f63476fb0daf8b38374bfad503621b507605affc
[pandora-kernel.git] / 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/timekeeper_internal.h>
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/interrupt.h>
14 #include <linux/percpu.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/sched.h>
18 #include <linux/syscore_ops.h>
19 #include <linux/clocksource.h>
20 #include <linux/jiffies.h>
21 #include <linux/time.h>
22 #include <linux/tick.h>
23 #include <linux/stop_machine.h>
24 #include <linux/pvclock_gtod.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26
27 #include "tick-internal.h"
28 #include "ntp_internal.h"
29 #include "timekeeping_internal.h"
30
31 #define TK_CLEAR_NTP            (1 << 0)
32 #define TK_MIRROR               (1 << 1)
33 #define TK_CLOCK_WAS_SET        (1 << 2)
34
35 /*
36  * The most important data for readout fits into a single 64 byte
37  * cache line.
38  */
39 static struct {
40         seqcount_t              seq;
41         struct timekeeper       timekeeper;
42 } tk_core ____cacheline_aligned;
43
44 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(timekeeper_lock);
45 static struct timekeeper shadow_timekeeper;
46
47 /* flag for if timekeeping is suspended */
48 int __read_mostly timekeeping_suspended;
49
50 /* Flag for if there is a persistent clock on this platform */
51 bool __read_mostly persistent_clock_exist = false;
52
53 static inline void tk_normalize_xtime(struct timekeeper *tk)
54 {
55         while (tk->xtime_nsec >= ((u64)NSEC_PER_SEC << tk->shift)) {
56                 tk->xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << tk->shift;
57                 tk->xtime_sec++;
58         }
59 }
60
61 static inline struct timespec64 tk_xtime(struct timekeeper *tk)
62 {
63         struct timespec64 ts;
64
65         ts.tv_sec = tk->xtime_sec;
66         ts.tv_nsec = (long)(tk->xtime_nsec >> tk->shift);
67         return ts;
68 }
69
70 static void tk_set_xtime(struct timekeeper *tk, const struct timespec64 *ts)
71 {
72         tk->xtime_sec = ts->tv_sec;
73         tk->xtime_nsec = (u64)ts->tv_nsec << tk->shift;
74 }
75
76 static void tk_xtime_add(struct timekeeper *tk, const struct timespec64 *ts)
77 {
78         tk->xtime_sec += ts->tv_sec;
79         tk->xtime_nsec += (u64)ts->tv_nsec << tk->shift;
80         tk_normalize_xtime(tk);
81 }
82
83 static void tk_set_wall_to_mono(struct timekeeper *tk, struct timespec64 wtm)
84 {
85         struct timespec64 tmp;
86
87         /*
88          * Verify consistency of: offset_real = -wall_to_monotonic
89          * before modifying anything
90          */
91         set_normalized_timespec64(&tmp, -tk->wall_to_monotonic.tv_sec,
92                                         -tk->wall_to_monotonic.tv_nsec);
93         WARN_ON_ONCE(tk->offs_real.tv64 != timespec64_to_ktime(tmp).tv64);
94         tk->wall_to_monotonic = wtm;
95         set_normalized_timespec64(&tmp, -wtm.tv_sec, -wtm.tv_nsec);
96         tk->offs_real = timespec64_to_ktime(tmp);
97         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tk->tai_offset, 0));
98 }
99
100 static void tk_set_sleep_time(struct timekeeper *tk, struct timespec64 t)
101 {
102         /* Verify consistency before modifying */
103         WARN_ON_ONCE(tk->offs_boot.tv64 != timespec64_to_ktime(tk->total_sleep_time).tv64);
104
105         tk->total_sleep_time    = t;
106         tk->offs_boot           = timespec64_to_ktime(t);
107 }
108
109 /**
110  * tk_setup_internals - Set up internals to use clocksource clock.
111  *
112  * @tk:         The target timekeeper to setup.
113  * @clock:              Pointer to clocksource.
114  *
115  * Calculates a fixed cycle/nsec interval for a given clocksource/adjustment
116  * pair and interval request.
117  *
118  * Unless you're the timekeeping code, you should not be using this!
119  */
120 static void tk_setup_internals(struct timekeeper *tk, struct clocksource *clock)
121 {
122         cycle_t interval;
123         u64 tmp, ntpinterval;
124         struct clocksource *old_clock;
125
126         old_clock = tk->clock;
127         tk->clock = clock;
128         tk->cycle_last = clock->cycle_last = clock->read(clock);
129
130         /* Do the ns -> cycle conversion first, using original mult */
131         tmp = NTP_INTERVAL_LENGTH;
132         tmp <<= clock->shift;
133         ntpinterval = tmp;
134         tmp += clock->mult/2;
135         do_div(tmp, clock->mult);
136         if (tmp == 0)
137                 tmp = 1;
138
139         interval = (cycle_t) tmp;
140         tk->cycle_interval = interval;
141
142         /* Go back from cycles -> shifted ns */
143         tk->xtime_interval = (u64) interval * clock->mult;
144         tk->xtime_remainder = ntpinterval - tk->xtime_interval;
145         tk->raw_interval =
146                 ((u64) interval * clock->mult) >> clock->shift;
147
148          /* if changing clocks, convert xtime_nsec shift units */
149         if (old_clock) {
150                 int shift_change = clock->shift - old_clock->shift;
151                 if (shift_change < 0)
152                         tk->xtime_nsec >>= -shift_change;
153                 else
154                         tk->xtime_nsec <<= shift_change;
155         }
156         tk->shift = clock->shift;
157
158         tk->ntp_error = 0;
159         tk->ntp_error_shift = NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift;
160
161         /*
162          * The timekeeper keeps its own mult values for the currently
163          * active clocksource. These value will be adjusted via NTP
164          * to counteract clock drifting.
