kernel/time/timekeeping.c

   1 /*
   2  *  linux/kernel/time/timekeeping.c
   3  *
   4  *  Kernel timekeeping code and accessor functions
   5  *
   6  *  This code was moved from linux/kernel/timer.c.
   7  *  Please see that file for copyright and history logs.
   8  *
   9  */
  10
  11 #include <linux/module.h>
  12 #include <linux/interrupt.h>
  13 #include <linux/percpu.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/mm.h>
  16 #include <linux/sched.h>
  17 #include <linux/sysdev.h>
  18 #include <linux/clocksource.h>
  19 #include <linux/jiffies.h>
  20 #include <linux/time.h>
  21 #include <linux/tick.h>
  22 #include <linux/stop_machine.h>
  23
  24 /* Structure holding internal timekeeping values. */
  25 struct timekeeper {
  26         /* Current clocksource used for timekeeping. */
  27         struct clocksource *clock;
  28         /* The shift value of the current clocksource. */
  29         int     shift;
  30
  31         /* Number of clock cycles in one NTP interval. */
  32         cycle_t cycle_interval;
  33         /* Number of clock shifted nano seconds in one NTP interval. */
  34         u64     xtime_interval;
  35         /* Raw nano seconds accumulated per NTP interval. */
  36         u32     raw_interval;
  37
  38         /* Clock shifted nano seconds remainder not stored in xtime.tv_nsec. */
  39         u64     xtime_nsec;
  40         /* Difference between accumulated time and NTP time in ntp
  41          * shifted nano seconds. */
  42         s64     ntp_error;
  43         /* Shift conversion between clock shifted nano seconds and
  44          * ntp shifted nano seconds. */
  45         int     ntp_error_shift;
  46         /* NTP adjusted clock multiplier */
  47         u32     mult;
  48 };
  49
  50 struct timekeeper timekeeper;
  51
  52 /**
  53  * timekeeper_setup_internals - Set up internals to use clocksource clock.
  54  *
  55  * @clock:              Pointer to clocksource.
  56  *
  57  * Calculates a fixed cycle/nsec interval for a given clocksource/adjustment
  58  * pair and interval request.
  59  *
  60  * Unless you're the timekeeping code, you should not be using this!
  61  */
  62 static void timekeeper_setup_internals(struct clocksource *clock)
  63 {
  64         cycle_t interval;
  65         u64 tmp;
  66
  67         timekeeper.clock = clock;
  68         clock->cycle_last = clock->read(clock);
  69
  70         /* Do the ns -> cycle conversion first, using original mult */
  71         tmp = NTP_INTERVAL_LENGTH;
  72         tmp <<= clock->shift;
  73         tmp += clock->mult/2;
  74         do_div(tmp, clock->mult);
  75         if (tmp == 0)
  76                 tmp = 1;
  77
  78         interval = (cycle_t) tmp;
  79         timekeeper.cycle_interval = interval;
  80
  81         /* Go back from cycles -> shifted ns */
  82         timekeeper.xtime_interval = (u64) interval * clock->mult;
  83         timekeeper.raw_interval =
  84                 ((u64) interval * clock->mult) >> clock->shift;
  85
  86         timekeeper.xtime_nsec = 0;
  87         timekeeper.shift = clock->shift;
  88
  89         timekeeper.ntp_error = 0;
  90         timekeeper.ntp_error_shift = NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift;
  91
  92         /*
  93          * The timekeeper keeps its own mult values for the currently
  94          * active clocksource. These value will be adjusted via NTP
  95          * to counteract clock drifting.
