timekeeping; Use ktime based data for ktime_get_update_offsets_tick()
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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_get_ts64 - get the monotonic clock in timespec64 format
455  * @ts:         pointer to timespec variable
456  *
457  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
458  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
459  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
460  */
461 void ktime_get_ts64(struct timespec64 *ts)
462 {
463         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
464         struct timespec64 tomono;
465         s64 nsec;
466         unsigned int seq;
467
468         WARN_ON(timekeeping_suspended);
469
470         do {
471                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
472                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
473                 nsec = timekeeping_get_ns(tk);
474                 tomono = tk->wall_to_monotonic;
475
476         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
477
478         ts->tv_sec += tomono.tv_sec;
479         ts->tv_nsec = 0;
480         timespec64_add_ns(ts, nsec + tomono.tv_nsec);
481 }
482 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts64);
483
484
485 /**
486  * timekeeping_clocktai - Returns the TAI time of day in a timespec
487  * @ts:         pointer to the timespec to be set
488  *
489  * Returns the time of day in a timespec.
490  */
491 void timekeeping_clocktai(struct timespec *ts)
492 {
493         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
494         struct timespec64 ts64;
495         unsigned long seq;
496         u64 nsecs;
497
498         WARN_ON(timekeeping_suspended);
499
500         do {
501                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
502
503                 ts64.tv_sec = tk->xtime_sec + tk->tai_offset;
504                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
505
506         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
507
508         ts64.tv_nsec = 0;
509         timespec64_add_ns(&ts64, nsecs);
510         *ts = timespec64_to_timespec(ts64);
511
512 }
513 EXPORT_SYMBOL(timekeeping_clocktai);
514
515 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
516
517 /**
518  * getnstime_raw_and_real - get day and raw monotonic time in timespec format
519  * @ts_raw:     pointer to the timespec to be set to raw monotonic time
520  * @ts_real:    pointer to the timespec to be set to the time of day
521  *
522  * This function reads both the time of day and raw monotonic time at the
523  * same time atomically and stores the resulting timestamps in timespec
524  * format.
525  */
526 void getnstime_raw_and_real(struct timespec *ts_raw, struct timespec *ts_real)
527 {
528         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
529         unsigned long seq;
530         s64 nsecs_raw, nsecs_real;
531
532         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
533
534         do {
535                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
536
537                 *ts_raw = timespec64_to_timespec(tk->raw_time);
538                 ts_real->tv_sec = tk->xtime_sec;
539                 ts_real->tv_nsec = 0;
540
541                 nsecs_raw = timekeeping_get_ns_raw(tk);
542                 nsecs_real = timekeeping_get_ns(tk);
543
544         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
545
546         timespec_add_ns(ts_raw, nsecs_raw);
547         timespec_add_ns(ts_real, nsecs_real);
548 }
549 EXPORT_SYMBOL(getnstime_raw_and_real);
550
551 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */
552
553 /**
554  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
555  * @tv:         pointer to the timeval to be set
556  *
557  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
558  */
559 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
560 {
561         struct timespec64 now;
562
563         getnstimeofday64(&now);
564         tv->tv_sec = now.tv_sec;
565         tv->tv_usec = now.tv_nsec/1000;
566 }
567 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
568
569 /**
570  * do_settimeofday - Sets the time of day
571  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the new time
572  *
573  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
574  */
575 int do_settimeofday(const struct timespec *tv)
576 {
577         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
578         struct timespec64 ts_delta, xt, tmp;
579         unsigned long flags;
580
581         if (!timespec_valid_strict(tv))
582                 return -EINVAL;
583
584         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
585         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
586
587         timekeeping_forward_now(tk);
588
589         xt = tk_xtime(tk);
590         ts_delta.tv_sec = tv->tv_sec - xt.tv_sec;
591         ts_delta.tv_nsec = tv->tv_nsec - xt.tv_nsec;
592
593         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts_delta));
594
595         tmp = timespec_to_timespec64(*tv);
596         tk_set_xtime(tk, &tmp);
597
598         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
599
600         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
601         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
602
603         /* signal hrtimers about time change */
604         clock_was_set();
605
606         return 0;
607 }
608 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
609
610 /**
611  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
612  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the offset
613  *
614  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
615  */
616 int timekeeping_inject_offset(struct timespec *ts)
617 {
618         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
619         unsigned long flags;
620         struct timespec64 ts64, tmp;
621         int ret = 0;
622
623         if ((unsigned long)ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
624                 return -EINVAL;
625
626         ts64 = timespec_to_timespec64(*ts);
627
628         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
629         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
630
631         timekeeping_forward_now(tk);
632
633         /* Make sure the proposed value is valid */
634         tmp = timespec64_add(tk_xtime(tk),  ts64);
635         if (!timespec64_valid_strict(&tmp)) {
636                 ret = -EINVAL;
637                 goto error;
638         }
639
640         tk_xtime_add(tk, &ts64);
