timekeeping: Fix CLOCK_MONOTONIC inconsistency during leapsecond
[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/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/syscore_ops.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 /**
173  * timekeeping_forward_now - update clock to the current time
174  *
175  * Forward the current clock to update its state since the last call to
176  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
177  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
178  */
179 static void timekeeping_forward_now(void)
180 {
181         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
182         struct clocksource *clock;
183         s64 nsec;
184
185         clock = timekeeper.clock;
186         cycle_now = clock->read(clock);
187         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
188         clock->cycle_last = cycle_now;
189
190         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, timekeeper.mult,
191                                   timekeeper.shift);
192
193         /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
194         nsec += arch_gettimeoffset();
195
196         timespec_add_ns(&xtime, nsec);
197
198         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
199         timespec_add_ns(&raw_time, nsec);
200 }
201
202 /**
203  * getnstimeofday - Returns the time of day in a timespec
204  * @ts:         pointer to the timespec to be set
205  *
206  * Returns the time of day in a timespec.
207  */
208 void getnstimeofday(struct timespec *ts)
209 {
210         unsigned long seq;
211         s64 nsecs;
212
213         WARN_ON(timekeeping_suspended);
214
215         do {
216                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
217
218                 *ts = xtime;
219                 nsecs = timekeeping_get_ns();
220
221                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
222                 nsecs += arch_gettimeoffset();
223
224         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
225
226         timespec_add_ns(ts, nsecs);
227 }
228
229 EXPORT_SYMBOL(getnstimeofday);
230
231 ktime_t ktime_get(void)
232 {
233         unsigned int seq;
234         s64 secs, nsecs;
235
236         WARN_ON(timekeeping_suspended);
237
238         do {
239                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
240                 secs = xtime.tv_sec + wall_to_monotonic.tv_sec;
241                 nsecs = xtime.tv_nsec + wall_to_monotonic.tv_nsec;
242                 nsecs += timekeeping_get_ns();
243                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
244                 nsecs += arch_gettimeoffset();
245
246         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
247         /*
248          * Use ktime_set/ktime_add_ns to create a proper ktime on
249          * 32-bit architectures without CONFIG_KTIME_SCALAR.
250          */
251         return ktime_add_ns(ktime_set(secs, 0), nsecs);
252 }
253 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
254
255 /**
256  * ktime_get_ts - get the monotonic clock in timespec format
257  * @ts:         pointer to timespec variable
258  *
259  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
260  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
261  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
262  */
263 void ktime_get_ts(struct timespec *ts)
264 {
265         struct timespec tomono;
266         unsigned int seq;
267         s64 nsecs;
268
269         WARN_ON(timekeeping_suspended);
270
271         do {
272                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
273                 *ts = xtime;
274                 tomono = wall_to_monotonic;
275                 nsecs = timekeeping_get_ns();
276                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
277                 nsecs += arch_gettimeoffset();
278
279         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
280
281         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec,
282                                 ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec + nsecs);
283 }
284 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts);
285
286 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
287
288 /**
289  * getnstime_raw_and_real - get day and raw monotonic time in timespec format
290  * @ts_raw:     pointer to the timespec to be set to raw monotonic time
291  * @ts_real:    pointer to the timespec to be set to the time of day
292  *
293  * This function reads both the time of day and raw monotonic time at the
294  * same time atomically and stores the resulting timestamps in timespec
295  * format.