165          */
166         tk->mult = clock->mult;
167 }
168
169 /* Timekeeper helper functions. */
170
171 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
172 static u32 default_arch_gettimeoffset(void) { return 0; }
173 u32 (*arch_gettimeoffset)(void) = default_arch_gettimeoffset;
174 #else
175 static inline u32 arch_gettimeoffset(void) { return 0; }
176 #endif
177
178 static inline s64 timekeeping_get_ns(struct timekeeper *tk)
179 {
180         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
181         struct clocksource *clock;
182         s64 nsec;
183
184         /* read clocksource: */
185         clock = tk->clock;
186         cycle_now = clock->read(clock);
187
188         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
189         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
190
191         nsec = cycle_delta * tk->mult + tk->xtime_nsec;
192         nsec >>= tk->shift;
193
194         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
195         return nsec + arch_gettimeoffset();
196 }
197
198 static inline s64 timekeeping_get_ns_raw(struct timekeeper *tk)
199 {
200         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
201         struct clocksource *clock;
202         s64 nsec;
203
204         /* read clocksource: */
205         clock = tk->clock;
206         cycle_now = clock->read(clock);
207
208         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
209         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
210
211         /* convert delta to nanoseconds. */
212         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
213
214         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
215         return nsec + arch_gettimeoffset();
216 }
217
218 #ifdef CONFIG_GENERIC_TIME_VSYSCALL_OLD
219
220 static inline void update_vsyscall(struct timekeeper *tk)
221 {
222         struct timespec xt;
223
224         xt = tk_xtime(tk);
225         update_vsyscall_old(&xt, &tk->wall_to_monotonic, tk->clock, tk->mult);
226 }
227
228 static inline void old_vsyscall_fixup(struct timekeeper *tk)
229 {
230         s64 remainder;
231
232         /*
233         * Store only full nanoseconds into xtime_nsec after rounding
234         * it up and add the remainder to the error difference.
235         * XXX - This is necessary to avoid small 1ns inconsistnecies caused
236         * by truncating the remainder in vsyscalls. However, it causes
237         * additional work to be done in timekeeping_adjust(). Once
238         * the vsyscall implementations are converted to use xtime_nsec
239         * (shifted nanoseconds), and CONFIG_GENERIC_TIME_VSYSCALL_OLD
240         * users are removed, this can be killed.
241         */
242         remainder = tk->xtime_nsec & ((1ULL << tk->shift) - 1);
243         tk->xtime_nsec -= remainder;
244         tk->xtime_nsec += 1ULL << tk->shift;
245         tk->ntp_error += remainder << tk->ntp_error_shift;
246         tk->ntp_error -= (1ULL << tk->shift) << tk->ntp_error_shift;
247 }
248 #else
249 #define old_vsyscall_fixup(tk)
250 #endif
251
252 static RAW_NOTIFIER_HEAD(pvclock_gtod_chain);
253
254 static void update_pvclock_gtod(struct timekeeper *tk, bool was_set)
255 {
256         raw_notifier_call_chain(&pvclock_gtod_chain, was_set, tk);
257 }
258
259 /**
260  * pvclock_gtod_register_notifier - register a pvclock timedata update listener
261  */
262 int pvclock_gtod_register_notifier(struct notifier_block *nb)
263 {
264         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
265         unsigned long flags;
266         int ret;
267
268         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
269         ret = raw_notifier_chain_register(&pvclock_gtod_chain, nb);
270         update_pvclock_gtod(tk, true);
271         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
272
273         return ret;
274 }
275 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_register_notifier);
276
277 /**
278  * pvclock_gtod_unregister_notifier - unregister a pvclock
279  * timedata update listener
280  */
281 int pvclock_gtod_unregister_notifier(struct notifier_block *nb)
282 {
283         unsigned long flags;
284         int ret;
285
286         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
287         ret = raw_notifier_chain_unregister(&pvclock_gtod_chain, nb);
288         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
289
290         return ret;
291 }
292 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_unregister_notifier);
293
294 /*
295  * Update the ktime_t based scalar nsec members of the timekeeper
296  */
297 static inline void tk_update_ktime_data(struct timekeeper *tk)
298 {
299         s64 nsec;
300
301         /*
302          * The xtime based monotonic readout is:
303          *      nsec = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec + now();
304          * The ktime based monotonic readout is:
305          *      nsec = base_mono + now();
306          * ==> base_mono = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec
307          */
308         nsec = (s64)(tk->xtime_sec + tk->wall_to_monotonic.tv_sec);
309         nsec *= NSEC_PER_SEC;
310         nsec += tk->wall_to_monotonic.tv_nsec;
311         tk->base_mono = ns_to_ktime(nsec);
312 }
313
314 /* must hold timekeeper_lock */
315 static void timekeeping_update(struct timekeeper *tk, unsigned int action)
316 {
317         if (action & TK_CLEAR_NTP) {
318                 tk->ntp_error = 0;
319                 ntp_clear();
320         }
321         update_vsyscall(tk);
322         update_pvclock_gtod(tk, action & TK_CLOCK_WAS_SET);
323
324         tk_update_ktime_data(tk);
325
326         if (action & TK_MIRROR)
327                 memcpy(&shadow_timekeeper, &tk_core.timekeeper,
328                        sizeof(tk_core.timekeeper));
329 }
330
331 /**
332  * timekeeping_forward_now - update clock to the current time
333  *
334  * Forward the current clock to update its state since the last call to
335  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
336  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
337  */
338 static void timekeeping_forward_now(struct timekeeper *tk)
339 {
340         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
341         struct clocksource *clock;
342         s64 nsec;
343
344         clock = tk->clock;
345         cycle_now = clock->read(clock);
346         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
347         tk->cycle_last = clock->cycle_last = cycle_now;
348
349         tk->xtime_nsec += cycle_delta * tk->mult;
350
351         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
352         tk->xtime_nsec += (u64)arch_gettimeoffset() << tk->shift;
353
354         tk_normalize_xtime(tk);
355
356         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
357         timespec64_add_ns(&tk->raw_time, nsec);
358 }
359
360 /**
361  * __getnstimeofday64 - Returns the time of day in a timespec64.
362  * @ts:         pointer to the timespec to be set
363  *
364  * Updates the time of day in the timespec.
365  * Returns 0 on success, or -ve when suspended (timespec will be undefined).
366  */
367 int __getnstimeofday64(struct timespec64 *ts)
368 {
369         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
370         unsigned long seq;
371         s64 nsecs = 0;
372
373         do {
374                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
375
376                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
377                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
378
379         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
380
381         ts->tv_nsec = 0;
382         timespec64_add_ns(ts, nsecs);
383
384         /*
385          * Do not bail out early, in case there were callers still using
386          * the value, even in the face of the WARN_ON.
387          */
388         if (unlikely(timekeeping_suspended))
389                 return -EAGAIN;
390         return 0;
391 }
392 EXPORT_SYMBOL(__getnstimeofday64);
393
394 /**
395  * getnstimeofday64 - Returns the time of day in a timespec64.
396  * @ts:         pointer to the timespec to be set
397  *
398  * Returns the time of day in a timespec (WARN if suspended).