641         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts64));
642
643 error: /* even if we error out, we forwarded the time, so call update */
644         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
645
646         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
647         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
648
649         /* signal hrtimers about time change */
650         clock_was_set();
651
652         return ret;
653 }
654 EXPORT_SYMBOL(timekeeping_inject_offset);
655
656
657 /**
658  * timekeeping_get_tai_offset - Returns current TAI offset from UTC
659  *
660  */
661 s32 timekeeping_get_tai_offset(void)
662 {
663         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
664         unsigned int seq;
665         s32 ret;
666
667         do {
668                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
669                 ret = tk->tai_offset;
670         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
671
672         return ret;
673 }
674
675 /**
676  * __timekeeping_set_tai_offset - Lock free worker function
677  *
678  */
679 static void __timekeeping_set_tai_offset(struct timekeeper *tk, s32 tai_offset)
680 {
681         tk->tai_offset = tai_offset;
682         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tai_offset, 0));
683 }
684
685 /**
686  * timekeeping_set_tai_offset - Sets the current TAI offset from UTC
687  *
688  */
689 void timekeeping_set_tai_offset(s32 tai_offset)
690 {
691         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
692         unsigned long flags;
693
694         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
695         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
696         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai_offset);
697         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
698         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
699         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
700         clock_was_set();
701 }
702
703 /**
704  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
705  *
706  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
707  */
708 static int change_clocksource(void *data)
709 {
710         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
711         struct clocksource *new, *old;
712         unsigned long flags;
713
714         new = (struct clocksource *) data;
715
716         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
717         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
718
719         timekeeping_forward_now(tk);
720         /*
721          * If the cs is in module, get a module reference. Succeeds
722          * for built-in code (owner == NULL) as well.
723          */
724         if (try_module_get(new->owner)) {
725                 if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
726                         old = tk->clock;
727                         tk_setup_internals(tk, new);
728                         if (old->disable)
729                                 old->disable(old);
730                         module_put(old->owner);
731                 } else {
732                         module_put(new->owner);
733                 }
734         }
735         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
736
737         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
738         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
739
740         return 0;
741 }
742
743 /**
744  * timekeeping_notify - Install a new clock source
745  * @clock:              pointer to the clock source
746  *
747  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
748  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
749  */
750 int timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
751 {
752         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
753
754         if (tk->clock == clock)
755                 return 0;
756         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
757         tick_clock_notify();
758         return tk->clock == clock ? 0 : -1;
759 }
760
761 /**
762  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
763  * @ts:         pointer to the timespec to be set
764  *
765  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
766  */
767 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
768 {
769         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
770         struct timespec64 ts64;
771         unsigned long seq;
772         s64 nsecs;
773
774         do {
775                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
776                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw(tk);
777                 ts64 = tk->raw_time;
778
779         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
780
781         timespec64_add_ns(&ts64, nsecs);
782         *ts = timespec64_to_timespec(ts64);
783 }
784 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
785
786 /**
787  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
788  */
789 int timekeeping_valid_for_hres(void)
790 {
791         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
792         unsigned long seq;
793         int ret;
794
795         do {
796                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
797
798                 ret = tk->clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
799
800         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
801
802         return ret;
803 }
804
805 /**
806  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
807  */
808 u64 timekeeping_max_deferment(void)
809 {
810         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
811         unsigned long seq;
812         u64 ret;
813
814         do {
815                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
816
817                 ret = tk->clock->max_idle_ns;
818
819         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
820
821         return ret;
822 }
823
824 /**
825  * read_persistent_clock -  Return time from the persistent clock.
826  *
827  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
828  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
829  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
830  *
831  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
832  */
833 void __weak read_persistent_clock(struct timespec *ts)
834 {
835         ts->tv_sec = 0;
836         ts->tv_nsec = 0;
837 }
838
839 /**
840  * read_boot_clock -  Return time of the system start.
841  *
842  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
843  * Function to read the exact time the system has been started.