296  */
297 void getnstime_raw_and_real(struct timespec *ts_raw, struct timespec *ts_real)
298 {
299         unsigned long seq;
300         s64 nsecs_raw, nsecs_real;
301
302         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
303
304         do {
305                 u32 arch_offset;
306
307                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
308
309                 *ts_raw = raw_time;
310                 *ts_real = xtime;
311
312                 nsecs_raw = timekeeping_get_ns_raw();
313                 nsecs_real = timekeeping_get_ns();
314
315                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
316                 arch_offset = arch_gettimeoffset();
317                 nsecs_raw += arch_offset;
318                 nsecs_real += arch_offset;
319
320         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
321
322         timespec_add_ns(ts_raw, nsecs_raw);
323         timespec_add_ns(ts_real, nsecs_real);
324 }
325 EXPORT_SYMBOL(getnstime_raw_and_real);
326
327 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */
328
329 /**
330  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
331  * @tv:         pointer to the timeval to be set
332  *
333  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
334  */
335 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
336 {
337         struct timespec now;
338
339         getnstimeofday(&now);
340         tv->tv_sec = now.tv_sec;
341         tv->tv_usec = now.tv_nsec/1000;
342 }
343
344 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
345 /**
346  * do_settimeofday - Sets the time of day
347  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the new time
348  *
349  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
350  */
351 int do_settimeofday(const struct timespec *tv)
352 {
353         struct timespec ts_delta;
354         unsigned long flags;
355
356         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
357                 return -EINVAL;
358
359         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
360
361         timekeeping_forward_now();
362
363         ts_delta.tv_sec = tv->tv_sec - xtime.tv_sec;
364         ts_delta.tv_nsec = tv->tv_nsec - xtime.tv_nsec;
365         wall_to_monotonic = timespec_sub(wall_to_monotonic, ts_delta);
366
367         xtime = *tv;
368
369         timekeeper.ntp_error = 0;
370         ntp_clear();
371
372         update_vsyscall(&xtime, &wall_to_monotonic, timekeeper.clock,
373                                 timekeeper.mult);
374
375         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
376
377         /* signal hrtimers about time change */
378         clock_was_set();
379
380         return 0;
381 }
382
383 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
384
385
386 /**
387  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
388  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the offset
389  *
390  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
391  */
392 int timekeeping_inject_offset(struct timespec *ts)
393 {
394         unsigned long flags;
395
396         if ((unsigned long)ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
397                 return -EINVAL;
398
399         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
400
401         timekeeping_forward_now();
402
403         xtime = timespec_add(xtime, *ts);
404         wall_to_monotonic = timespec_sub(wall_to_monotonic, *ts);
405
406         timekeeper.ntp_error = 0;
407         ntp_clear();
408
409         update_vsyscall(&xtime, &wall_to_monotonic, timekeeper.clock,
410                                 timekeeper.mult);
411
412         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
413
414         /* signal hrtimers about time change */
415         clock_was_set();
416
417         return 0;
418 }
419 EXPORT_SYMBOL(timekeeping_inject_offset);
420
421 /**
422  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
423  *
424  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
425  */
426 static int change_clocksource(void *data)
427 {
428         struct clocksource *new, *old;
429
430         new = (struct clocksource *) data;
431
432         timekeeping_forward_now();
433         if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
434                 old = timekeeper.clock;
435                 timekeeper_setup_internals(new);
436                 if (old->disable)
437                         old->disable(old);
438         }
439         return 0;
440 }
441
442 /**
443  * timekeeping_notify - Install a new clock source
444  * @clock:              pointer to the clock source
445  *
446  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
447  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
448  */
449 void timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
450 {
451         if (timekeeper.clock == clock)
452                 return;
453         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
454         tick_clock_notify();
455 }
456
457 /**
458  * ktime_get_real - get the real (wall-) time in ktime_t format
459  *
460  * returns the time in ktime_t format
461  */
462 ktime_t ktime_get_real(void)
463 {
464         struct timespec now;
465
466         getnstimeofday(&now);
467
468         return timespec_to_ktime(now);
469 }
470 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real);
471
472 /**
473  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
474  * @ts:         pointer to the timespec to be set
475  *
476  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
477  */
478 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
479 {
480         unsigned long seq;
481         s64 nsecs;
482
483         do {
484                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
485                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw();
486                 *ts = raw_time;
487
488         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
489
490         timespec_add_ns(ts, nsecs);
491 }
492 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
493
494
495 /**
496  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
497  */
498 int timekeeping_valid_for_hres(void)
499 {
500         unsigned long seq;
501         int ret;
502
503         do {
504                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
505
506                 ret = timekeeper.clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
507
508         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
509
510         return ret;
511 }
512
513 /**
514  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
515  *
516  * Caller must observe xtime_lock via read_seqbegin/read_seqretry to
517  * ensure that the clocksource does not change!