399  */
400 void getnstimeofday64(struct timespec64 *ts)
401 {
402         WARN_ON(__getnstimeofday64(ts));
403 }
404 EXPORT_SYMBOL(getnstimeofday64);
405
406 ktime_t ktime_get(void)
407 {
408         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
409         unsigned int seq;
410         ktime_t base;
411         s64 nsecs;
412
413         WARN_ON(timekeeping_suspended);
414
415         do {
416                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
417                 base = tk->base_mono;
418                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
419
420         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
421
422         return ktime_add_ns(base, nsecs);
423 }
424 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
425
426 static ktime_t *offsets[TK_OFFS_MAX] = {
427         [TK_OFFS_REAL]  = &tk_core.timekeeper.offs_real,
428         [TK_OFFS_BOOT]  = &tk_core.timekeeper.offs_boot,
429         [TK_OFFS_TAI]   = &tk_core.timekeeper.offs_tai,
430 };
431
432 ktime_t ktime_get_with_offset(enum tk_offsets offs)
433 {
434         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
435         unsigned int seq;
436         ktime_t base, *offset = offsets[offs];
437         s64 nsecs;
438
439         WARN_ON(timekeeping_suspended);
440
441         do {
442                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
443                 base = ktime_add(tk->base_mono, *offset);
444                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
445
446         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
447
448         return ktime_add_ns(base, nsecs);
449
450 }
451 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_with_offset);
452
453 /**
454  * ktime_mono_to_any() - convert mononotic time to any other time
455  * @tmono:      time to convert.
456  * @offs:       which offset to use
457  */
458 ktime_t ktime_mono_to_any(ktime_t tmono, enum tk_offsets offs)
459 {
460         ktime_t *offset = offsets[offs];
461         unsigned long seq;
462         ktime_t tconv;
463
464         do {
465                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
466                 tconv = ktime_add(tmono, *offset);
467         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
468
469         return tconv;
470 }
471 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_mono_to_any);
472
473 /**
474  * ktime_get_ts64 - get the monotonic clock in timespec64 format
475  * @ts:         pointer to timespec variable
476  *
477  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
478  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
479  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
480  */
481 void ktime_get_ts64(struct timespec64 *ts)
482 {
483         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
484         struct timespec64 tomono;
485         s64 nsec;
486         unsigned int seq;
487
488         WARN_ON(timekeeping_suspended);
489
490         do {
491                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
492                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
493                 nsec = timekeeping_get_ns(tk);
494                 tomono = tk->wall_to_monotonic;
495
496         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
497
498         ts->tv_sec += tomono.tv_sec;
499         ts->tv_nsec = 0;
500         timespec64_add_ns(ts, nsec + tomono.tv_nsec);
501 }
502 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts64);
503
504
505 /**
506  * timekeeping_clocktai - Returns the TAI time of day in a timespec
507  * @ts:         pointer to the timespec to be set
508  *
509  * Returns the time of day in a timespec.
510  */
511 void timekeeping_clocktai(struct timespec *ts)
512 {
513         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
514         struct timespec64 ts64;
515         unsigned long seq;
516         u64 nsecs;
517
518         WARN_ON(timekeeping_suspended);
519
520         do {
521                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
522
523                 ts64.tv_sec = tk->xtime_sec + tk->tai_offset;
524                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
525
526         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
527
528         ts64.tv_nsec = 0;
529         timespec64_add_ns(&ts64, nsecs);
530         *ts = timespec64_to_timespec(ts64);
531
532 }
533 EXPORT_SYMBOL(timekeeping_clocktai);
534
535 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
536
537 /**
538  * getnstime_raw_and_real - get day and raw monotonic time in timespec format
539  * @ts_raw:     pointer to the timespec to be set to raw monotonic time
540  * @ts_real:    pointer to the timespec to be set to the time of day
541  *
542  * This function reads both the time of day and raw monotonic time at the
543  * same time atomically and stores the resulting timestamps in timespec
544  * format.
545  */
546 void getnstime_raw_and_real(struct timespec *ts_raw, struct timespec *ts_real)
547 {
548         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
549         unsigned long seq;
550         s64 nsecs_raw, nsecs_real;
551
552         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
553
554         do {
555                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
556
557                 *ts_raw = timespec64_to_timespec(tk->raw_time);
558                 ts_real->tv_sec = tk->xtime_sec;
559                 ts_real->tv_nsec = 0;
560
561                 nsecs_raw = timekeeping_get_ns_raw(tk);
562                 nsecs_real = timekeeping_get_ns(tk);
563
564         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
565
566         timespec_add_ns(ts_raw, nsecs_raw);
567         timespec_add_ns(ts_real, nsecs_real);
568 }
569 EXPORT_SYMBOL(getnstime_raw_and_real);
570
571 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */
572
573 /**
574  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
575  * @tv:         pointer to the timeval to be set
576  *
577  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
578  */
579 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
580 {
581         struct timespec64 now;
582
583         getnstimeofday64(&now);
584         tv->tv_sec = now.tv_sec;
585         tv->tv_usec = now.tv_nsec/1000;
586 }
587 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
588
589 /**
590  * do_settimeofday - Sets the time of day
591  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the new time
592  *
593  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
594  */
595 int do_settimeofday(const struct timespec *tv)
596 {
597         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
598         struct timespec64 ts_delta, xt, tmp;
599         unsigned long flags;
600
601         if (!timespec_valid_strict(tv))
602                 return -EINVAL;
603
604         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
605         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
606
607         timekeeping_forward_now(tk);
608
609         xt = tk_xtime(tk);
610         ts_delta.tv_sec = tv->tv_sec - xt.tv_sec;
611         ts_delta.tv_nsec = tv->tv_nsec - xt.tv_nsec;
612
613         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts_delta));
614
615         tmp = timespec_to_timespec64(*tv);
616         tk_set_xtime(tk, &tmp);
617
618         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
619
620         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
621         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
622
623         /* signal hrtimers about time change */
624         clock_was_set();
625
626         return 0;
627 }
628 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
629
630 /**
631  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
632  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the offset
633  *
634  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
635  */
636 int timekeeping_inject_offset(struct timespec *ts)
637 {
638         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
639         unsigned long flags;
640         struct timespec64 ts64, tmp;
641         int ret = 0;
642
643         if ((unsigned long)ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
644                 return -EINVAL;
645
646         ts64 = timespec_to_timespec64(*ts);
647
648         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
649         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
650
651         timekeeping_forward_now(tk);
652
653         /* Make sure the proposed value is valid */
654         tmp = timespec64_add(tk_xtime(tk),  ts64);
655         if (!timespec64_valid_strict(&tmp)) {
656                 ret = -EINVAL;
657                 goto error;
658         }
659
660         tk_xtime_add(tk, &ts64);
661         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts64));
662
663 error: /* even if we error out, we forwarded the time, so call update */
664         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
665
666         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