844  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
845  *
846  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
847  */
848 void __weak read_boot_clock(struct timespec *ts)
849 {
850         ts->tv_sec = 0;
851         ts->tv_nsec = 0;
852 }
853
854 /*
855  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
856  */
857 void __init timekeeping_init(void)
858 {
859         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
860         struct clocksource *clock;
861         unsigned long flags;
862         struct timespec64 now, boot, tmp;
863         struct timespec ts;
864
865         read_persistent_clock(&ts);
866         now = timespec_to_timespec64(ts);
867         if (!timespec64_valid_strict(&now)) {
868                 pr_warn("WARNING: Persistent clock returned invalid value!\n"
869                         "         Check your CMOS/BIOS settings.\n");
870                 now.tv_sec = 0;
871                 now.tv_nsec = 0;
872         } else if (now.tv_sec || now.tv_nsec)
873                 persistent_clock_exist = true;
874
875         read_boot_clock(&ts);
876         boot = timespec_to_timespec64(ts);
877         if (!timespec64_valid_strict(&boot)) {
878                 pr_warn("WARNING: Boot clock returned invalid value!\n"
879                         "         Check your CMOS/BIOS settings.\n");
880                 boot.tv_sec = 0;
881                 boot.tv_nsec = 0;
882         }
883
884         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
885         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
886         ntp_init();
887
888         clock = clocksource_default_clock();
889         if (clock->enable)
890                 clock->enable(clock);
891         tk_setup_internals(tk, clock);
892
893         tk_set_xtime(tk, &now);
894         tk->raw_time.tv_sec = 0;
895         tk->raw_time.tv_nsec = 0;
896         if (boot.tv_sec == 0 && boot.tv_nsec == 0)
897                 boot = tk_xtime(tk);
898
899         set_normalized_timespec64(&tmp, -boot.tv_sec, -boot.tv_nsec);
900         tk_set_wall_to_mono(tk, tmp);
901
902         tmp.tv_sec = 0;
903         tmp.tv_nsec = 0;
904         tk_set_sleep_time(tk, tmp);
905
906         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
907
908         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
909         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
910 }
911
912 /* time in seconds when suspend began */
913 static struct timespec64 timekeeping_suspend_time;
914
915 /**
916  * __timekeeping_inject_sleeptime - Internal function to add sleep interval
917  * @delta: pointer to a timespec delta value
918  *
919  * Takes a timespec offset measuring a suspend interval and properly
920  * adds the sleep offset to the timekeeping variables.
921  */
922 static void __timekeeping_inject_sleeptime(struct timekeeper *tk,
923                                            struct timespec64 *delta)
924 {
925         if (!timespec64_valid_strict(delta)) {
926                 printk_deferred(KERN_WARNING
927                                 "__timekeeping_inject_sleeptime: Invalid "
928                                 "sleep delta value!\n");
929                 return;
930         }
931         tk_xtime_add(tk, delta);
932         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *delta));
933         tk_set_sleep_time(tk, timespec64_add(tk->total_sleep_time, *delta));
934         tk_debug_account_sleep_time(delta);
935 }
936
937 /**
938  * timekeeping_inject_sleeptime - Adds suspend interval to timeekeeping values
939  * @delta: pointer to a timespec delta value
940  *
941  * This hook is for architectures that cannot support read_persistent_clock
942  * because their RTC/persistent clock is only accessible when irqs are enabled.
943  *
944  * This function should only be called by rtc_resume(), and allows
945  * a suspend offset to be injected into the timekeeping values.
946  */
947 void timekeeping_inject_sleeptime(struct timespec *delta)
948 {
949         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
950         struct timespec64 tmp;
951         unsigned long flags;
952
953         /*
954          * Make sure we don't set the clock twice, as timekeeping_resume()
955          * already did it
956          */
957         if (has_persistent_clock())
958                 return;
959
960         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
961         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
962
963         timekeeping_forward_now(tk);
964
965         tmp = timespec_to_timespec64(*delta);
966         __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &tmp);
967
968         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
969
970         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
971         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
972
973         /* signal hrtimers about time change */
974         clock_was_set();
975 }
976
977 /**
978  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
979  *
980  * This is for the generic clocksource timekeeping.
981  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
982  * still managed by arch specific suspend/resume code.
983  */
984 static void timekeeping_resume(void)
985 {
986         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
987         struct clocksource *clock = tk->clock;
988         unsigned long flags;
989         struct timespec64 ts_new, ts_delta;
990         struct timespec tmp;
991         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
992         bool suspendtime_found = false;
993
994         read_persistent_clock(&tmp);
995         ts_new = timespec_to_timespec64(tmp);
996
997         clockevents_resume();
998         clocksource_resume();
999
1000         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1001         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1002
1003         /*
1004          * After system resumes, we need to calculate the suspended time and
1005          * compensate it for the OS time. There are 3 sources that could be
1006          * used: Nonstop clocksource during suspend, persistent clock and rtc
1007          * device.
1008          *
1009          * One specific platform may have 1 or 2 or all of them, and the
1010          * preference will be:
1011          *      suspend-nonstop clocksource -> persistent clock -> rtc
1012          * The less preferred source will only be tried if there is no better
1013          * usable source. The rtc part is handled separately in rtc core code.