518  */
519 u64 timekeeping_max_deferment(void)
520 {
521         return timekeeper.clock->max_idle_ns;
522 }
523
524 /**
525  * read_persistent_clock -  Return time from the persistent clock.
526  *
527  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
528  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
529  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
530  *
531  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
532  */
533 void __attribute__((weak)) read_persistent_clock(struct timespec *ts)
534 {
535         ts->tv_sec = 0;
536         ts->tv_nsec = 0;
537 }
538
539 /**
540  * read_boot_clock -  Return time of the system start.
541  *
542  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
543  * Function to read the exact time the system has been started.
544  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
545  *
546  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
547  */
548 void __attribute__((weak)) read_boot_clock(struct timespec *ts)
549 {
550         ts->tv_sec = 0;
551         ts->tv_nsec = 0;
552 }
553
554 /*
555  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
556  */
557 void __init timekeeping_init(void)
558 {
559         struct clocksource *clock;
560         unsigned long flags;
561         struct timespec now, boot;
562
563         read_persistent_clock(&now);
564         read_boot_clock(&boot);
565
566         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
567
568         ntp_init();
569
570         clock = clocksource_default_clock();
571         if (clock->enable)
572                 clock->enable(clock);
573         timekeeper_setup_internals(clock);
574
575         xtime.tv_sec = now.tv_sec;
576         xtime.tv_nsec = now.tv_nsec;
577         raw_time.tv_sec = 0;
578         raw_time.tv_nsec = 0;
579         if (boot.tv_sec == 0 && boot.tv_nsec == 0) {
580                 boot.tv_sec = xtime.tv_sec;
581                 boot.tv_nsec = xtime.tv_nsec;
582         }
583         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
584                                 -boot.tv_sec, -boot.tv_nsec);
585         total_sleep_time.tv_sec = 0;
586         total_sleep_time.tv_nsec = 0;
587         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
588 }
589
590 /* time in seconds when suspend began */
591 static struct timespec timekeeping_suspend_time;
592
593 /**
594  * __timekeeping_inject_sleeptime - Internal function to add sleep interval
595  * @delta: pointer to a timespec delta value
596  *
597  * Takes a timespec offset measuring a suspend interval and properly
598  * adds the sleep offset to the timekeeping variables.
599  */
600 static void __timekeeping_inject_sleeptime(struct timespec *delta)
601 {
602         if (!timespec_valid(delta)) {
603                 printk(KERN_WARNING "__timekeeping_inject_sleeptime: Invalid "
604                                         "sleep delta value!\n");
605                 return;
606         }
607
608         xtime = timespec_add(xtime, *delta);
609         wall_to_monotonic = timespec_sub(wall_to_monotonic, *delta);
610         total_sleep_time = timespec_add(total_sleep_time, *delta);
611 }
612
613
614 /**
615  * timekeeping_inject_sleeptime - Adds suspend interval to timeekeeping values
616  * @delta: pointer to a timespec delta value
617  *
618  * This hook is for architectures that cannot support read_persistent_clock
619  * because their RTC/persistent clock is only accessible when irqs are enabled.
620  *
621  * This function should only be called by rtc_resume(), and allows
622  * a suspend offset to be injected into the timekeeping values.