667         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
668
669         /* signal hrtimers about time change */
670         clock_was_set();
671
672         return ret;
673 }
674 EXPORT_SYMBOL(timekeeping_inject_offset);
675
676
677 /**
678  * timekeeping_get_tai_offset - Returns current TAI offset from UTC
679  *
680  */
681 s32 timekeeping_get_tai_offset(void)
682 {
683         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
684         unsigned int seq;
685         s32 ret;
686
687         do {
688                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
689                 ret = tk->tai_offset;
690         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
691
692         return ret;
693 }
694
695 /**
696  * __timekeeping_set_tai_offset - Lock free worker function
697  *
698  */
699 static void __timekeeping_set_tai_offset(struct timekeeper *tk, s32 tai_offset)
700 {
701         tk->tai_offset = tai_offset;
702         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tai_offset, 0));
703 }
704
705 /**
706  * timekeeping_set_tai_offset - Sets the current TAI offset from UTC
707  *
708  */
709 void timekeeping_set_tai_offset(s32 tai_offset)
710 {
711         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
712         unsigned long flags;
713
714         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
715         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
716         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai_offset);
717         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
718         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
719         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
720         clock_was_set();
721 }
722
723 /**
724  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
725  *
726  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
727  */
728 static int change_clocksource(void *data)
729 {
730         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
731         struct clocksource *new, *old;
732         unsigned long flags;
733
734         new = (struct clocksource *) data;
735
736         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
737         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
738
739         timekeeping_forward_now(tk);
740         /*
741          * If the cs is in module, get a module reference. Succeeds
742          * for built-in code (owner == NULL) as well.
743          */
744         if (try_module_get(new->owner)) {
745                 if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
746                         old = tk->clock;
747                         tk_setup_internals(tk, new);
748                         if (old->disable)
749                                 old->disable(old);
750                         module_put(old->owner);
751                 } else {
752                         module_put(new->owner);
753                 }
754         }
755         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
756
757         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
758         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
759
760         return 0;
761 }
762
763 /**
764  * timekeeping_notify - Install a new clock source
765  * @clock:              pointer to the clock source
766  *
767  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
768  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
769  */
770 int timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
771 {
772         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
773
774         if (tk->clock == clock)
775                 return 0;
776         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
777         tick_clock_notify();
778         return tk->clock == clock ? 0 : -1;
779 }
780
781 /**
782  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
783  * @ts:         pointer to the timespec to be set
784  *
785  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
786  */
787 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
788 {
789         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
790         struct timespec64 ts64;
791         unsigned long seq;
792         s64 nsecs;
793
794         do {
795                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
796                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw(tk);
797                 ts64 = tk->raw_time;
798
799         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
800
801         timespec64_add_ns(&ts64, nsecs);
802         *ts = timespec64_to_timespec(ts64);
803 }
804 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
805
806 /**
807  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
808  */
809 int timekeeping_valid_for_hres(void)
810 {
811         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
812         unsigned long seq;
813         int ret;
814
815         do {
816                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
817
818                 ret = tk->clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
819
820         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
821
822         return ret;
823 }
824
825 /**
826  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
827  */
828 u64 timekeeping_max_deferment(void)
829 {
830         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
831         unsigned long seq;
832         u64 ret;
833
834         do {
835                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
836
837                 ret = tk->clock->max_idle_ns;
838
839         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
840
841         return ret;
842 }
843
844 /**
845  * read_persistent_clock -  Return time from the persistent clock.
846  *
847  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
848  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
849  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
850  *
851  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
852  */
853 void __weak read_persistent_clock(struct timespec *ts)
854 {
855         ts->tv_sec = 0;
856         ts->tv_nsec = 0;
857 }
858
859 /**
860  * read_boot_clock -  Return time of the system start.
861  *
862  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
863  * Function to read the exact time the system has been started.
864  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
865  *
866  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
867  */
868 void __weak read_boot_clock(struct timespec *ts)
869 {
870         ts->tv_sec = 0;
871         ts->tv_nsec = 0;
872 }
873
874 /*
875  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
876  */
877 void __init timekeeping_init(void)
878 {
879         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
880         struct clocksource *clock;
881         unsigned long flags;
882         struct timespec64 now, boot, tmp;
883         struct timespec ts;
884
885         read_persistent_clock(&ts);
886         now = timespec_to_timespec64(ts);
887         if (!timespec64_valid_strict(&now)) {
888                 pr_warn("WARNING: Persistent clock returned invalid value!\n"
889                         "         Check your CMOS/BIOS settings.\n");
890                 now.tv_sec = 0;
891                 now.tv_nsec = 0;
892         } else if (now.tv_sec || now.tv_nsec)
893                 persistent_clock_exist = true;
894
895         read_boot_clock(&ts);
896         boot = timespec_to_timespec64(ts);
897         if (!timespec64_valid_strict(&boot)) {
898                 pr_warn("WARNING: Boot clock returned invalid value!\n"
899                         "         Check your CMOS/BIOS settings.\n");
900                 boot.tv_sec = 0;
901                 boot.tv_nsec = 0;
902         }
903
904         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
905         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
906         ntp_init();
907
908         clock = clocksource_default_clock();
909         if (clock->enable)
910                 clock->enable(clock);
911         tk_setup_internals(tk, clock);
912
913         tk_set_xtime(tk, &now);
914         tk->raw_time.tv_sec = 0;
915         tk->raw_time.tv_nsec = 0;
916         if (boot.tv_sec == 0 && boot.tv_nsec == 0)
917                 boot = tk_xtime(tk);
918
919         set_normalized_timespec64(&tmp, -boot.tv_sec, -boot.tv_nsec);
920         tk_set_wall_to_mono(tk, tmp);
921
922         tmp.tv_sec = 0;
923         tmp.tv_nsec = 0;
924         tk_set_sleep_time(tk, tmp);
925
926         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
927
928         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
929         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
930 }
931
932 /* time in seconds when suspend began */
933 static struct timespec64 timekeeping_suspend_time;
934
935 /**
936  * __timekeeping_inject_sleeptime - Internal function to add sleep interval
937  * @delta: pointer to a timespec delta value
938  *
939  * Takes a timespec offset measuring a suspend interval and properly
940  * adds the sleep offset to the timekeeping variables.