  96          */
  97         timekeeper.mult = clock->mult;
  98 }
  99
 100 /* Timekeeper helper functions. */
 101 static inline s64 timekeeping_get_ns(void)
 102 {
 103         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
 104         struct clocksource *clock;
 105
 106         /* read clocksource: */
 107         clock = timekeeper.clock;
 108         cycle_now = clock->read(clock);
 109
 110         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
 111         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
 112
 113         /* return delta convert to nanoseconds using ntp adjusted mult. */
 114         return clocksource_cyc2ns(cycle_delta, timekeeper.mult,
 115                                   timekeeper.shift);
 116 }
 117
 118 static inline s64 timekeeping_get_ns_raw(void)
 119 {
 120         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
 121         struct clocksource *clock;
 122
 123         /* read clocksource: */
 124         clock = timekeeper.clock;
 125         cycle_now = clock->read(clock);
 126
 127         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
 128         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
 129
 130         /* return delta convert to nanoseconds using ntp adjusted mult. */
 131         return clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
 132 }
 133
 134 /*
 135  * This read-write spinlock protects us from races in SMP while
 136  * playing with xtime.
 137  */
 138 __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SEQLOCK(xtime_lock);
 139
 140
 141 /*
 142  * The current time
 143  * wall_to_monotonic is what we need to add to xtime (or xtime corrected
 144  * for sub jiffie times) to get to monotonic time.  Monotonic is pegged
 145  * at zero at system boot time, so wall_to_monotonic will be negative,
 146  * however, we will ALWAYS keep the tv_nsec part positive so we can use
 147  * the usual normalization.
 148  *
 149  * wall_to_monotonic is moved after resume from suspend for the monotonic
 150  * time not to jump. We need to add total_sleep_time to wall_to_monotonic
 151  * to get the real boot based time offset.
 152  *
 153  * - wall_to_monotonic is no longer the boot time, getboottime must be
 154  * used instead.
 155  */
 156 struct timespec xtime __attribute__ ((aligned (16)));
 157 struct timespec wall_to_monotonic __attribute__ ((aligned (16)));
 158 static struct timespec total_sleep_time;
 159
 160 /*
 161  * The raw monotonic time for the CLOCK_MONOTONIC_RAW posix clock.
 162  */
 163 struct timespec raw_time;
 164
 165 /* flag for if timekeeping is suspended */
 166 int __read_mostly timekeeping_suspended;
 167
 168 /* must hold xtime_lock */
 169 void timekeeping_leap_insert(int leapsecond)
 170 {
 171         xtime.tv_sec += leapsecond;
 172         wall_to_monotonic.tv_sec -= leapsecond;
 173         update_vsyscall(&xtime, timekeeper.clock, timekeeper.mult);
 174 }
 175
 176 #ifdef CONFIG_GENERIC_TIME
 177
 178 /**
 179  * timekeeping_forward_now - update clock to the current time
 180  *
 181  * Forward the current clock to update its state since the last call to
 182  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
 183  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
 184  */
 185 static void timekeeping_forward_now(void)
 186 {
 187         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
 188         struct clocksource *clock;
 189         s64 nsec;
 190
 191         clock = timekeeper.clock;
 192         cycle_now = clock->read(clock);
 193         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
 194         clock->cycle_last = cycle_now;
 195
 196         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, timekeeper.mult,
 197                                   timekeeper.shift);
 198
 199         /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
 200         nsec += arch_gettimeoffset();
 201
 202         timespec_add_ns(&xtime, nsec);
 203
 204         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
 205         timespec_add_ns(&raw_time, nsec);
 206 }
 207
 208 /**
 209  * getnstimeofday - Returns the time of day in a timespec
 210  * @ts:         pointer to the timespec to be set
 211  *
 212  * Returns the time of day in a timespec.