623  */
624 void timekeeping_inject_sleeptime(struct timespec *delta)
625 {
626         unsigned long flags;
627         struct timespec ts;
628
629         /* Make sure we don't set the clock twice */
630         read_persistent_clock(&ts);
631         if (!(ts.tv_sec == 0 && ts.tv_nsec == 0))
632                 return;
633
634         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
635         timekeeping_forward_now();
636
637         __timekeeping_inject_sleeptime(delta);
638
639         timekeeper.ntp_error = 0;
640         ntp_clear();
641         update_vsyscall(&xtime, &wall_to_monotonic, timekeeper.clock,
642                                 timekeeper.mult);
643
644         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
645
646         /* signal hrtimers about time change */
647         clock_was_set();
648 }
649
650
651 /**
652  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
653  *
654  * This is for the generic clocksource timekeeping.
655  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
656  * still managed by arch specific suspend/resume code.
657  */
658 static void timekeeping_resume(void)
659 {
660         unsigned long flags;
661         struct timespec ts;
662
663         read_persistent_clock(&ts);
664
665         clocksource_resume();
666
667         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
668
669         if (timespec_compare(&ts, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
670                 ts = timespec_sub(ts, timekeeping_suspend_time);
671                 __timekeeping_inject_sleeptime(&ts);
672         }
673         /* re-base the last cycle value */
674         timekeeper.clock->cycle_last = timekeeper.clock->read(timekeeper.clock);
675         timekeeper.ntp_error = 0;
676         timekeeping_suspended = 0;
677         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
678
679         touch_softlockup_watchdog();
680
681         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
682
683         /* Resume hrtimers */
684         hrtimers_resume();
685 }
686
687 static int timekeeping_suspend(void)
688 {
689         unsigned long flags;
690         struct timespec         delta, delta_delta;
691         static struct timespec  old_delta;
692
693         read_persistent_clock(&timekeeping_suspend_time);
694
695         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
696         timekeeping_forward_now();
697         timekeeping_suspended = 1;
698
699         /*
700          * To avoid drift caused by repeated suspend/resumes,
701          * which each can add ~1 second drift error,
702          * try to compensate so the difference in system time
703          * and persistent_clock time stays close to constant.
704          */
705         delta = timespec_sub(xtime, timekeeping_suspend_time);
706         delta_delta = timespec_sub(delta, old_delta);
707         if (abs(delta_delta.tv_sec)  >= 2) {
708                 /*
709                  * if delta_delta is too large, assume time correction
710                  * has occured and set old_delta to the current delta.
711                  */
712                 old_delta = delta;
713         } else {
714                 /* Otherwise try to adjust old_system to compensate */
715                 timekeeping_suspend_time =
716                         timespec_add(timekeeping_suspend_time, delta_delta);
717         }
718         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
719
720         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
721         clocksource_suspend();
722
723         return 0;
724 }
725
726 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
727 static struct syscore_ops timekeeping_syscore_ops = {
728         .resume         = timekeeping_resume,
729         .suspend        = timekeeping_suspend,
730 };
731
732 static int __init timekeeping_init_ops(void)
733 {
734         register_syscore_ops(&timekeeping_syscore_ops);
735         return 0;
736 }
737
738 device_initcall(timekeeping_init_ops);
739
740 /*
741  * If the error is already larger, we look ahead even further
742  * to compensate for late or lost adjustments.
743  */
744 static __always_inline int timekeeping_bigadjust(s64 error, s64 *interval,
745                                                  s64 *offset)
746 {
747         s64 tick_error, i;
748         u32 look_ahead, adj;
749         s32 error2, mult;
750
751         /*
752          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
753          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
754          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
755          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
756          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
757          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
758          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
759          */
760         error2 = timekeeper.ntp_error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
761         error2 = abs(error2);
762         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
763                 error2 >>= 2;
764
765         /*
766          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
767          * remove the single look ahead already included in the error.
768          */
769         tick_error = tick_length >> (timekeeper.ntp_error_shift + 1);
770         tick_error -= timekeeper.xtime_interval >> 1;
771         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
772
773         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
774         i = *interval;
775         mult = 1;
776         if (error < 0) {
777                 error = -error;
778                 *interval = -*interval;
779                 *offset = -*offset;
780                 mult = -1;
781         }
782         for (adj = 0; error > i; adj++)
783                 error >>= 1;
784
785         *interval <<= adj;
786         *offset <<= adj;
787         return mult << adj;
788 }
789
790 /*
791  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
792  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
793  * for other values we can do a bit more work.