1014          */
1015         cycle_now = clock->read(clock);
1016         if ((clock->flags & CLOCK_SOURCE_SUSPEND_NONSTOP) &&
1017                 cycle_now > clock->cycle_last) {
1018                 u64 num, max = ULLONG_MAX;
1019                 u32 mult = clock->mult;
1020                 u32 shift = clock->shift;
1021                 s64 nsec = 0;
1022
1023                 cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
1024
1025                 /*
1026                  * "cycle_delta * mutl" may cause 64 bits overflow, if the
1027                  * suspended time is too long. In that case we need do the
1028                  * 64 bits math carefully
1029                  */
1030                 do_div(max, mult);
1031                 if (cycle_delta > max) {
1032                         num = div64_u64(cycle_delta, max);
1033                         nsec = (((u64) max * mult) >> shift) * num;
1034                         cycle_delta -= num * max;
1035                 }
1036                 nsec += ((u64) cycle_delta * mult) >> shift;
1037
1038                 ts_delta = ns_to_timespec64(nsec);
1039                 suspendtime_found = true;
1040         } else if (timespec64_compare(&ts_new, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
1041                 ts_delta = timespec64_sub(ts_new, timekeeping_suspend_time);
1042                 suspendtime_found = true;
1043         }
1044
1045         if (suspendtime_found)
1046                 __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &ts_delta);
1047
1048         /* Re-base the last cycle value */
1049         tk->cycle_last = clock->cycle_last = cycle_now;
1050         tk->ntp_error = 0;
1051         timekeeping_suspended = 0;
1052         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1053         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1054         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1055
1056         touch_softlockup_watchdog();
1057
1058         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
1059
1060         /* Resume hrtimers */
1061         hrtimers_resume();
1062 }
1063
1064 static int timekeeping_suspend(void)
1065 {
1066         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1067         unsigned long flags;
1068         struct timespec64               delta, delta_delta;
1069         static struct timespec64        old_delta;
1070         struct timespec tmp;
1071
1072         read_persistent_clock(&tmp);
1073         timekeeping_suspend_time = timespec_to_timespec64(tmp);
1074
1075         /*
1076          * On some systems the persistent_clock can not be detected at
1077          * timekeeping_init by its return value, so if we see a valid
1078          * value returned, update the persistent_clock_exists flag.
1079          */
1080         if (timekeeping_suspend_time.tv_sec || timekeeping_suspend_time.tv_nsec)
1081                 persistent_clock_exist = true;
1082
1083         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1084         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1085         timekeeping_forward_now(tk);
1086         timekeeping_suspended = 1;
1087
1088         /*
1089          * To avoid drift caused by repeated suspend/resumes,
1090          * which each can add ~1 second drift error,
1091          * try to compensate so the difference in system time
1092          * and persistent_clock time stays close to constant.
1093          */
1094         delta = timespec64_sub(tk_xtime(tk), timekeeping_suspend_time);
1095         delta_delta = timespec64_sub(delta, old_delta);
1096         if (abs(delta_delta.tv_sec)  >= 2) {
1097                 /*
1098                  * if delta_delta is too large, assume time correction
1099                  * has occured and set old_delta to the current delta.
1100                  */
1101                 old_delta = delta;
1102         } else {
1103                 /* Otherwise try to adjust old_system to compensate */
1104                 timekeeping_suspend_time =
1105                         timespec64_add(timekeeping_suspend_time, delta_delta);
1106         }
1107
1108         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
1109         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1110         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1111
1112         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
1113         clocksource_suspend();
1114         clockevents_suspend();
1115
1116         return 0;
1117 }
1118
1119 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
1120 static struct syscore_ops timekeeping_syscore_ops = {
1121         .resume         = timekeeping_resume,
1122         .suspend        = timekeeping_suspend,
1123 };
1124
1125 static int __init timekeeping_init_ops(void)
1126 {
1127         register_syscore_ops(&timekeeping_syscore_ops);
1128         return 0;
1129 }
1130
1131 device_initcall(timekeeping_init_ops);
1132
1133 /*
1134  * If the error is already larger, we look ahead even further
1135  * to compensate for late or lost adjustments.
1136  */
1137 static __always_inline int timekeeping_bigadjust(struct timekeeper *tk,
1138                                                  s64 error, s64 *interval,
1139                                                  s64 *offset)
1140 {
1141         s64 tick_error, i;
1142         u32 look_ahead, adj;
1143         s32 error2, mult;
1144
1145         /*
1146          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
1147          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
1148          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
1149          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
1150          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
1151          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
1152          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
1153          */
1154         error2 = tk->ntp_error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
1155         error2 = abs(error2);
1156         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
1157                 error2 >>= 2;
1158
1159         /*
1160          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
1161          * remove the single look ahead already included in the error.