941  */
942 static void __timekeeping_inject_sleeptime(struct timekeeper *tk,
943                                            struct timespec64 *delta)
944 {
945         if (!timespec64_valid_strict(delta)) {
946                 printk_deferred(KERN_WARNING
947                                 "__timekeeping_inject_sleeptime: Invalid "
948                                 "sleep delta value!\n");
949                 return;
950         }
951         tk_xtime_add(tk, delta);
952         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *delta));
953         tk_set_sleep_time(tk, timespec64_add(tk->total_sleep_time, *delta));
954         tk_debug_account_sleep_time(delta);
955 }
956
957 /**
958  * timekeeping_inject_sleeptime - Adds suspend interval to timeekeeping values
959  * @delta: pointer to a timespec delta value
960  *
961  * This hook is for architectures that cannot support read_persistent_clock
962  * because their RTC/persistent clock is only accessible when irqs are enabled.
963  *
964  * This function should only be called by rtc_resume(), and allows
965  * a suspend offset to be injected into the timekeeping values.
966  */
967 void timekeeping_inject_sleeptime(struct timespec *delta)
968 {
969         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
970         struct timespec64 tmp;
971         unsigned long flags;
972
973         /*
974          * Make sure we don't set the clock twice, as timekeeping_resume()
975          * already did it
976          */
977         if (has_persistent_clock())
978                 return;
979
980         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
981         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
982
983         timekeeping_forward_now(tk);
984
985         tmp = timespec_to_timespec64(*delta);
986         __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &tmp);
987
988         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
989
990         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
991         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
992
993         /* signal hrtimers about time change */
994         clock_was_set();
995 }
996
997 /**
998  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
999  *
1000  * This is for the generic clocksource timekeeping.
1001  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
1002  * still managed by arch specific suspend/resume code.
1003  */
1004 static void timekeeping_resume(void)
1005 {
1006         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1007         struct clocksource *clock = tk->clock;
1008         unsigned long flags;
1009         struct timespec64 ts_new, ts_delta;
1010         struct timespec tmp;
1011         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
1012         bool suspendtime_found = false;
1013
1014         read_persistent_clock(&tmp);
1015         ts_new = timespec_to_timespec64(tmp);
1016
1017         clockevents_resume();
1018         clocksource_resume();
1019
1020         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1021         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1022
1023         /*
1024          * After system resumes, we need to calculate the suspended time and
1025          * compensate it for the OS time. There are 3 sources that could be
1026          * used: Nonstop clocksource during suspend, persistent clock and rtc
1027          * device.
1028          *
1029          * One specific platform may have 1 or 2 or all of them, and the
1030          * preference will be:
1031          *      suspend-nonstop clocksource -> persistent clock -> rtc
1032          * The less preferred source will only be tried if there is no better
1033          * usable source. The rtc part is handled separately in rtc core code.
1034          */
1035         cycle_now = clock->read(clock);
1036         if ((clock->flags & CLOCK_SOURCE_SUSPEND_NONSTOP) &&
1037                 cycle_now > clock->cycle_last) {
1038                 u64 num, max = ULLONG_MAX;
1039                 u32 mult = clock->mult;
1040                 u32 shift = clock->shift;
1041                 s64 nsec = 0;
1042
1043                 cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
1044
1045                 /*
1046                  * "cycle_delta * mutl" may cause 64 bits overflow, if the
1047                  * suspended time is too long. In that case we need do the
1048                  * 64 bits math carefully
1049                  */
1050                 do_div(max, mult);
1051                 if (cycle_delta > max) {
1052                         num = div64_u64(cycle_delta, max);
1053                         nsec = (((u64) max * mult) >> shift) * num;
1054                         cycle_delta -= num * max;
1055                 }
1056                 nsec += ((u64) cycle_delta * mult) >> shift;
1057
1058                 ts_delta = ns_to_timespec64(nsec);
1059                 suspendtime_found = true;
1060         } else if (timespec64_compare(&ts_new, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
1061                 ts_delta = timespec64_sub(ts_new, timekeeping_suspend_time);
1062                 suspendtime_found = true;
1063         }
1064
1065         if (suspendtime_found)
1066                 __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &ts_delta);
1067
1068         /* Re-base the last cycle value */
1069         tk->cycle_last = clock->cycle_last = cycle_now;
1070         tk->ntp_error = 0;
1071         timekeeping_suspended = 0;
1072         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1073         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1074         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1075
1076         touch_softlockup_watchdog();
1077
1078         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
1079
1080         /* Resume hrtimers */
1081         hrtimers_resume();
1082 }
1083
1084 static int timekeeping_suspend(void)
1085 {
1086         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1087         unsigned long flags;
1088         struct timespec64               delta, delta_delta;
1089         static struct timespec64        old_delta;
1090         struct timespec tmp;
1091
1092         read_persistent_clock(&tmp);
1093         timekeeping_suspend_time = timespec_to_timespec64(tmp);
1094
1095         /*
1096          * On some systems the persistent_clock can not be detected at
1097          * timekeeping_init by its return value, so if we see a valid
1098          * value returned, update the persistent_clock_exists flag.
1099          */
1100         if (timekeeping_suspend_time.tv_sec || timekeeping_suspend_time.tv_nsec)
1101                 persistent_clock_exist = true;
1102
1103         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1104         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1105         timekeeping_forward_now(tk);
1106         timekeeping_suspended = 1;
1107
1108         /*
1109          * To avoid drift caused by repeated suspend/resumes,
1110          * which each can add ~1 second drift error,
1111          * try to compensate so the difference in system time
1112          * and persistent_clock time stays close to constant.
1113          */
1114         delta = timespec64_sub(tk_xtime(tk), timekeeping_suspend_time);
1115         delta_delta = timespec64_sub(delta, old_delta);
1116         if (abs(delta_delta.tv_sec)  >= 2) {
1117                 /*
1118                  * if delta_delta is too large, assume time correction
1119                  * has occured and set old_delta to the current delta.