794  */
795 static void timekeeping_adjust(s64 offset)
796 {
797         s64 error, interval = timekeeper.cycle_interval;
798         int adj;
799
800         /*
801          * The point of this is to check if the error is greater then half
802          * an interval.
803          *
804          * First we shift it down from NTP_SHIFT to clocksource->shifted nsecs.
805          *
806          * Note we subtract one in the shift, so that error is really error*2.
807          * This "saves" dividing(shifting) intererval twice, but keeps the
808          * (error > interval) comparision as still measuring if error is
809          * larger then half an interval.
810          *
811          * Note: It does not "save" on aggrivation when reading the code.
812          */
813         error = timekeeper.ntp_error >> (timekeeper.ntp_error_shift - 1);
814         if (error > interval) {
815                 /*
816                  * We now divide error by 4(via shift), which checks if
817                  * the error is greater then twice the interval.
818                  * If it is greater, we need a bigadjust, if its smaller,
819                  * we can adjust by 1.
820                  */
821                 error >>= 2;
822                 /*
823                  * XXX - In update_wall_time, we round up to the next
824                  * nanosecond, and store the amount rounded up into
825                  * the error. This causes the likely below to be unlikely.
826                  *
827                  * The properfix is to avoid rounding up by using
828                  * the high precision timekeeper.xtime_nsec instead of
829                  * xtime.tv_nsec everywhere. Fixing this will take some
830                  * time.
831                  */
832                 if (likely(error <= interval))
833                         adj = 1;
834                 else
835                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
836         } else if (error < -interval) {
837                 /* See comment above, this is just switched for the negative */
838                 error >>= 2;
839                 if (likely(error >= -interval)) {
840                         adj = -1;
841                         interval = -interval;
842                         offset = -offset;
843                 } else
844                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
845         } else /* No adjustment needed */
846                 return;
847
848         WARN_ONCE(timekeeper.clock->maxadj &&
849                         (timekeeper.mult + adj > timekeeper.clock->mult +
850                                                 timekeeper.clock->maxadj),
851                         "Adjusting %s more then 11%% (%ld vs %ld)\n",
852                         timekeeper.clock->name, (long)timekeeper.mult + adj,
853                         (long)timekeeper.clock->mult +
854                                 timekeeper.clock->maxadj);
855         /*
856          * So the following can be confusing.
857          *
858          * To keep things simple, lets assume adj == 1 for now.
859          *
860          * When adj != 1, remember that the interval and offset values
861          * have been appropriately scaled so the math is the same.
862          *
863          * The basic idea here is that we're increasing the multiplier
864          * by one, this causes the xtime_interval to be incremented by
865          * one cycle_interval. This is because:
866          *      xtime_interval = cycle_interval * mult
867          * So if mult is being incremented by one:
868          *      xtime_interval = cycle_interval * (mult + 1)
869          * Its the same as:
870          *      xtime_interval = (cycle_interval * mult) + cycle_interval
871          * Which can be shortened to:
872          *      xtime_interval += cycle_interval
873          *
874          * So offset stores the non-accumulated cycles. Thus the current
875          * time (in shifted nanoseconds) is:
876          *      now = (offset * adj) + xtime_nsec
877          * Now, even though we're adjusting the clock frequency, we have
878          * to keep time consistent. In other words, we can't jump back
879          * in time, and we also want to avoid jumping forward in time.
880          *
881          * So given the same offset value, we need the time to be the same
882          * both before and after the freq adjustment.