 213  */
 214 void getnstimeofday(struct timespec *ts)
 215 {
 216         unsigned long seq;
 217         s64 nsecs;
 218
 219         WARN_ON(timekeeping_suspended);
 220
 221         do {
 222                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 223
 224                 *ts = xtime;
 225                 nsecs = timekeeping_get_ns();
 226
 227                 /* If arch requires, add in gettimeoffset() */
 228                 nsecs += arch_gettimeoffset();
 229
 230         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 231
 232         timespec_add_ns(ts, nsecs);
 233 }
 234
 235 EXPORT_SYMBOL(getnstimeofday);
 236
 237 ktime_t ktime_get(void)
 238 {
 239         unsigned int seq;
 240         s64 secs, nsecs;
 241
 242         WARN_ON(timekeeping_suspended);
 243
 244         do {
 245                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 246                 secs = xtime.tv_sec + wall_to_monotonic.tv_sec;
 247                 nsecs = xtime.tv_nsec + wall_to_monotonic.tv_nsec;
 248                 nsecs += timekeeping_get_ns();
 249
 250         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 251         /*
 252          * Use ktime_set/ktime_add_ns to create a proper ktime on
 253          * 32-bit architectures without CONFIG_KTIME_SCALAR.
 254          */
 255         return ktime_add_ns(ktime_set(secs, 0), nsecs);
 256 }
 257 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
 258
 259 /**
 260  * ktime_get_ts - get the monotonic clock in timespec format
 261  * @ts:         pointer to timespec variable
 262  *
 263  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
 264  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
 265  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
 266  */
 267 void ktime_get_ts(struct timespec *ts)
 268 {
 269         struct timespec tomono;
 270         unsigned int seq;
 271         s64 nsecs;
 272
 273         WARN_ON(timekeeping_suspended);
 274
 275         do {
 276                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 277                 *ts = xtime;
 278                 tomono = wall_to_monotonic;
 279                 nsecs = timekeeping_get_ns();
 280
 281         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 282
 283         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec,
 284                                 ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec + nsecs);
 285 }
 286 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts);
 287
 288 /**
 289  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
 290  * @tv:         pointer to the timeval to be set
 291  *
 292  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
 293  */
 294 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
 295 {
 296         struct timespec now;
 297
 298         getnstimeofday(&now);
 299         tv->tv_sec = now.tv_sec;
 300         tv->tv_usec = now.tv_nsec/1000;
 301 }
 302
 303 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
 304 /**
 305  * do_settimeofday - Sets the time of day
 306  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the new time
 307  *
 308  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
 309  */
 310 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
 311 {
 312         struct timespec ts_delta;
 313         unsigned long flags;
 314
 315         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
 316                 return -EINVAL;
 317
 318         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 319
 320         timekeeping_forward_now();
 321
 322         ts_delta.tv_sec = tv->tv_sec - xtime.tv_sec;
 323         ts_delta.tv_nsec = tv->tv_nsec - xtime.tv_nsec;
 324         wall_to_monotonic = timespec_sub(wall_to_monotonic, ts_delta);
 325
 326         xtime = *tv;
 327
 328         timekeeper.ntp_error = 0;
 329         ntp_clear();
 330
 331         update_vsyscall(&xtime, timekeeper.clock, timekeeper.mult);
 332
 333         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 334
 335         /* signal hrtimers about time change */
 336         clock_was_set();
 337
 338         return 0;
 339 }
 340
 341 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
 342
 343 /**
 344  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
 345  *
 346  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
 347  */
 348 static int change_clocksource(void *data)
 349 {
 350         struct clocksource *new, *old;
 351
 352         new = (struct clocksource *) data;
 353
 354         timekeeping_forward_now();
 355         if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
 356                 old = timekeeper.clock;
 357                 timekeeper_setup_internals(new);
 358                 if (old->disable)
 359                         old->disable(old);
 360         }
 361         return 0;
 362 }
 363
 364 /**
 365  * timekeeping_notify - Install a new clock source
 366  * @clock:              pointer to the clock source
 367  *
 368  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
 369  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
 370  */
 371 void timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
 372 {
 373         if (timekeeper.clock == clock)
 374                 return;
 375         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
 376         tick_clock_notify();
 377 }
 378
 379 #else /* GENERIC_TIME */
 380
 381 static inline void timekeeping_forward_now(void) { }
 382
 383 /**
 384  * ktime_get - get the monotonic time in ktime_t format
 385  *
 386  * returns the time in ktime_t format
