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(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  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
 392  *
 393  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
 394  */
 395 static int change_clocksource(void *data)
 396 {
 397         struct clocksource *new, *old;
 398
 399         new = (struct clocksource *) data;
 400
 401         timekeeping_forward_now();
 402         if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
 403                 old = timekeeper.clock;
 404                 timekeeper_setup_internals(new);
 405                 if (old->disable)
 406                         old->disable(old);
 407         }
 408         return 0;
 409 }
 410
 411 /**
 412  * timekeeping_notify - Install a new clock source
 413  * @clock:              pointer to the clock source
 414  *
 415  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
 416  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
 417  */
 418 void timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
 419 {
 420         if (timekeeper.clock == clock)
 421                 return;
 422         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
 423         tick_clock_notify();
 424 }
 425
 426 /**
 427  * ktime_get_real - get the real (wall-) time in ktime_t format
 428  *
 429  * returns the time in ktime_t format
 430  */
 431 ktime_t ktime_get_real(void)
 432 {
 433         struct timespec now;
 434
 435         getnstimeofday(&now);
 436
 437         return timespec_to_ktime(now);
 438 }
 439 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real);
 440
 441 /**
 442  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
 443  * @ts:         pointer to the timespec to be set
 444  *
 445  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
 446  */
 447 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
 448 {
 449         unsigned long seq;
 450         s64 nsecs;
 451
 452         do {
 453                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 454                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw();
 455                 *ts = raw_time;
 456
 457         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 458
 459         timespec_add_ns(ts, nsecs);
 460 }
 461 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
 462
 463
 464 /**
 465  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
 466  */
 467 int timekeeping_valid_for_hres(void)
 468 {
 469         unsigned long seq;
 470         int ret;
 471
 472         do {
 473                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 474
 475                 ret = timekeeper.clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
 476
 477         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 478
 479         return ret;
 480 }
 481
 482 /**
 483  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
 484  *
 485  * Caller must observe xtime_lock via read_seqbegin/read_seqretry to
 486  * ensure that the clocksource does not change!
 487  */
 488 u64 timekeeping_max_deferment(void)
 489 {
 490         return timekeeper.clock->max_idle_ns;
 491 }
 492
 493 /**
 494  * read_persistent_clock -  Return time from the persistent clock.
 495  *
 496  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
 497  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
 498  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
 499  *
 500  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
 501  */
 502 void __attribute__((weak)) read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 503 {
 504         ts->tv_sec = 0;
 505         ts->tv_nsec = 0;
 506 }
 507
 508 /**
 509  * read_boot_clock -  Return time of the system start.
 510  *
 511  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
 512  * Function to read the exact time the system has been started.
 513  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
 514  *
 515  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
 516  */
 517 void __attribute__((weak)) read_boot_clock(struct timespec *ts)
 518 {
 519         ts->tv_sec = 0;
 520         ts->tv_nsec = 0;
 521 }
 522
 523 /*
 524  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
 525  */
 526 void __init timekeeping_init(void)
 527 {
 528         struct clocksource *clock;
 529         unsigned long flags;
 530         struct timespec now, boot;
 531
 532         read_persistent_clock(&now);
 533         read_boot_clock(&boot);
 534
 535         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 536
 537         ntp_init();
 538
 539         clock = clocksource_default_clock();
 540         if (clock->enable)
 541                 clock->enable(clock);
 542         timekeeper_setup_internals(clock);
 543
 544         xtime.tv_sec = now.tv_sec;
 545         xtime.tv_nsec = now.tv_nsec;
 546         raw_time.tv_sec = 0;
 547         raw_time.tv_nsec = 0;
 548         if (boot.tv_sec == 0 && boot.tv_nsec == 0) {
 549                 boot.tv_sec = xtime.tv_sec;
 550                 boot.tv_nsec = xtime.tv_nsec;
 551         }
 552         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 553                                 -boot.tv_sec, -boot.tv_nsec);
 554         total_sleep_time.tv_sec = 0;
 555         total_sleep_time.tv_nsec = 0;
 556         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 557 }
 558
 559 /* time in seconds when suspend began */
 560 static struct timespec timekeeping_suspend_time;
 561
 562 /**
 563  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
 564  * @dev:        unused
 565  *
 566  * This is for the generic clocksource timekeeping.