883          *      now = (offset * adj_1) + xtime_nsec_1
884          *      now = (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
885          * So:
886          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
887          *              (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
888          * And we know:
889          *      adj_2 = adj_1 + 1
890          * So:
891          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
892          *              (offset * (adj_1+1)) + xtime_nsec_2
893          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
894          *              (offset * adj_1) + offset + xtime_nsec_2
895          * Canceling the sides:
896          *      xtime_nsec_1 = offset + xtime_nsec_2
897          * Which gives us:
898          *      xtime_nsec_2 = xtime_nsec_1 - offset
899          * Which simplfies to:
900          *      xtime_nsec -= offset
901          *
902          * XXX - TODO: Doc ntp_error calculation.
903          */
904         timekeeper.mult += adj;
905         timekeeper.xtime_interval += interval;
906         timekeeper.xtime_nsec -= offset;
907         timekeeper.ntp_error -= (interval - offset) <<
908                                 timekeeper.ntp_error_shift;
909 }
910
911
912 /**
913  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
914  *
915  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
916  * into a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
917  * loop.
918  *
919  * Returns the unconsumed cycles.
920  */
921 static cycle_t logarithmic_accumulation(cycle_t offset, int shift)
922 {
923         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << timekeeper.shift;
924         u64 raw_nsecs;
925
926         /* If the offset is smaller then a shifted interval, do nothing */
927         if (offset < timekeeper.cycle_interval<<shift)
928                 return offset;
929
930         /* Accumulate one shifted interval */
931         offset -= timekeeper.cycle_interval << shift;
932         timekeeper.clock->cycle_last += timekeeper.cycle_interval << shift;
933
934         timekeeper.xtime_nsec += timekeeper.xtime_interval << shift;
935         while (timekeeper.xtime_nsec >= nsecps) {
936                 int leap;
937                 timekeeper.xtime_nsec -= nsecps;
938                 xtime.tv_sec++;
939                 leap = second_overflow(xtime.tv_sec);
940                 xtime.tv_sec += leap;
941                 wall_to_monotonic.tv_sec -= leap;
942         }
943
944         /* Accumulate raw time */
945         raw_nsecs = timekeeper.raw_interval << shift;
946         raw_nsecs += raw_time.tv_nsec;
947         if (raw_nsecs >= NSEC_PER_SEC) {
948                 u64 raw_secs = raw_nsecs;
949                 raw_nsecs = do_div(raw_secs, NSEC_PER_SEC);
950                 raw_time.tv_sec += raw_secs;
951         }
952         raw_time.tv_nsec = raw_nsecs;
953
954         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
955         timekeeper.ntp_error += tick_length << shift;
956         timekeeper.ntp_error -=
957             (timekeeper.xtime_interval + timekeeper.xtime_remainder) <<
958                                 (timekeeper.ntp_error_shift + shift);
959
960         return offset;
961 }
962
963
964 /**
965  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
966  *
967  * Called from the timer interrupt, must hold a write on xtime_lock.
968  */
969 static void update_wall_time(void)
970 {
971         struct clocksource *clock;
972         cycle_t offset;
973         int shift = 0, maxshift;
974
975         /* Make sure we're fully resumed: */
976         if (unlikely(timekeeping_suspended))
977                 return;
978
979         clock = timekeeper.clock;
980
981 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
982         offset = timekeeper.cycle_interval;
983 #else
984         offset = (clock->read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
985 #endif
986         timekeeper.xtime_nsec = (s64)xtime.tv_nsec << timekeeper.shift;
987
988         /*
989          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
990          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
991          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
992          * that is smaller then the offset. We then accumulate that
993          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
994          * doubled multiple.
995          */
996         shift = ilog2(offset) - ilog2(timekeeper.cycle_interval);
997         shift = max(0, shift);
998         /* Bound shift to one less then what overflows tick_length */
999         maxshift = (8*sizeof(tick_length) - (ilog2(tick_length)+1)) - 1;
1000         shift = min(shift, maxshift);
1001         while (offset >= timekeeper.cycle_interval) {
1002                 offset = logarithmic_accumulation(offset, shift);
1003                 if(offset < timekeeper.cycle_interval<<shift)
1004                         shift--;
1005         }
1006
1007         /* correct the clock when NTP error is too big */
1008         timekeeping_adjust(offset);
1009
1010         /*
1011          * Since in the loop above, we accumulate any amount of time
1012          * in xtime_nsec over a second into xtime.tv_sec, its possible for
1013          * xtime_nsec to be fairly small after the loop. Further, if we're
1014          * slightly speeding the clocksource up in timekeeping_adjust(),
1015          * its possible the required corrective factor to xtime_nsec could
1016          * cause it to underflow.