 387  */
 388 ktime_t ktime_get(void)
 389 {
 390         struct timespec now;
 391
 392         ktime_get_ts(&now);
 393
 394         return timespec_to_ktime(now);
 395 }
 396 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
 397
 398 /**
 399  * ktime_get_ts - get the monotonic clock in timespec format
 400  * @ts:         pointer to timespec variable
 401  *
 402  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
 403  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
 404  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
 405  */
 406 void ktime_get_ts(struct timespec *ts)
 407 {
 408         struct timespec tomono;
 409         unsigned long seq;
 410
 411         do {
 412                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 413                 getnstimeofday(ts);
 414                 tomono = wall_to_monotonic;
 415
 416         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 417
 418         set_normalized_timespec(ts, ts->tv_sec + tomono.tv_sec,
 419                                 ts->tv_nsec + tomono.tv_nsec);
 420 }
 421 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts);
 422
 423 #endif /* !GENERIC_TIME */
 424
 425 /**
 426  * ktime_get_real - get the real (wall-) time in ktime_t format
 427  *
 428  * returns the time in ktime_t format
 429  */
 430 ktime_t ktime_get_real(void)
 431 {
 432         struct timespec now;
 433
 434         getnstimeofday(&now);
 435
 436         return timespec_to_ktime(now);
 437 }
 438 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real);
 439
 440 /**
 441  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
 442  * @ts:         pointer to the timespec to be set
 443  *
 444  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
 445  */
 446 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
 447 {
 448         unsigned long seq;
 449         s64 nsecs;
 450
 451         do {
 452                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 453                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw();
 454                 *ts = raw_time;
 455
 456         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 457
 458         timespec_add_ns(ts, nsecs);
 459 }
 460 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
 461
 462
 463 /**
 464  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
 465  */
 466 int timekeeping_valid_for_hres(void)
 467 {
 468         unsigned long seq;
 469         int ret;
 470
 471         do {
 472                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 473
 474                 ret = timekeeper.clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
 475
 476         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 477
 478         return ret;
 479 }
 480
 481 /**
 482  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
 483  *
 484  * Caller must observe xtime_lock via read_seqbegin/read_seqretry to
 485  * ensure that the clocksource does not change!
 486  */
 487 u64 timekeeping_max_deferment(void)
 488 {
 489         return timekeeper.clock->max_idle_ns;
 490 }
 491
 492 /**
 493  * read_persistent_clock -  Return time from the persistent clock.
 494  *
 495  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
 496  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
 497  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
 498  *
 499  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
 500  */
 501 void __attribute__((weak)) read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 502 {
 503         ts->tv_sec = 0;
 504         ts->tv_nsec = 0;
 505 }
 506
 507 /**
 508  * read_boot_clock -  Return time of the system start.
 509  *
 510  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
 511  * Function to read the exact time the system has been started.
 512  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
 513  *
 514  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
 515  */
 516 void __attribute__((weak)) read_boot_clock(struct timespec *ts)
 517 {
 518         ts->tv_sec = 0;
 519         ts->tv_nsec = 0;
 520 }
 521
 522 /*
 523  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
 524  */
 525 void __init timekeeping_init(void)
 526 {
 527         struct clocksource *clock;
 528         unsigned long flags;
 529         struct timespec now, boot;
 530
 531         read_persistent_clock(&now);
 532         read_boot_clock(&boot);
 533
 534         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 535
 536         ntp_init();
 537
 538         clock = clocksource_default_clock();
 539         if (clock->enable)
 540                 clock->enable(clock);
 541         timekeeper_setup_internals(clock);
 542
 543         xtime.tv_sec = now.tv_sec;
 544         xtime.tv_nsec = now.tv_nsec;
 545         raw_time.tv_sec = 0;
 546         raw_time.tv_nsec = 0;
 547         if (boot.tv_sec == 0 && boot.tv_nsec == 0) {
 548                 boot.tv_sec = xtime.tv_sec;
 549                 boot.tv_nsec = xtime.tv_nsec;
 550         }
 551         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 552                                 -boot.tv_sec, -boot.tv_nsec);
 553         total_sleep_time.tv_sec = 0;
 554         total_sleep_time.tv_nsec = 0;
 555         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 556 }
 557
 558 /* time in seconds when suspend began */
 559 static struct timespec timekeeping_suspend_time;
 560
 561 /**
 562  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
 563  * @dev:        unused
 564  *
 565  * This is for the generic clocksource timekeeping.