1162          */
1163         tick_error = ntp_tick_length() >> (tk->ntp_error_shift + 1);
1164         tick_error -= tk->xtime_interval >> 1;
1165         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
1166
1167         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
1168         i = *interval;
1169         mult = 1;
1170         if (error < 0) {
1171                 error = -error;
1172                 *interval = -*interval;
1173                 *offset = -*offset;
1174                 mult = -1;
1175         }
1176         for (adj = 0; error > i; adj++)
1177                 error >>= 1;
1178
1179         *interval <<= adj;
1180         *offset <<= adj;
1181         return mult << adj;
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
1186  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
1187  * for other values we can do a bit more work.
1188  */
1189 static void timekeeping_adjust(struct timekeeper *tk, s64 offset)
1190 {
1191         s64 error, interval = tk->cycle_interval;
1192         int adj;
1193
1194         /*
1195          * The point of this is to check if the error is greater than half
1196          * an interval.
1197          *
1198          * First we shift it down from NTP_SHIFT to clocksource->shifted nsecs.
1199          *
1200          * Note we subtract one in the shift, so that error is really error*2.
1201          * This "saves" dividing(shifting) interval twice, but keeps the
1202          * (error > interval) comparison as still measuring if error is
1203          * larger than half an interval.
1204          *
1205          * Note: It does not "save" on aggravation when reading the code.
1206          */
1207         error = tk->ntp_error >> (tk->ntp_error_shift - 1);
1208         if (error > interval) {
1209                 /*
1210                  * We now divide error by 4(via shift), which checks if
1211                  * the error is greater than twice the interval.
1212                  * If it is greater, we need a bigadjust, if its smaller,
1213                  * we can adjust by 1.
1214                  */
1215                 error >>= 2;
1216                 if (likely(error <= interval))
1217                         adj = 1;
1218                 else
1219                         adj = timekeeping_bigadjust(tk, error, &interval, &offset);
1220         } else {
1221                 if (error < -interval) {
1222                         /* See comment above, this is just switched for the negative */
1223                         error >>= 2;
1224                         if (likely(error >= -interval)) {
1225                                 adj = -1;
1226                                 interval = -interval;
1227                                 offset = -offset;
1228                         } else {
1229                                 adj = timekeeping_bigadjust(tk, error, &interval, &offset);
1230                         }
1231                 } else {
1232                         goto out_adjust;
1233                 }
1234         }
1235
1236         if (unlikely(tk->clock->maxadj &&
1237                 (tk->mult + adj > tk->clock->mult + tk->clock->maxadj))) {
1238                 printk_deferred_once(KERN_WARNING
1239                         "Adjusting %s more than 11%% (%ld vs %ld)\n",
1240                         tk->clock->name, (long)tk->mult + adj,
1241                         (long)tk->clock->mult + tk->clock->maxadj);
1242         }
1243         /*
1244          * So the following can be confusing.
1245          *
1246          * To keep things simple, lets assume adj == 1 for now.
1247          *
1248          * When adj != 1, remember that the interval and offset values
1249          * have been appropriately scaled so the math is the same.
1250          *
1251          * The basic idea here is that we're increasing the multiplier
1252          * by one, this causes the xtime_interval to be incremented by
1253          * one cycle_interval. This is because:
1254          *      xtime_interval = cycle_interval * mult
1255          * So if mult is being incremented by one:
1256          *      xtime_interval = cycle_interval * (mult + 1)
1257          * Its the same as:
1258          *      xtime_interval = (cycle_interval * mult) + cycle_interval
1259          * Which can be shortened to:
1260          *      xtime_interval += cycle_interval
1261          *
1262          * So offset stores the non-accumulated cycles. Thus the current
1263          * time (in shifted nanoseconds) is:
1264          *      now = (offset * adj) + xtime_nsec
1265          * Now, even though we're adjusting the clock frequency, we have
1266          * to keep time consistent. In other words, we can't jump back
1267          * in time, and we also want to avoid jumping forward in time.
1268          *
1269          * So given the same offset value, we need the time to be the same
1270          * both before and after the freq adjustment.
1271          *      now = (offset * adj_1) + xtime_nsec_1
1272          *      now = (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1273          * So:
1274          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1275          *              (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1276          * And we know:
1277          *      adj_2 = adj_1 + 1
1278          * So:
1279          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1280          *              (offset * (adj_1+1)) + xtime_nsec_2
1281          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1282          *              (offset * adj_1) + offset + xtime_nsec_2
1283          * Canceling the sides:
1284          *      xtime_nsec_1 = offset + xtime_nsec_2
1285          * Which gives us:
1286          *      xtime_nsec_2 = xtime_nsec_1 - offset
1287          * Which simplfies to:
1288          *      xtime_nsec -= offset
1289          *
1290          * XXX - TODO: Doc ntp_error calculation.