1017          *
1018          * Now, we cannot simply roll the accumulated second back, since
1019          * the NTP subsystem has been notified via second_overflow. So
1020          * instead we push xtime_nsec forward by the amount we underflowed,
1021          * and add that amount into the error.
1022          *
1023          * We'll correct this error next time through this function, when
1024          * xtime_nsec is not as small.
1025          */
1026         if (unlikely((s64)timekeeper.xtime_nsec < 0)) {
1027                 s64 neg = -(s64)timekeeper.xtime_nsec;
1028                 timekeeper.xtime_nsec = 0;
1029                 timekeeper.ntp_error += neg << timekeeper.ntp_error_shift;
1030         }
1031
1032
1033         /*
1034          * Store full nanoseconds into xtime after rounding it up and
1035          * add the remainder to the error difference.
1036          */
1037         xtime.tv_nsec = ((s64) timekeeper.xtime_nsec >> timekeeper.shift) + 1;
1038         timekeeper.xtime_nsec -= (s64) xtime.tv_nsec << timekeeper.shift;
1039         timekeeper.ntp_error += timekeeper.xtime_nsec <<
1040                                 timekeeper.ntp_error_shift;
1041
1042         /*
1043          * Finally, make sure that after the rounding
1044          * xtime.tv_nsec isn't larger then NSEC_PER_SEC
1045          */
1046         if (unlikely(xtime.tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)) {
1047                 int leap;
1048                 xtime.tv_nsec -= NSEC_PER_SEC;
1049                 xtime.tv_sec++;
1050                 leap = second_overflow(xtime.tv_sec);
1051                 xtime.tv_sec += leap;
1052                 wall_to_monotonic.tv_sec -= leap;
1053         }
1054
1055         /* check to see if there is a new clocksource to use */
1056         update_vsyscall(&xtime, &wall_to_monotonic, timekeeper.clock,
1057                                 timekeeper.mult);
1058 }
1059
1060 /**
1061  * getboottime - Return the real time of system boot.
1062  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1063  *
1064  * Returns the wall-time of boot in a timespec.
1065  *
1066  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
1067  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
1068  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
1069  * you get the right time here).
1070  */
1071 void getboottime(struct timespec *ts)
1072 {
1073         struct timespec boottime = {
1074                 .tv_sec = wall_to_monotonic.tv_sec + total_sleep_time.tv_sec,
1075                 .tv_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + total_sleep_time.tv_nsec
1076         };
1077
1078         set_normalized_timespec(ts, -boottime.tv_sec, -boottime.tv_nsec);
1079 }
1080 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime);
1081
1082
1083 /**
1084  * get_monotonic_boottime - Returns monotonic time since boot
1085  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1086  *
1087  * Returns the monotonic time since boot in a timespec.
1088  *
1089  * This is similar to CLOCK_MONTONIC/ktime_get_ts, but also
1090  * includes the time spent in suspend.
1091  */
1092 void get_monotonic_boottime(struct timespec *ts)
1093 {
1094         struct timespec tomono, sleep;
1095         unsigned int seq;
1096         s64 nsecs;
1097
1098         WARN_ON(timekeeping_suspended);
1099
1100         do {
1101                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
1102                 *ts = xtime;
1103                 tomono = wall_to_monotonic;
1104                 sleep = total_sleep_time;
1105                 nsecs = timekeeping_get_ns();
1106
1107         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
1108
1109         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec + sleep.tv_sec,
1110                         ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec + sleep.tv_nsec + nsecs);
1111 }
1112 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_monotonic_boottime);
1113
1114 /**
1115  * ktime_get_boottime - Returns monotonic time since boot in a ktime
1116  *
1117  * Returns the monotonic time since boot in a ktime
1118  *
1119  * This is similar to CLOCK_MONTONIC/ktime_get, but also
1120  * includes the time spent in suspend.