 566  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
 567  * still managed by arch specific suspend/resume code.
 568  */
 569 static int timekeeping_resume(struct sys_device *dev)
 570 {
 571         unsigned long flags;
 572         struct timespec ts;
 573
 574         read_persistent_clock(&ts);
 575
 576         clocksource_resume();
 577
 578         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 579
 580         if (timespec_compare(&ts, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
 581                 ts = timespec_sub(ts, timekeeping_suspend_time);
 582                 xtime = timespec_add_safe(xtime, ts);
 583                 wall_to_monotonic = timespec_sub(wall_to_monotonic, ts);
 584                 total_sleep_time = timespec_add_safe(total_sleep_time, ts);
 585         }
 586         /* re-base the last cycle value */
 587         timekeeper.clock->cycle_last = timekeeper.clock->read(timekeeper.clock);
 588         timekeeper.ntp_error = 0;
 589         timekeeping_suspended = 0;
 590         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 591
 592         touch_softlockup_watchdog();
 593
 594         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
 595
 596         /* Resume hrtimers */
 597         hres_timers_resume();
 598
 599         return 0;
 600 }
 601
 602 static int timekeeping_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 603 {
 604         unsigned long flags;
 605
 606         read_persistent_clock(&timekeeping_suspend_time);
 607
 608         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 609         timekeeping_forward_now();
 610         timekeeping_suspended = 1;
 611         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 612
 613         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
 614
 615         return 0;
 616 }
 617
 618 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
 619 static struct sysdev_class timekeeping_sysclass = {
 620         .name           = "timekeeping",
 621         .resume         = timekeeping_resume,
 622         .suspend        = timekeeping_suspend,
 623 };
 624
 625 static struct sys_device device_timer = {
 626         .id             = 0,
 627         .cls            = &timekeeping_sysclass,
 628 };
 629
 630 static int __init timekeeping_init_device(void)
 631 {
 632         int error = sysdev_class_register(&timekeeping_sysclass);
 633         if (!error)
 634                 error = sysdev_register(&device_timer);
 635         return error;
 636 }
 637
 638 device_initcall(timekeeping_init_device);
 639
 640 /*
 641  * If the error is already larger, we look ahead even further
 642  * to compensate for late or lost adjustments.
 643  */
 644 static __always_inline int timekeeping_bigadjust(s64 error, s64 *interval,
 645                                                  s64 *offset)
 646 {
 647         s64 tick_error, i;
 648         u32 look_ahead, adj;
 649         s32 error2, mult;
 650
 651         /*
 652          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
 653          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
 654          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
 655          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
 656          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
 657          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
 658          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
 659          */
 660         error2 = timekeeper.ntp_error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
 661         error2 = abs(error2);
 662         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
 663                 error2 >>= 2;
 664
 665         /*
 666          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
 667          * remove the single look ahead already included in the error.
 668          */
 669         tick_error = tick_length >> (timekeeper.ntp_error_shift + 1);
 670         tick_error -= timekeeper.xtime_interval >> 1;
 671         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
 672
 673         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
 674         i = *interval;
 675         mult = 1;
 676         if (error < 0) {
 677                 error = -error;
 678                 *interval = -*interval;
 679                 *offset = -*offset;
 680                 mult = -1;
 681         }
 682         for (adj = 0; error > i; adj++)
 683                 error >>= 1;
 684
 685         *interval <<= adj;
 686         *offset <<= adj;
 687         return mult << adj;
 688 }
 689
 690 /*
 691  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
 692  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
 693  * for other values we can do a bit more work.