 567  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
 568  * still managed by arch specific suspend/resume code.
 569  */
 570 static int timekeeping_resume(struct sys_device *dev)
 571 {
 572         unsigned long flags;
 573         struct timespec ts;
 574
 575         read_persistent_clock(&ts);
 576
 577         clocksource_resume();
 578
 579         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 580
 581         if (timespec_compare(&ts, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
 582                 ts = timespec_sub(ts, timekeeping_suspend_time);
 583                 xtime = timespec_add(xtime, ts);
 584                 wall_to_monotonic = timespec_sub(wall_to_monotonic, ts);
 585                 total_sleep_time = timespec_add(total_sleep_time, ts);
 586         }
 587         /* re-base the last cycle value */
 588         timekeeper.clock->cycle_last = timekeeper.clock->read(timekeeper.clock);
 589         timekeeper.ntp_error = 0;
 590         timekeeping_suspended = 0;
 591         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 592
 593         touch_softlockup_watchdog();
 594
 595         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
 596
 597         /* Resume hrtimers */
 598         hres_timers_resume();
 599
 600         return 0;
 601 }
 602
 603 static int timekeeping_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 604 {
 605         unsigned long flags;
 606
 607         read_persistent_clock(&timekeeping_suspend_time);
 608
 609         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 610         timekeeping_forward_now();
 611         timekeeping_suspended = 1;
 612         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 613
 614         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
 615         clocksource_suspend();
 616
 617         return 0;
 618 }
 619
 620 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
 621 static struct sysdev_class timekeeping_sysclass = {
 622         .name           = "timekeeping",
 623         .resume         = timekeeping_resume,
 624         .suspend        = timekeeping_suspend,
 625 };
 626
 627 static struct sys_device device_timer = {
 628         .id             = 0,
 629         .cls            = &timekeeping_sysclass,
 630 };
 631
 632 static int __init timekeeping_init_device(void)
 633 {
 634         int error = sysdev_class_register(&timekeeping_sysclass);
 635         if (!error)
 636                 error = sysdev_register(&device_timer);
 637         return error;
 638 }
 639
 640 device_initcall(timekeeping_init_device);
 641
 642 /*
 643  * If the error is already larger, we look ahead even further
 644  * to compensate for late or lost adjustments.
 645  */
 646 static __always_inline int timekeeping_bigadjust(s64 error, s64 *interval,
 647                                                  s64 *offset)
 648 {
 649         s64 tick_error, i;
 650         u32 look_ahead, adj;
 651         s32 error2, mult;
 652
 653         /*
 654          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
 655          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
 656          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
 657          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
 658          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
 659          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
 660          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
 661          */
 662         error2 = timekeeper.ntp_error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
 663         error2 = abs(error2);
 664         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
 665                 error2 >>= 2;
 666
 667         /*
 668          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
 669          * remove the single look ahead already included in the error.
 670          */
 671         tick_error = tick_length >> (timekeeper.ntp_error_shift + 1);
 672         tick_error -= timekeeper.xtime_interval >> 1;
 673         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
 674
 675         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
 676         i = *interval;
 677         mult = 1;
 678         if (error < 0) {
 679                 error = -error;
 680                 *interval = -*interval;
 681                 *offset = -*offset;
 682                 mult = -1;
 683         }
 684         for (adj = 0; error > i; adj++)
 685                 error >>= 1;
 686
 687         *interval <<= adj;
 688         *offset <<= adj;
 689         return mult << adj;
 690 }
 691
 692 /*
 693  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
 694  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
 695  * for other values we can do a bit more work.