1121  */
1122 ktime_t ktime_get_boottime(void)
1123 {
1124         struct timespec ts;
1125
1126         get_monotonic_boottime(&ts);
1127         return timespec_to_ktime(ts);
1128 }
1129 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_boottime);
1130
1131 /**
1132  * monotonic_to_bootbased - Convert the monotonic time to boot based.
1133  * @ts:         pointer to the timespec to be converted
1134  */
1135 void monotonic_to_bootbased(struct timespec *ts)
1136 {
1137         *ts = timespec_add(*ts, total_sleep_time);
1138 }
1139 EXPORT_SYMBOL_GPL(monotonic_to_bootbased);
1140
1141 unsigned long get_seconds(void)
1142 {
1143         return xtime.tv_sec;
1144 }
1145 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
1146
1147 struct timespec __current_kernel_time(void)
1148 {
1149         return xtime;
1150 }
1151
1152 struct timespec current_kernel_time(void)
1153 {
1154         struct timespec now;
1155         unsigned long seq;
1156
1157         do {
1158                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
1159
1160                 now = xtime;
1161         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
1162
1163         return now;
1164 }
1165 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);
1166
1167 struct timespec get_monotonic_coarse(void)
1168 {
1169         struct timespec now, mono;
1170         unsigned long seq;
1171
1172         do {
1173                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
1174
1175                 now = xtime;
1176                 mono = wall_to_monotonic;
1177         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
1178
1179         set_normalized_timespec(&now, now.tv_sec + mono.tv_sec,
1180                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
1181         return now;
1182 }
1183
1184 /*
1185  * The 64-bit jiffies value is not atomic - you MUST NOT read it
1186  * without sampling the sequence number in xtime_lock.
1187  * jiffies is defined in the linker script...
1188  */
1189 void do_timer(unsigned long ticks)
1190 {
1191         jiffies_64 += ticks;
1192         update_wall_time();
1193         calc_global_load(ticks);
1194 }
1195
1196 /**
1197  * get_xtime_and_monotonic_and_sleep_offset() - get xtime, wall_to_monotonic,
1198  *    and sleep offsets.
1199  * @xtim:       pointer to timespec to be set with xtime
1200  * @wtom:       pointer to timespec to be set with wall_to_monotonic
1201  * @sleep:      pointer to timespec to be set with time in suspend
1202  */
1203 void get_xtime_and_monotonic_and_sleep_offset(struct timespec *xtim,
1204                                 struct timespec *wtom, struct timespec *sleep)
1205 {
1206         unsigned long seq;
1207
1208         do {
1209                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
1210                 *xtim = xtime;
1211                 *wtom = wall_to_monotonic;
1212                 *sleep = total_sleep_time;
1213         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
1214 }
1215
1216 /**
1217  * ktime_get_monotonic_offset() - get wall_to_monotonic in ktime_t format
1218  */
1219 ktime_t ktime_get_monotonic_offset(void)
1220 {
1221         unsigned long seq;
1222         struct timespec wtom;
1223
1224         do {
1225                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
1226                 wtom = wall_to_monotonic;
1227         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
1228         return timespec_to_ktime(wtom);
1229 }
1230
1231 /**
1232  * xtime_update() - advances the timekeeping infrastructure
1233  * @ticks:      number of ticks, that have elapsed since the last call.
1234  *
1235  * Must be called with interrupts disabled.
1236  */
1237 void xtime_update(unsigned long ticks)
1238 {
1239         write_seqlock(&xtime_lock);
1240         do_timer(ticks);
1241         write_sequnlock(&xtime_lock);
1242 }