 694  */
 695 static void timekeeping_adjust(s64 offset)
 696 {
 697         s64 error, interval = timekeeper.cycle_interval;
 698         int adj;
 699
 700         error = timekeeper.ntp_error >> (timekeeper.ntp_error_shift - 1);
 701         if (error > interval) {
 702                 error >>= 2;
 703                 if (likely(error <= interval))
 704                         adj = 1;
 705                 else
 706                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
 707         } else if (error < -interval) {
 708                 error >>= 2;
 709                 if (likely(error >= -interval)) {
 710                         adj = -1;
 711                         interval = -interval;
 712                         offset = -offset;
 713                 } else
 714                         adj = timekeeping_bigadjust(error, &interval, &offset);
 715         } else
 716                 return;
 717
 718         timekeeper.mult += adj;
 719         timekeeper.xtime_interval += interval;
 720         timekeeper.xtime_nsec -= offset;
 721         timekeeper.ntp_error -= (interval - offset) <<
 722                                 timekeeper.ntp_error_shift;
 723 }
 724
 725 /**
 726  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
 727  *
 728  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
 729  * into a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
 730  * loop.
 731  *
 732  * Returns the unconsumed cycles.
 733  */
 734 static cycle_t logarithmic_accumulation(cycle_t offset, int shift)
 735 {
 736         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << timekeeper.shift;
 737
 738         /* If the offset is smaller then a shifted interval, do nothing */
 739         if (offset < timekeeper.cycle_interval<<shift)
 740                 return offset;
 741
 742         /* Accumulate one shifted interval */
 743         offset -= timekeeper.cycle_interval << shift;
 744         timekeeper.clock->cycle_last += timekeeper.cycle_interval << shift;
 745
 746         timekeeper.xtime_nsec += timekeeper.xtime_interval << shift;
 747         while (timekeeper.xtime_nsec >= nsecps) {
 748                 timekeeper.xtime_nsec -= nsecps;
 749                 xtime.tv_sec++;
 750                 second_overflow();
 751         }
 752
 753         /* Accumulate into raw time */
 754         raw_time.tv_nsec += timekeeper.raw_interval << shift;;
 755         while (raw_time.tv_nsec >= NSEC_PER_SEC) {
 756                 raw_time.tv_nsec -= NSEC_PER_SEC;
 757                 raw_time.tv_sec++;
 758         }
 759
 760         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
 761         timekeeper.ntp_error += tick_length << shift;
 762         timekeeper.ntp_error -= timekeeper.xtime_interval <<
 763                                 (timekeeper.ntp_error_shift + shift);
 764
 765         return offset;
 766 }
 767
 768 /**
 769  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
 770  *
 771  * Called from the timer interrupt, must hold a write on xtime_lock.
 772  */
 773 void update_wall_time(void)
 774 {
 775         struct clocksource *clock;
 776         cycle_t offset;
 777         int shift = 0, maxshift;
 778
 779         /* Make sure we're fully resumed: */
 780         if (unlikely(timekeeping_suspended))
 781                 return;
 782
 783         clock = timekeeper.clock;
 784 #ifdef CONFIG_GENERIC_TIME
 785         offset = (clock->read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
 786 #else
 787         offset = timekeeper.cycle_interval;
 788 #endif
 789         timekeeper.xtime_nsec = (s64)xtime.tv_nsec << timekeeper.shift;
 790
 791         /*
 792          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
 793          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
 794          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
 795          * that is smaller then the offset. We then accumulate that
 796          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
 797          * doubled multiple.
