 881
 882         /*
 883          * Store full nanoseconds into xtime after rounding it up and
 884          * add the remainder to the error difference.
 885          */
 886         xtime.tv_nsec = ((s64) timekeeper.xtime_nsec >> timekeeper.shift) + 1;
 887         timekeeper.xtime_nsec -= (s64) xtime.tv_nsec << timekeeper.shift;
 888         timekeeper.ntp_error += timekeeper.xtime_nsec <<
 889                                 timekeeper.ntp_error_shift;
 890
 891         /*
 892          * Finally, make sure that after the rounding
 893          * xtime.tv_nsec isn't larger then NSEC_PER_SEC
 894          */
 895         if (unlikely(xtime.tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)) {
 896                 xtime.tv_nsec -= NSEC_PER_SEC;
 897                 xtime.tv_sec++;
 898                 second_overflow();
 899         }
 900
 901         /* check to see if there is a new clocksource to use */
 902         update_vsyscall(&xtime, &wall_to_monotonic, timekeeper.clock,
 903                                 timekeeper.mult);
 904 }
 905
 906 /**
 907  * getboottime - Return the real time of system boot.
 908  * @ts:         pointer to the timespec to be set
 909  *
 910  * Returns the wall-time of boot in a timespec.
 911  *
 912  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
 913  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
 914  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
 915  * you get the right time here).
 916  */
 917 void getboottime(struct timespec *ts)
 918 {
 919         struct timespec boottime = {
 920                 .tv_sec = wall_to_monotonic.tv_sec + total_sleep_time.tv_sec,
 921                 .tv_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + total_sleep_time.tv_nsec
 922         };
 923
 924         set_normalized_timespec(ts, -boottime.tv_sec, -boottime.tv_nsec);
 925 }
 926 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime);
 927
 928
 929 /**
 930  * get_monotonic_boottime - Returns monotonic time since boot
 931  * @ts:         pointer to the timespec to be set
 932  *
 933  * Returns the monotonic time since boot in a timespec.
 934  *
 935  * This is similar to CLOCK_MONTONIC/ktime_get_ts, but also
 936  * includes the time spent in suspend.
 937  */
 938 void get_monotonic_boottime(struct timespec *ts)
 939 {
 940         struct timespec tomono, sleep;
 941         unsigned int seq;
 942         s64 nsecs;
 943
 944         WARN_ON(timekeeping_suspended);
 945
 946         do {
 947                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 948                 *ts = xtime;
 949                 tomono = wall_to_monotonic;
 950                 sleep = total_sleep_time;
 951                 nsecs = timekeeping_get_ns();
 952
 953         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 954
 955         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec + sleep.tv_sec,
 956                         ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec + sleep.tv_nsec + nsecs);
 957 }
 958 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_monotonic_boottime);
 959
 960 /**
 961  * ktime_get_boottime - Returns monotonic time since boot in a ktime
 962  *
 963  * Returns the monotonic time since boot in a ktime
 964  *
 965  * This is similar to CLOCK_MONTONIC/ktime_get, but also
 966  * includes the time spent in suspend.
 967  */
 968 ktime_t ktime_get_boottime(void)
 969 {
 970         struct timespec ts;
 971
 972         get_monotonic_boottime(&ts);
 973         return timespec_to_ktime(ts);
 974 }
 975 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_boottime);
 976
 977 /**
 978  * monotonic_to_bootbased - Convert the monotonic time to boot based.
 979  * @ts:         pointer to the timespec to be converted
 980  */
 981 void monotonic_to_bootbased(struct timespec *ts)
 982 {
 983         *ts = timespec_add(*ts, total_sleep_time);
 984 }
 985 EXPORT_SYMBOL_GPL(monotonic_to_bootbased);
 986
 987 unsigned long get_seconds(void)
 988 {
 989         return xtime.tv_sec;
 990 }
 991 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
 992
 993 struct timespec __current_kernel_time(void)
 994 {
 995         return xtime;
 996 }
 997
 998 struct timespec current_kernel_time(void)
 999 {
1000         struct timespec now;
1001         unsigned long seq;
1002
1003         do {
1004                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
1005
1006                 now = xtime;
1007         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
1008
1009         return now;
1010 }
1011 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);
1012
1013 struct timespec get_monotonic_coarse(void)
1014 {
1015         struct timespec now, mono;
1016         unsigned long seq;
1017
1018         do {
1019                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
1020
1021                 now = xtime;
1022                 mono = wall_to_monotonic;
1023         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
1024
1025         set_normalized_timespec(&now, now.tv_sec + mono.tv_sec,
1026                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
1027         return now;
1028 }
1029
1030 /*
1031  * The 64-bit jiffies value is not atomic - you MUST NOT read it
1032  * without sampling the sequence number in xtime_lock.
1033  * jiffies is defined in the linker script...
1034  */
1035 void do_timer(unsigned long ticks)
1036 {
1037         jiffies_64 += ticks;
1038         update_wall_time();
1039         calc_global_load(ticks);
1040 }
1041
1042 /**
1043  * get_xtime_and_monotonic_and_sleep_offset() - get xtime, wall_to_monotonic,
1044  *    and sleep offsets.
1045  * @xtim:       pointer to timespec to be set with xtime
1046  * @wtom:       pointer to timespec to be set with wall_to_monotonic
1047  * @sleep:      pointer to timespec to be set with time in suspend
1048  */
1049 void get_xtime_and_monotonic_and_sleep_offset(struct timespec *xtim,
1050                                 struct timespec *wtom, struct timespec *sleep)
1051 {
1052         unsigned long seq;
1053
1054         do {
1055                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
1056                 *xtim = xtime;
1057                 *wtom = wall_to_monotonic;
1058                 *sleep = total_sleep_time;
1059         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
1060 }
1061
1062 /**
1063  * xtime_update() - advances the timekeeping infrastructure
1064  * @ticks:      number of ticks, that have elapsed since the last call.
1065  *
1066  * Must be called with interrupts disabled.
1067  */
1068 void xtime_update(unsigned long ticks)
1069 {
1070         write_seqlock(&xtime_lock);
1071         do_timer(ticks);
1072         write_sequnlock(&xtime_lock);
1073 }