1291          */
1292         tk->mult += adj;
1293         tk->xtime_interval += interval;
1294         tk->xtime_nsec -= offset;
1295         tk->ntp_error -= (interval - offset) << tk->ntp_error_shift;
1296
1297 out_adjust:
1298         /*
1299          * It may be possible that when we entered this function, xtime_nsec
1300          * was very small.  Further, if we're slightly speeding the clocksource
1301          * in the code above, its possible the required corrective factor to
1302          * xtime_nsec could cause it to underflow.
1303          *
1304          * Now, since we already accumulated the second, cannot simply roll
1305          * the accumulated second back, since the NTP subsystem has been
1306          * notified via second_overflow. So instead we push xtime_nsec forward
1307          * by the amount we underflowed, and add that amount into the error.
1308          *
1309          * We'll correct this error next time through this function, when
1310          * xtime_nsec is not as small.
1311          */
1312         if (unlikely((s64)tk->xtime_nsec < 0)) {
1313                 s64 neg = -(s64)tk->xtime_nsec;
1314                 tk->xtime_nsec = 0;
1315                 tk->ntp_error += neg << tk->ntp_error_shift;
1316         }
1317
1318 }
1319
1320 /**
1321  * accumulate_nsecs_to_secs - Accumulates nsecs into secs
1322  *
1323  * Helper function that accumulates a the nsecs greater then a second
1324  * from the xtime_nsec field to the xtime_secs field.
1325  * It also calls into the NTP code to handle leapsecond processing.
1326  *
1327  */
1328 static inline unsigned int accumulate_nsecs_to_secs(struct timekeeper *tk)
1329 {
1330         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->shift;
1331         unsigned int clock_set = 0;
1332
1333         while (tk->xtime_nsec >= nsecps) {
1334                 int leap;
1335
1336                 tk->xtime_nsec -= nsecps;
1337                 tk->xtime_sec++;
1338
1339                 /* Figure out if its a leap sec and apply if needed */
1340                 leap = second_overflow(tk->xtime_sec);
1341                 if (unlikely(leap)) {
1342                         struct timespec64 ts;
1343
1344                         tk->xtime_sec += leap;
1345
1346                         ts.tv_sec = leap;
1347                         ts.tv_nsec = 0;
1348                         tk_set_wall_to_mono(tk,
1349                                 timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts));
1350
1351                         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tk->tai_offset - leap);
1352
1353                         clock_set = TK_CLOCK_WAS_SET;
1354                 }
1355         }
1356         return clock_set;
1357 }
1358
1359 /**
1360  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
1361  *
1362  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
1363  * into a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
1364  * loop.
1365  *
1366  * Returns the unconsumed cycles.
1367  */
1368 static cycle_t logarithmic_accumulation(struct timekeeper *tk, cycle_t offset,
1369                                                 u32 shift,
1370                                                 unsigned int *clock_set)
1371 {
1372         cycle_t interval = tk->cycle_interval << shift;
1373         u64 raw_nsecs;
1374
1375         /* If the offset is smaller then a shifted interval, do nothing */
1376         if (offset < interval)
1377                 return offset;
1378
1379         /* Accumulate one shifted interval */
1380         offset -= interval;
1381         tk->cycle_last += interval;
1382
1383         tk->xtime_nsec += tk->xtime_interval << shift;
1384         *clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
1385
1386         /* Accumulate raw time */
1387         raw_nsecs = (u64)tk->raw_interval << shift;
1388         raw_nsecs += tk->raw_time.tv_nsec;
1389         if (raw_nsecs >= NSEC_PER_SEC) {
1390                 u64 raw_secs = raw_nsecs;
1391                 raw_nsecs = do_div(raw_secs, NSEC_PER_SEC);
1392                 tk->raw_time.tv_sec += raw_secs;
1393         }
1394         tk->raw_time.tv_nsec = raw_nsecs;
1395
1396         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
1397         tk->ntp_error += ntp_tick_length() << shift;
1398         tk->ntp_error -= (tk->xtime_interval + tk->xtime_remainder) <<
1399                                                 (tk->ntp_error_shift + shift);
1400
1401         return offset;
1402 }
1403
1404 /**
1405  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
1406  *
1407  */
1408 void update_wall_time(void)
1409 {
1410         struct clocksource *clock;
1411         struct timekeeper *real_tk = &tk_core.timekeeper;
1412         struct timekeeper *tk = &shadow_timekeeper;
1413         cycle_t offset;
1414         int shift = 0, maxshift;
1415         unsigned int clock_set = 0;
1416         unsigned long flags;
1417
1418         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1419
1420         /* Make sure we're fully resumed: */
1421         if (unlikely(timekeeping_suspended))
1422                 goto out;
1423
1424         clock = real_tk->clock;
1425
1426 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
1427         offset = real_tk->cycle_interval;
1428 #else
1429         offset = (clock->read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
1430 #endif
1431
1432         /* Check if there's really nothing to do */
1433         if (offset < real_tk->cycle_interval)
1434                 goto out;
1435
1436         /*
1437          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
1438          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
1439          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
1440          * that is smaller than the offset.  We then accumulate that
1441          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
1442          * doubled multiple.
