x86: tsc prevent time going backwards
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / x86 / kernel / tsc_64.c
index 9f22e542c37409e84967b4903f4a24bb7db56dfd..01fc9f0c39e2031e403bbf2174eaeb18d24a483c 100644 (file)
@@ -10,6 +10,8 @@
 
 #include <asm/hpet.h>
 #include <asm/timex.h>
+#include <asm/timer.h>
+#include <asm/vgtod.h>
 
 static int notsc __initdata = 0;
 
@@ -18,19 +20,51 @@ EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
 unsigned int tsc_khz;
 EXPORT_SYMBOL(tsc_khz);
 
-static unsigned int cyc2ns_scale __read_mostly;
+/* Accelerators for sched_clock()
+ * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
+ *  basic equation:
+ *             ns = cycles / (freq / ns_per_sec)
+ *             ns = cycles * (ns_per_sec / freq)
+ *             ns = cycles * (10^9 / (cpu_khz * 10^3))
+ *             ns = cycles * (10^6 / cpu_khz)
+ *
+ *     Then we use scaling math (suggested by george@mvista.com) to get:
+ *             ns = cycles * (10^6 * SC / cpu_khz) / SC
+ *             ns = cycles * cyc2ns_scale / SC
+ *
+ *     And since SC is a constant power of two, we can convert the div
+ *  into a shift.
+ *
+ *  We can use khz divisor instead of mhz to keep a better precision, since
+ *  cyc2ns_scale is limited to 10^6 * 2^10, which fits in 32 bits.
+ *  (mathieu.desnoyers@polymtl.ca)
+ *
+ *                     -johnstul@us.ibm.com "math is hard, lets go shopping!"
+ */
+DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cyc2ns);
 
-static inline void set_cyc2ns_scale(unsigned long khz)
+static void set_cyc2ns_scale(unsigned long cpu_khz, int cpu)
 {
-       cyc2ns_scale = (NSEC_PER_MSEC << NS_SCALE) / khz;
-}
+       unsigned long flags, prev_scale, *scale;
+       unsigned long long tsc_now, ns_now;
 
-static unsigned long long cycles_2_ns(unsigned long long cyc)
-{
-       return (cyc * cyc2ns_scale) >> NS_SCALE;
+       local_irq_save(flags);
+       sched_clock_idle_sleep_event();
+
+       scale = &per_cpu(cyc2ns, cpu);
+
+       rdtscll(tsc_now);
+       ns_now = __cycles_2_ns(tsc_now);
+
+       prev_scale = *scale;
+       if (cpu_khz)
+               *scale = (NSEC_PER_MSEC << CYC2NS_SCALE_FACTOR)/cpu_khz;
+
+       sched_clock_idle_wakeup_event(0);
+       local_irq_restore(flags);
 }
 
-unsigned long long sched_clock(void)
+unsigned long long native_sched_clock(void)
 {
        unsigned long a = 0;
 
@@ -44,12 +78,27 @@ unsigned long long sched_clock(void)
        return cycles_2_ns(a);
 }
 
+/* We need to define a real function for sched_clock, to override the
+   weak default version */
+#ifdef CONFIG_PARAVIRT
+unsigned long long sched_clock(void)
+{
+       return paravirt_sched_clock();
+}
+#else
+unsigned long long
+sched_clock(void) __attribute__((alias("native_sched_clock")));
+#endif
+
+
 static int tsc_unstable;
 
-inline int check_tsc_unstable(void)
+int check_tsc_unstable(void)
 {
        return tsc_unstable;
 }
+EXPORT_SYMBOL_GPL(check_tsc_unstable);
+
 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
 
 /* Frequency scaling support. Adjust the TSC based timer when the cpu frequency
@@ -73,13 +122,13 @@ static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
        struct cpufreq_freqs *freq = data;
        unsigned long *lpj, dummy;
 
-       if (cpu_has(&cpu_data[freq->cpu], X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
+       if (cpu_has(&cpu_data(freq->cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
                return 0;
 
        lpj = &dummy;
        if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
 #ifdef CONFIG_SMP
-               lpj = &cpu_data[freq->cpu].loops_per_jiffy;
+               lpj = &cpu_data(freq->cpu).loops_per_jiffy;
 #else
                lpj = &boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
 #endif
@@ -100,7 +149,9 @@ static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
                        mark_tsc_unstable("cpufreq changes");
        }
 