1120                  */
1121                 old_delta = delta;
1122         } else {
1123                 /* Otherwise try to adjust old_system to compensate */
1124                 timekeeping_suspend_time =
1125                         timespec64_add(timekeeping_suspend_time, delta_delta);
1126         }
1127
1128         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
1129         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1130         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1131
1132         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
1133         clocksource_suspend();
1134         clockevents_suspend();
1135
1136         return 0;
1137 }
1138
1139 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
1140 static struct syscore_ops timekeeping_syscore_ops = {
1141         .resume         = timekeeping_resume,
1142         .suspend        = timekeeping_suspend,
1143 };
1144
1145 static int __init timekeeping_init_ops(void)
1146 {
1147         register_syscore_ops(&timekeeping_syscore_ops);
1148         return 0;
1149 }
1150
1151 device_initcall(timekeeping_init_ops);
1152
1153 /*
1154  * If the error is already larger, we look ahead even further
1155  * to compensate for late or lost adjustments.
1156  */
1157 static __always_inline int timekeeping_bigadjust(struct timekeeper *tk,
1158                                                  s64 error, s64 *interval,
1159                                                  s64 *offset)
1160 {
1161         s64 tick_error, i;
1162         u32 look_ahead, adj;
1163         s32 error2, mult;
1164
1165         /*
1166          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
1167          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
1168          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
1169          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
1170          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
1171          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
1172          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
1173          */
1174         error2 = tk->ntp_error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
1175         error2 = abs(error2);
1176         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
1177                 error2 >>= 2;
1178
1179         /*
1180          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
1181          * remove the single look ahead already included in the error.
1182          */
1183         tick_error = ntp_tick_length() >> (tk->ntp_error_shift + 1);
1184         tick_error -= tk->xtime_interval >> 1;
1185         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
1186
1187         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
1188         i = *interval;
1189         mult = 1;
1190         if (error < 0) {
1191                 error = -error;
1192                 *interval = -*interval;
1193                 *offset = -*offset;
1194                 mult = -1;
1195         }
1196         for (adj = 0; error > i; adj++)
1197                 error >>= 1;
1198
1199         *interval <<= adj;
1200         *offset <<= adj;
1201         return mult << adj;
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
1206  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
1207  * for other values we can do a bit more work.
1208  */
1209 static void timekeeping_adjust(struct timekeeper *tk, s64 offset)
1210 {
1211         s64 error, interval = tk->cycle_interval;
1212         int adj;
1213
1214         /*
1215          * The point of this is to check if the error is greater than half
1216          * an interval.
1217          *
1218          * First we shift it down from NTP_SHIFT to clocksource->shifted nsecs.
1219          *
1220          * Note we subtract one in the shift, so that error is really error*2.
1221          * This "saves" dividing(shifting) interval twice, but keeps the
1222          * (error > interval) comparison as still measuring if error is
1223          * larger than half an interval.
1224          *
1225          * Note: It does not "save" on aggravation when reading the code.
1226          */
1227         error = tk->ntp_error >> (tk->ntp_error_shift - 1);
1228         if (error > interval) {
1229                 /*
1230                  * We now divide error by 4(via shift), which checks if
1231                  * the error is greater than twice the interval.
1232                  * If it is greater, we need a bigadjust, if its smaller,
1233                  * we can adjust by 1.
1234                  */
1235                 error >>= 2;
1236                 if (likely(error <= interval))
1237                         adj = 1;
1238                 else
1239                         adj = timekeeping_bigadjust(tk, error, &interval, &offset);
1240         } else {
1241                 if (error < -interval) {
1242                         /* See comment above, this is just switched for the negative */
1243                         error >>= 2;
1244                         if (likely(error >= -interval)) {
1245                                 adj = -1;
1246                                 interval = -interval;
1247                                 offset = -offset;
1248                         } else {
1249                                 adj = timekeeping_bigadjust(tk, error, &interval, &offset);
1250                         }
1251                 } else {
1252                         goto out_adjust;
1253                 }
1254         }
1255
1256         if (unlikely(tk->clock->maxadj &&
1257                 (tk->mult + adj > tk->clock->mult + tk->clock->maxadj))) {
1258                 printk_deferred_once(KERN_WARNING
1259                         "Adjusting %s more than 11%% (%ld vs %ld)\n",
1260                         tk->clock->name, (long)tk->mult + adj,
1261                         (long)tk->clock->mult + tk->clock->maxadj);
1262         }
1263         /*
1264          * So the following can be confusing.
1265          *
1266          * To keep things simple, lets assume adj == 1 for now.
1267          *
1268          * When adj != 1, remember that the interval and offset values
1269          * have been appropriately scaled so the math is the same.
1270          *
1271          * The basic idea here is that we're increasing the multiplier
1272          * by one, this causes the xtime_interval to be incremented by
1273          * one cycle_interval. This is because:
1274          *      xtime_interval = cycle_interval * mult
1275          * So if mult is being incremented by one:
1276          *      xtime_interval = cycle_interval * (mult + 1)
1277          * Its the same as:
1278          *      xtime_interval = (cycle_interval * mult) + cycle_interval
1279          * Which can be shortened to:
1280          *      xtime_interval += cycle_interval
1281          *
1282          * So offset stores the non-accumulated cycles. Thus the current
1283          * time (in shifted nanoseconds) is:
1284          *      now = (offset * adj) + xtime_nsec
1285          * Now, even though we're adjusting the clock frequency, we have
1286          * to keep time consistent. In other words, we can't jump back
1287          * in time, and we also want to avoid jumping forward in time.
1288          *
1289          * So given the same offset value, we need the time to be the same
1290          * both before and after the freq adjustment.
1291          *      now = (offset * adj_1) + xtime_nsec_1
1292          *      now = (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1293          * So:
1294          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1295          *              (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1296          * And we know:
1297          *      adj_2 = adj_1 + 1
1298          * So:
1299          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1300          *              (offset * (adj_1+1)) + xtime_nsec_2
1301          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1302          *              (offset * adj_1) + offset + xtime_nsec_2
1303          * Canceling the sides:
1304          *      xtime_nsec_1 = offset + xtime_nsec_2
1305          * Which gives us:
1306          *      xtime_nsec_2 = xtime_nsec_1 - offset
1307          * Which simplfies to:
1308          *      xtime_nsec -= offset
1309          *
1310          * XXX - TODO: Doc ntp_error calculation.