 696  */
 697 static void timekeeping_adjust(s64 offset)
 698 {
 699         s64 error, interval = timekeeper.cycle_interval;
 700         int adj;
 701
 702         error = timekeeper.ntp_error >> (timekeeper.ntp_error_shift - 1);
 703         if (error > interval) {
 704                 error >>= 2;
 705                 if (likely(error <= interval))
 706                         adj = 1;
 707                 else
 708                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
 709         } else if (error < -interval) {
 710                 error >>= 2;
 711                 if (likely(error >= -interval)) {
 712                         adj = -1;
 713                         interval = -interval;
 714                         offset = -offset;
 715                 } else
 716                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
 717         } else
 718                 return;
 719
 720         timekeeper.mult += adj;
 721         timekeeper.xtime_interval += interval;
 722         timekeeper.xtime_nsec -= offset;
 723         timekeeper.ntp_error -= (interval - offset) <<
 724                                 timekeeper.ntp_error_shift;
 725 }
 726
 727
 728 /**
 729  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
 730  *
 731  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
 732  * into a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
 733  * loop.
 734  *
 735  * Returns the unconsumed cycles.
 736  */
 737 static cycle_t logarithmic_accumulation(cycle_t offset, int shift)
 738 {
 739         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << timekeeper.shift;
 740         u64 raw_nsecs;
 741
 742         /* If the offset is smaller then a shifted interval, do nothing */
 743         if (offset < timekeeper.cycle_interval<<shift)
 744                 return offset;
 745
 746         /* Accumulate one shifted interval */
 747         offset -= timekeeper.cycle_interval << shift;
 748         timekeeper.clock->cycle_last += timekeeper.cycle_interval << shift;
 749
 750         timekeeper.xtime_nsec += timekeeper.xtime_interval << shift;
 751         while (timekeeper.xtime_nsec >= nsecps) {
 752                 timekeeper.xtime_nsec -= nsecps;
 753                 xtime.tv_sec++;
 754                 second_overflow();
 755         }
 756
 757         /* Accumulate raw time */
 758         raw_nsecs = timekeeper.raw_interval << shift;
 759         raw_nsecs += raw_time.tv_nsec;
 760         if (raw_nsecs >= NSEC_PER_SEC) {
 761                 u64 raw_secs = raw_nsecs;
 762                 raw_nsecs = do_div(raw_secs, NSEC_PER_SEC);
 763                 raw_time.tv_sec += raw_secs;
 764         }
 765         raw_time.tv_nsec = raw_nsecs;
 766
 767         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
 768         timekeeper.ntp_error += tick_length << shift;
 769         timekeeper.ntp_error -=
 770             (timekeeper.xtime_interval + timekeeper.xtime_remainder) <<
 771                                 (timekeeper.ntp_error_shift + shift);
 772
 773         return offset;
 774 }
 775
 776
 777 /**
 778  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
 779  *
 780  * Called from the timer interrupt, must hold a write on xtime_lock.
 781  */
 782 void update_wall_time(void)
 783 {
 784         struct clocksource *clock;
 785         cycle_t offset;
 786         int shift = 0, maxshift;
 787
 788         /* Make sure we're fully resumed: */
 789         if (unlikely(timekeeping_suspended))
 790                 return;
 791
 792         clock = timekeeper.clock;
 793
 794 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
 795         offset = timekeeper.cycle_interval;
 796 #else
 797         offset = (clock->read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
 798 #endif
 799         timekeeper.xtime_nsec = (s64)xtime.tv_nsec << timekeeper.shift;
 800
 801         /*
 802          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
 803          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
 804          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
 805          * that is smaller then the offset. We then accumulate that
 806          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
 807          * doubled multiple.
 808          */
 809         shift = ilog2(offset) - ilog2(timekeeper.cycle_interval);
 810         shift = max(0, shift);
 811         /* Bound shift to one less then what overflows tick_length */
 812         maxshift = (8*sizeof(tick_length) - (ilog2(tick_length)+1)) - 1;
 813         shift = min(shift, maxshift);
 814         while (offset >= timekeeper.cycle_interval) {
 815                 offset = logarithmic_accumulation(offset, shift);
 816                 if(offset < timekeeper.cycle_interval<<shift)
 817                         shift--;
 818         }
 819
 820         /* correct the clock when NTP error is too big */
 821         timekeeping_adjust(offset);
 822
 823         /*
 824          * Since in the loop above, we accumulate any amount of time
 825          * in xtime_nsec over a second into xtime.tv_sec, its possible for
 826          * xtime_nsec to be fairly small after the loop. Further, if we're
 827          * slightly speeding the clocksource up in timekeeping_adjust(),
 828          * its possible the required corrective factor to xtime_nsec could
 829          * cause it to underflow.