-       set_cyc2ns_scale(tsc_khz_ref);
+       preempt_disable();
+       set_cyc2ns_scale(tsc_khz_ref, smp_processor_id());
+       preempt_enable();
 
        return 0;
 }
@@ -133,12 +184,12 @@ static unsigned long __init tsc_read_refs(unsigned long *pm,
        int i;
 
        for (i = 0; i < MAX_RETRIES; i++) {
-               t1 = get_cycles_sync();
+               t1 = get_cycles();
                if (hpet)
                        *hpet = hpet_readl(HPET_COUNTER) & 0xFFFFFFFF;
                else
                        *pm = acpi_pm_read_early();
-               t2 = get_cycles_sync();
+               t2 = get_cycles();
                if ((t2 - t1) < SMI_TRESHOLD)
                        return t2;
        }
@@ -151,7 +202,7 @@ static unsigned long __init tsc_read_refs(unsigned long *pm,
 void __init tsc_calibrate(void)
 {
        unsigned long flags, tsc1, tsc2, tr1, tr2, pm1, pm2, hpet1, hpet2;
-       int hpet = is_hpet_enabled();
+       int hpet = is_hpet_enabled(), cpu;
 
        local_irq_save(flags);
 
@@ -162,9 +213,9 @@ void __init tsc_calibrate(void)
        outb(0xb0, 0x43);
        outb((CLOCK_TICK_RATE / (1000 / 50)) & 0xff, 0x42);
        outb((CLOCK_TICK_RATE / (1000 / 50)) >> 8, 0x42);
-       tr1 = get_cycles_sync();
+       tr1 = get_cycles();
        while ((inb(0x61) & 0x20) == 0);
-       tr2 = get_cycles_sync();
+       tr2 = get_cycles();
 
        tsc2 = tsc_read_refs(&pm2, hpet ? &hpet2 : NULL);
 
@@ -206,7 +257,9 @@ void __init tsc_calibrate(void)
        }
 
        tsc_khz = tsc2 / tsc1;
-       set_cyc2ns_scale(tsc_khz);
+
+       for_each_possible_cpu(cpu)
+               set_cyc2ns_scale(tsc_khz, cpu);
 }
 
 /*
@@ -222,17 +275,9 @@ __cpuinit int unsynchronized_tsc(void)
        if (apic_is_clustered_box())
                return 1;
 #endif
-       /* Most intel systems have synchronized TSCs except for
-          multi node systems */
-       if (boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_INTEL) {
-#ifdef CONFIG_ACPI
-               /* But TSC doesn't tick in C3 so don't use it there */
-               if (acpi_gbl_FADT.header.length > 0 &&
-                   acpi_gbl_FADT.C3latency < 1000)
-                       return 1;
-#endif
+
+       if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
                return 0;
-       }
 
        /* Assume multi socket systems are not synchronized */
        return num_present_cpus() > 1;
@@ -246,18 +291,34 @@ int __init notsc_setup(char *s)
 
 __setup("notsc", notsc_setup);
 
+static struct clocksource clocksource_tsc;
 
-/* clock source code: */
+/*
+ * We compare the TSC to the cycle_last value in the clocksource
+ * structure to avoid a nasty time-warp. This can be observed in a
+ * very small window right after one CPU updated cycle_last under
+ * xtime/vsyscall_gtod lock and the other CPU reads a TSC value which
+ * is smaller than the cycle_last reference value due to a TSC which
+ * is slighty behind. This delta is nowhere else observable, but in
+ * that case it results in a forward time jump in the range of hours
+ * due to the unsigned delta calculation of the time keeping core
+ * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
+ * timer.
+ */
 static cycle_t read_tsc(void)
 {
-       cycle_t ret = (cycle_t)get_cycles_sync();
-       return ret;
+       cycle_t ret = (cycle_t)get_cycles();
+
+       return ret >= clocksource_tsc.cycle_last ?
+               ret : clocksource_tsc.cycle_last;
 }
 
 static cycle_t __vsyscall_fn vread_tsc(void)
 {
-       cycle_t ret = (cycle_t)get_cycles_sync();
-       return ret;
+       cycle_t ret = (cycle_t)vget_cycles();
+
+       return ret >= __vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last ?
+               ret : __vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last;
 }
 
 static struct clocksource clocksource_tsc = {