1443          */
1444         shift = ilog2(offset) - ilog2(tk->cycle_interval);
1445         shift = max(0, shift);
1446         /* Bound shift to one less than what overflows tick_length */
1447         maxshift = (64 - (ilog2(ntp_tick_length())+1)) - 1;
1448         shift = min(shift, maxshift);
1449         while (offset >= tk->cycle_interval) {
1450                 offset = logarithmic_accumulation(tk, offset, shift,
1451                                                         &clock_set);
1452                 if (offset < tk->cycle_interval<<shift)
1453                         shift--;
1454         }
1455
1456         /* correct the clock when NTP error is too big */
1457         timekeeping_adjust(tk, offset);
1458
1459         /*
1460          * XXX This can be killed once everyone converts
1461          * to the new update_vsyscall.
1462          */
1463         old_vsyscall_fixup(tk);
1464
1465         /*
1466          * Finally, make sure that after the rounding
1467          * xtime_nsec isn't larger than NSEC_PER_SEC
1468          */
1469         clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
1470
1471         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1472         /* Update clock->cycle_last with the new value */
1473         clock->cycle_last = tk->cycle_last;
1474         /*
1475          * Update the real timekeeper.
1476          *
1477          * We could avoid this memcpy by switching pointers, but that
1478          * requires changes to all other timekeeper usage sites as
1479          * well, i.e. move the timekeeper pointer getter into the
1480          * spinlocked/seqcount protected sections. And we trade this
1481          * memcpy under the tk_core.seq against one before we start
1482          * updating.
1483          */
1484         memcpy(real_tk, tk, sizeof(*tk));
1485         timekeeping_update(real_tk, clock_set);
1486         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1487 out:
1488         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1489         if (clock_set)
1490                 /* Have to call _delayed version, since in irq context*/
1491                 clock_was_set_delayed();
1492 }
1493
1494 /**
1495  * getboottime - Return the real time of system boot.
1496  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1497  *
1498  * Returns the wall-time of boot in a timespec.
1499  *
1500  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
1501  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
1502  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
1503  * you get the right time here).
1504  */
1505 void getboottime(struct timespec *ts)
1506 {
1507         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1508         struct timespec boottime = {
1509                 .tv_sec = tk->wall_to_monotonic.tv_sec +
1510                                 tk->total_sleep_time.tv_sec,
1511                 .tv_nsec = tk->wall_to_monotonic.tv_nsec +
1512                                 tk->total_sleep_time.tv_nsec
1513         };
1514
1515         set_normalized_timespec(ts, -boottime.tv_sec, -boottime.tv_nsec);
1516 }
1517 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime);
1518
1519 /**
1520  * get_monotonic_boottime - Returns monotonic time since boot
1521  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1522  *
1523  * Returns the monotonic time since boot in a timespec.
1524  *
1525  * This is similar to CLOCK_MONTONIC/ktime_get_ts, but also
1526  * includes the time spent in suspend.
1527  */
1528 void get_monotonic_boottime(struct timespec *ts)
1529 {
1530         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1531         struct timespec64 tomono, sleep, ret;
1532         s64 nsec;
1533         unsigned int seq;
1534
1535         WARN_ON(timekeeping_suspended);
1536
1537         do {
1538                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1539                 ret.tv_sec = tk->xtime_sec;
1540                 nsec = timekeeping_get_ns(tk);
1541                 tomono = tk->wall_to_monotonic;
1542                 sleep = tk->total_sleep_time;
1543
1544         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1545
1546         ret.tv_sec += tomono.tv_sec + sleep.tv_sec;
1547         ret.tv_nsec = 0;
1548         timespec64_add_ns(&ret, nsec + tomono.tv_nsec + sleep.tv_nsec);
1549         *ts = timespec64_to_timespec(ret);
1550 }
1551 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_monotonic_boottime);
1552
1553 /**
1554  * monotonic_to_bootbased - Convert the monotonic time to boot based.