1311          */
1312         tk->mult += adj;
1313         tk->xtime_interval += interval;
1314         tk->xtime_nsec -= offset;
1315         tk->ntp_error -= (interval - offset) << tk->ntp_error_shift;
1316
1317 out_adjust:
1318         /*
1319          * It may be possible that when we entered this function, xtime_nsec
1320          * was very small.  Further, if we're slightly speeding the clocksource
1321          * in the code above, its possible the required corrective factor to
1322          * xtime_nsec could cause it to underflow.
1323          *
1324          * Now, since we already accumulated the second, cannot simply roll
1325          * the accumulated second back, since the NTP subsystem has been
1326          * notified via second_overflow. So instead we push xtime_nsec forward
1327          * by the amount we underflowed, and add that amount into the error.
1328          *
1329          * We'll correct this error next time through this function, when
1330          * xtime_nsec is not as small.
1331          */
1332         if (unlikely((s64)tk->xtime_nsec < 0)) {
1333                 s64 neg = -(s64)tk->xtime_nsec;
1334                 tk->xtime_nsec = 0;
1335                 tk->ntp_error += neg << tk->ntp_error_shift;
1336         }
1337
1338 }
1339
1340 /**
1341  * accumulate_nsecs_to_secs - Accumulates nsecs into secs
1342  *
1343  * Helper function that accumulates a the nsecs greater then a second
1344  * from the xtime_nsec field to the xtime_secs field.
1345  * It also calls into the NTP code to handle leapsecond processing.
1346  *
1347  */
1348 static inline unsigned int accumulate_nsecs_to_secs(struct timekeeper *tk)
1349 {
1350         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->shift;
1351         unsigned int clock_set = 0;
1352
1353         while (tk->xtime_nsec >= nsecps) {
1354                 int leap;
1355
1356                 tk->xtime_nsec -= nsecps;
1357                 tk->xtime_sec++;
1358
1359                 /* Figure out if its a leap sec and apply if needed */
1360                 leap = second_overflow(tk->xtime_sec);
1361                 if (unlikely(leap)) {
1362                         struct timespec64 ts;
1363
1364                         tk->xtime_sec += leap;
1365
1366                         ts.tv_sec = leap;
1367                         ts.tv_nsec = 0;
1368                         tk_set_wall_to_mono(tk,
1369                                 timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts));
1370
1371                         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tk->tai_offset - leap);
1372
1373                         clock_set = TK_CLOCK_WAS_SET;
1374                 }
1375         }
1376         return clock_set;
1377 }
1378
1379 /**
1380  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
1381  *
1382  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
1383  * into a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
1384  * loop.
1385  *
1386  * Returns the unconsumed cycles.
1387  */
1388 static cycle_t logarithmic_accumulation(struct timekeeper *tk, cycle_t offset,
1389                                                 u32 shift,
1390                                                 unsigned int *clock_set)
1391 {
1392         cycle_t interval = tk->cycle_interval << shift;
1393         u64 raw_nsecs;
1394
1395         /* If the offset is smaller then a shifted interval, do nothing */
1396         if (offset < interval)
1397                 return offset;
1398
1399         /* Accumulate one shifted interval */
1400         offset -= interval;
1401         tk->cycle_last += interval;
1402
1403         tk->xtime_nsec += tk->xtime_interval << shift;
1404         *clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
1405
1406         /* Accumulate raw time */
1407         raw_nsecs = (u64)tk->raw_interval << shift;
1408         raw_nsecs += tk->raw_time.tv_nsec;
1409         if (raw_nsecs >= NSEC_PER_SEC) {
1410                 u64 raw_secs = raw_nsecs;
1411                 raw_nsecs = do_div(raw_secs, NSEC_PER_SEC);
1412                 tk->raw_time.tv_sec += raw_secs;
1413         }
1414         tk->raw_time.tv_nsec = raw_nsecs;
1415
1416         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
1417         tk->ntp_error += ntp_tick_length() << shift;
1418         tk->ntp_error -= (tk->xtime_interval + tk->xtime_remainder) <<
1419                                                 (tk->ntp_error_shift + shift);
1420
1421         return offset;
1422 }
1423
1424 /**
1425  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
1426  *
1427  */
1428 void update_wall_time(void)
1429 {
1430         struct clocksource *clock;
1431         struct timekeeper *real_tk = &tk_core.timekeeper;
1432         struct timekeeper *tk = &shadow_timekeeper;
1433         cycle_t offset;
1434         int shift = 0, maxshift;
1435         unsigned int clock_set = 0;
1436         unsigned long flags;
1437
1438         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1439
1440         /* Make sure we're fully resumed: */
1441         if (unlikely(timekeeping_suspended))
1442                 goto out;
1443
1444         clock = real_tk->clock;
1445
1446 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
1447         offset = real_tk->cycle_interval;
1448 #else
1449         offset = (clock->read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
1450 #endif
1451
1452         /* Check if there's really nothing to do */
1453         if (offset < real_tk->cycle_interval)
1454                 goto out;
1455
1456         /*
1457          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
1458          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
1459          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
1460          * that is smaller than the offset.  We then accumulate that
1461          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
1462          * doubled multiple.
1463          */
1464         shift = ilog2(offset) - ilog2(tk->cycle_interval);
1465         shift = max(0, shift);
1466         /* Bound shift to one less than what overflows tick_length */
1467         maxshift = (64 - (ilog2(ntp_tick_length())+1)) - 1;
1468         shift = min(shift, maxshift);
1469         while (offset >= tk->cycle_interval) {
1470                 offset = logarithmic_accumulation(tk, offset, shift,
1471                                                         &clock_set);
1472                 if (offset < tk->cycle_interval<<shift)
1473                         shift--;
1474         }
1475
1476         /* correct the clock when NTP error is too big */
1477         timekeeping_adjust(tk, offset);
1478
1479         /*
1480          * XXX This can be killed once everyone converts
1481          * to the new update_vsyscall.
1482          */
1483         old_vsyscall_fixup(tk);
1484
1485         /*
1486          * Finally, make sure that after the rounding
1487          * xtime_nsec isn't larger than NSEC_PER_SEC
1488          */
1489         clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
1490
1491         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1492         /* Update clock->cycle_last with the new value */
1493         clock->cycle_last = tk->cycle_last;
1494         /*
1495          * Update the real timekeeper.
1496          *
1497          * We could avoid this memcpy by switching pointers, but that
1498          * requires changes to all other timekeeper usage sites as
1499          * well, i.e. move the timekeeper pointer getter into the
1500          * spinlocked/seqcount protected sections. And we trade this
1501          * memcpy under the tk_core.seq against one before we start
1502          * updating.