 830          *
 831          * Now, we cannot simply roll the accumulated second back, since
 832          * the NTP subsystem has been notified via second_overflow. So
 833          * instead we push xtime_nsec forward by the amount we underflowed,
 834          * and add that amount into the error.
 835          *
 836          * We'll correct this error next time through this function, when
 837          * xtime_nsec is not as small.
 838          */
 839         if (unlikely((s64)timekeeper.xtime_nsec < 0)) {
 840                 s64 neg = -(s64)timekeeper.xtime_nsec;
 841                 timekeeper.xtime_nsec = 0;
 842                 timekeeper.ntp_error += neg << timekeeper.ntp_error_shift;
 843         }
 844
 845
 846         /*
 847          * Store full nanoseconds into xtime after rounding it up and
 848          * add the remainder to the error difference.
 849          */
 850         xtime.tv_nsec = ((s64) timekeeper.xtime_nsec >> timekeeper.shift) + 1;
 851         timekeeper.xtime_nsec -= (s64) xtime.tv_nsec << timekeeper.shift;
 852         timekeeper.ntp_error += timekeeper.xtime_nsec <<
 853                                 timekeeper.ntp_error_shift;
 854
 855         /*
 856          * Finally, make sure that after the rounding
 857          * xtime.tv_nsec isn't larger then NSEC_PER_SEC
 858          */
 859         if (unlikely(xtime.tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)) {
 860                 xtime.tv_nsec -= NSEC_PER_SEC;
 861                 xtime.tv_sec++;
 862                 second_overflow();
 863         }
 864
 865         /* check to see if there is a new clocksource to use */
 866         update_vsyscall(&xtime, &wall_to_monotonic, timekeeper.clock,
 867                                 timekeeper.mult);
 868 }
 869
 870 /**
 871  * getboottime - Return the real time of system boot.
 872  * @ts:         pointer to the timespec to be set
 873  *
 874  * Returns the time of day in a timespec.
 875  *
 876  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
 877  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
 878  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
 879  * you get the right time here).
 880  */
 881 void getboottime(struct timespec *ts)
 882 {
 883         struct timespec boottime = {
 884                 .tv_sec = wall_to_monotonic.tv_sec + total_sleep_time.tv_sec,
 885                 .tv_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + total_sleep_time.tv_nsec
 886         };
 887
 888         set_normalized_timespec(ts, -boottime.tv_sec, -boottime.tv_nsec);
 889 }
 890 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime);
 891
 892 /**
 893  * monotonic_to_bootbased - Convert the monotonic time to boot based.
 894  * @ts:         pointer to the timespec to be converted
 895  */
 896 void monotonic_to_bootbased(struct timespec *ts)
 897 {
 898         *ts = timespec_add(*ts, total_sleep_time);
 899 }
 900 EXPORT_SYMBOL_GPL(monotonic_to_bootbased);
 901
 902 unsigned long get_seconds(void)
 903 {
 904         return xtime.tv_sec;
 905 }
 906 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
 907
 908 struct timespec __current_kernel_time(void)
 909 {
 910         return xtime;
 911 }
 912
 913 struct timespec __get_wall_to_monotonic(void)
 914 {
 915         return wall_to_monotonic;
 916 }
 917
 918 struct timespec current_kernel_time(void)
 919 {
 920         struct timespec now;
 921         unsigned long seq;
 922
 923         do {
 924                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 925
 926                 now = xtime;
 927         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 928
 929         return now;
 930 }
 931 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);
 932
 933 struct timespec get_monotonic_coarse(void)
 934 {
 935         struct timespec now, mono;
 936         unsigned long seq;
 937
 938         do {
 939                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 940
 941                 now = xtime;
 942                 mono = wall_to_monotonic;
 943         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 944
 945         set_normalized_timespec(&now, now.tv_sec + mono.tv_sec,
 946                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
 947         return now;
 948 }