 798          */
 799         shift = ilog2(offset) - ilog2(timekeeper.cycle_interval);
 800         shift = max(0, shift);
 801         /* Bound shift to one less then what overflows tick_length */
 802         maxshift = (8*sizeof(tick_length) - (ilog2(tick_length)+1)) - 1;
 803         shift = min(shift, maxshift);
 804         while (offset >= timekeeper.cycle_interval) {
 805                 offset = logarithmic_accumulation(offset, shift);
 806                 shift--;
 807         }
 808
 809         /* correct the clock when NTP error is too big */
 810         timekeeping_adjust(offset);
 811
 812         /*
 813          * Since in the loop above, we accumulate any amount of time
 814          * in xtime_nsec over a second into xtime.tv_sec, its possible for
 815          * xtime_nsec to be fairly small after the loop. Further, if we're
 816          * slightly speeding the clocksource up in timekeeping_adjust(),
 817          * its possible the required corrective factor to xtime_nsec could
 818          * cause it to underflow.
 819          *
 820          * Now, we cannot simply roll the accumulated second back, since
 821          * the NTP subsystem has been notified via second_overflow. So
 822          * instead we push xtime_nsec forward by the amount we underflowed,
 823          * and add that amount into the error.
 824          *
 825          * We'll correct this error next time through this function, when
 826          * xtime_nsec is not as small.
 827          */
 828         if (unlikely((s64)timekeeper.xtime_nsec < 0)) {
 829                 s64 neg = -(s64)timekeeper.xtime_nsec;
 830                 timekeeper.xtime_nsec = 0;
 831                 timekeeper.ntp_error += neg << timekeeper.ntp_error_shift;
 832         }
 833
 834         /* store full nanoseconds into xtime after rounding it up and
 835          * add the remainder to the error difference.
 836          */
 837         xtime.tv_nsec = ((s64) timekeeper.xtime_nsec >> timekeeper.shift) + 1;
 838         timekeeper.xtime_nsec -= (s64) xtime.tv_nsec << timekeeper.shift;
 839         timekeeper.ntp_error += timekeeper.xtime_nsec <<
 840                                 timekeeper.ntp_error_shift;
 841
 842         /* check to see if there is a new clocksource to use */
 843         update_vsyscall(&xtime, timekeeper.clock, timekeeper.mult);
 844 }
 845
 846 /**
 847  * getboottime - Return the real time of system boot.
 848  * @ts:         pointer to the timespec to be set
 849  *
 850  * Returns the time of day in a timespec.
 851  *
 852  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
 853  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
 854  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
 855  * you get the right time here).
 856  */
 857 void getboottime(struct timespec *ts)
 858 {
 859         struct timespec boottime = {
 860                 .tv_sec = wall_to_monotonic.tv_sec + total_sleep_time.tv_sec,
 861                 .tv_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + total_sleep_time.tv_nsec
 862         };
 863
 864         set_normalized_timespec(ts, -boottime.tv_sec, -boottime.tv_nsec);
 865 }
 866
 867 /**
 868  * monotonic_to_bootbased - Convert the monotonic time to boot based.
 869  * @ts:         pointer to the timespec to be converted
 870  */
 871 void monotonic_to_bootbased(struct timespec *ts)
 872 {
 873         *ts = timespec_add_safe(*ts, total_sleep_time);
 874 }
 875
 876 unsigned long get_seconds(void)
 877 {
 878         return xtime.tv_sec;
 879 }
 880 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
 881
 882 struct timespec __current_kernel_time(void)
 883 {
 884         return xtime;
 885 }
 886
 887 struct timespec current_kernel_time(void)
 888 {
 889         struct timespec now;
 890         unsigned long seq;
 891
 892         do {
 893                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 894                 now = xtime;
 895         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 896
 897         return now;
 898 }
 899 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);
 900
 901 struct timespec get_monotonic_coarse(void)
 902 {
 903         struct timespec now, mono;
 904         unsigned long seq;
 905
 906         do {
 907                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 908                 now = xtime;
 909                 mono = wall_to_monotonic;
 910         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 911
 912         set_normalized_timespec(&now, now.tv_sec + mono.tv_sec,
 913                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
 914         return now;
 915 }