1503          */
1504         memcpy(real_tk, tk, sizeof(*tk));
1505         timekeeping_update(real_tk, clock_set);
1506         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1507 out:
1508         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1509         if (clock_set)
1510                 /* Have to call _delayed version, since in irq context*/
1511                 clock_was_set_delayed();
1512 }
1513
1514 /**
1515  * getboottime - Return the real time of system boot.
1516  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1517  *
1518  * Returns the wall-time of boot in a timespec.
1519  *
1520  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
1521  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
1522  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
1523  * you get the right time here).
1524  */
1525 void getboottime(struct timespec *ts)
1526 {
1527         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1528         struct timespec boottime = {
1529                 .tv_sec = tk->wall_to_monotonic.tv_sec +
1530                                 tk->total_sleep_time.tv_sec,
1531                 .tv_nsec = tk->wall_to_monotonic.tv_nsec +
1532                                 tk->total_sleep_time.tv_nsec
1533         };
1534
1535         set_normalized_timespec(ts, -boottime.tv_sec, -boottime.tv_nsec);
1536 }
1537 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime);
1538
1539 unsigned long get_seconds(void)
1540 {
1541         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1542
1543         return tk->xtime_sec;
1544 }
1545 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
1546
1547 struct timespec __current_kernel_time(void)
1548 {
1549         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1550
1551         return timespec64_to_timespec(tk_xtime(tk));
1552 }
1553
1554 struct timespec current_kernel_time(void)
1555 {
1556         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1557         struct timespec64 now;
1558         unsigned long seq;
1559
1560         do {
1561                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1562
1563                 now = tk_xtime(tk);
1564         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1565
1566         return timespec64_to_timespec(now);
1567 }
1568 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);
1569
1570 struct timespec get_monotonic_coarse(void)
1571 {
1572         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1573         struct timespec64 now, mono;
1574         unsigned long seq;
1575
1576         do {
1577                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1578
1579                 now = tk_xtime(tk);
1580                 mono = tk->wall_to_monotonic;
1581         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1582
1583         set_normalized_timespec64(&now, now.tv_sec + mono.tv_sec,
1584                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
1585
1586         return timespec64_to_timespec(now);
1587 }
1588
1589 /*
1590  * Must hold jiffies_lock
1591  */
1592 void do_timer(unsigned long ticks)
1593 {
1594         jiffies_64 += ticks;
1595         calc_global_load(ticks);
1596 }
1597
1598 /**
1599  * ktime_get_update_offsets_tick - hrtimer helper
1600  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
1601  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
1602  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
1603  *
1604  * Returns monotonic time at last tick and various offsets
1605  */
1606 ktime_t ktime_get_update_offsets_tick(ktime_t *offs_real, ktime_t *offs_boot,
1607                                                         ktime_t *offs_tai)
1608 {
1609         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1610         unsigned int seq;
1611         ktime_t base;
1612         u64 nsecs;
1613
1614         do {
1615                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1616
1617                 base = tk->base_mono;
1618                 nsecs = tk->xtime_nsec >> tk->shift;
1619
1620                 *offs_real = tk->offs_real;
1621                 *offs_boot = tk->offs_boot;
1622                 *offs_tai = tk->offs_tai;
1623         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1624
1625         return ktime_add_ns(base, nsecs);
1626 }
1627
1628 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1629 /**
1630  * ktime_get_update_offsets_now - hrtimer helper
1631  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
1632  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
1633  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
1634  *
1635  * Returns current monotonic time and updates the offsets
1636  * Called from hrtimer_interrupt() or retrigger_next_event()
1637  */
1638 ktime_t ktime_get_update_offsets_now(ktime_t *offs_real, ktime_t *offs_boot,
1639                                                         ktime_t *offs_tai)
1640 {
1641         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1642         unsigned int seq;
1643         ktime_t base;
1644         u64 nsecs;
1645
1646         do {
1647                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1648
1649                 base = tk->base_mono;
1650                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
1651
1652                 *offs_real = tk->offs_real;
1653                 *offs_boot = tk->offs_boot;
1654                 *offs_tai = tk->offs_tai;
1655         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1656
1657         return ktime_add_ns(base, nsecs);
1658 }
1659 #endif
1660
1661 /**
1662  * do_adjtimex() - Accessor function to NTP __do_adjtimex function
1663  */
1664 int do_adjtimex(struct timex *txc)
1665 {
1666         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1667         unsigned long flags;
1668         struct timespec64 ts;
1669         s32 orig_tai, tai;
1670         int ret;
1671
1672         /* Validate the data before disabling interrupts */
1673         ret = ntp_validate_timex(txc);
1674         if (ret)
1675                 return ret;
1676
1677         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
1678                 struct timespec delta;
1679                 delta.tv_sec  = txc->time.tv_sec;
1680                 delta.tv_nsec = txc->time.tv_usec;
1681                 if (!(txc->modes & ADJ_NANO))
1682                         delta.tv_nsec *= 1000;
1683                 ret = timekeeping_inject_offset(&delta);
1684                 if (ret)
1685                         return ret;
1686         }
1687
1688         getnstimeofday64(&ts);
1689
1690         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1691         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1692
1693         orig_tai = tai = tk->tai_offset;
1694         ret = __do_adjtimex(txc, &ts, &tai);
1695
1696         if (tai != orig_tai) {
1697                 __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai);
1698                 timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1699         }
1700         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1701         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1702
1703         if (tai != orig_tai)
1704                 clock_was_set();
1705
1706         ntp_notify_cmos_timer();
1707
1708         return ret;
1709 }
1710
1711 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
1712 /**
1713  * hardpps() - Accessor function to NTP __hardpps function
1714  */
1715 void hardpps(const struct timespec *phase_ts, const struct timespec *raw_ts)
1716 {
1717         unsigned long flags;
1718
1719         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1720         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1721
1722         __hardpps(phase_ts, raw_ts);
1723
1724         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1725         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1726 }
1727 EXPORT_SYMBOL(hardpps);
1728 #endif
1729
1730 /**
1731  * xtime_update() - advances the timekeeping infrastructure
1732  * @ticks:      number of ticks, that have elapsed since the last call.
1733  *
1734  * Must be called with interrupts disabled.
1735  */
1736 void xtime_update(unsigned long ticks)
1737 {
1738         write_seqlock(&jiffies_lock);
1739         do_timer(ticks);
1740         write_sequnlock(&jiffies_lock);
1741         update_wall_time();
1742 }