1555  * @ts:         pointer to the timespec to be converted
1556  */
1557 void monotonic_to_bootbased(struct timespec *ts)
1558 {
1559         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1560         struct timespec64 ts64;
1561
1562         ts64 = timespec_to_timespec64(*ts);
1563         ts64 = timespec64_add(ts64, tk->total_sleep_time);
1564         *ts = timespec64_to_timespec(ts64);
1565 }
1566 EXPORT_SYMBOL_GPL(monotonic_to_bootbased);
1567
1568 unsigned long get_seconds(void)
1569 {
1570         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1571
1572         return tk->xtime_sec;
1573 }
1574 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
1575
1576 struct timespec __current_kernel_time(void)
1577 {
1578         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1579
1580         return timespec64_to_timespec(tk_xtime(tk));
1581 }
1582
1583 struct timespec current_kernel_time(void)
1584 {
1585         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1586         struct timespec64 now;
1587         unsigned long seq;
1588
1589         do {
1590                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1591
1592                 now = tk_xtime(tk);
1593         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1594
1595         return timespec64_to_timespec(now);
1596 }
1597 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);
1598
1599 struct timespec get_monotonic_coarse(void)
1600 {
1601         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1602         struct timespec64 now, mono;
1603         unsigned long seq;
1604
1605         do {
1606                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1607
1608                 now = tk_xtime(tk);
1609                 mono = tk->wall_to_monotonic;
1610         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1611
1612         set_normalized_timespec64(&now, now.tv_sec + mono.tv_sec,
1613                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
1614
1615         return timespec64_to_timespec(now);
1616 }
1617
1618 /*
1619  * Must hold jiffies_lock
1620  */
1621 void do_timer(unsigned long ticks)
1622 {
1623         jiffies_64 += ticks;
1624         calc_global_load(ticks);
1625 }
1626
1627 /**
1628  * ktime_get_update_offsets_tick - hrtimer helper
1629  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
1630  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
1631  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
1632  *
1633  * Returns monotonic time at last tick and various offsets
1634  */
1635 ktime_t ktime_get_update_offsets_tick(ktime_t *offs_real, ktime_t *offs_boot,
1636                                                         ktime_t *offs_tai)
1637 {
1638         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1639         unsigned int seq;
1640         ktime_t base;
1641         u64 nsecs;
1642
1643         do {
1644                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1645
1646                 base = tk->base_mono;
1647                 nsecs = tk->xtime_nsec >> tk->shift;
1648
1649                 *offs_real = tk->offs_real;
1650                 *offs_boot = tk->offs_boot;
1651                 *offs_tai = tk->offs_tai;
1652         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1653
1654         return ktime_add_ns(base, nsecs);
1655 }
1656
1657 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1658 /**
1659  * ktime_get_update_offsets_now - hrtimer helper
1660  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
1661  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
1662  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
1663  *
1664  * Returns current monotonic time and updates the offsets
1665  * Called from hrtimer_interrupt() or retrigger_next_event()
1666  */
1667 ktime_t ktime_get_update_offsets_now(ktime_t *offs_real, ktime_t *offs_boot,
1668                                                         ktime_t *offs_tai)
1669 {
1670         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1671         unsigned int seq;
1672         ktime_t base;
1673         u64 nsecs;
1674
1675         do {
1676                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1677
1678                 base = tk->base_mono;
1679                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
1680
1681                 *offs_real = tk->offs_real;
1682                 *offs_boot = tk->offs_boot;
1683                 *offs_tai = tk->offs_tai;
1684         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1685
1686         return ktime_add_ns(base, nsecs);
1687 }
1688 #endif
1689
1690 /**
1691  * ktime_get_monotonic_offset() - get wall_to_monotonic in ktime_t format
1692  */
1693 ktime_t ktime_get_monotonic_offset(void)
1694 {
1695         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1696         unsigned long seq;
1697         struct timespec64 wtom;
1698
1699         do {
1700                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1701                 wtom = tk->wall_to_monotonic;
1702         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1703
1704         return timespec64_to_ktime(wtom);
1705 }
1706 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_monotonic_offset);
1707
1708 /**
1709  * do_adjtimex() - Accessor function to NTP __do_adjtimex function
1710  */
1711 int do_adjtimex(struct timex *txc)
1712 {
1713         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1714         unsigned long flags;
1715         struct timespec64 ts;
1716         s32 orig_tai, tai;
1717         int ret;
1718
1719         /* Validate the data before disabling interrupts */
1720         ret = ntp_validate_timex(txc);
1721         if (ret)
1722                 return ret;
1723
1724         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
1725                 struct timespec delta;
1726                 delta.tv_sec  = txc->time.tv_sec;
1727                 delta.tv_nsec = txc->time.tv_usec;
1728                 if (!(txc->modes & ADJ_NANO))
1729                         delta.tv_nsec *= 1000;
1730                 ret = timekeeping_inject_offset(&delta);
1731                 if (ret)
1732                         return ret;
1733         }
1734
1735         getnstimeofday64(&ts);
1736
1737         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1738         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1739
1740         orig_tai = tai = tk->tai_offset;
1741         ret = __do_adjtimex(txc, &ts, &tai);
1742
1743         if (tai != orig_tai) {
1744                 __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai);
1745                 timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1746         }
1747         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1748         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1749
1750         if (tai != orig_tai)
1751                 clock_was_set();
1752
1753         ntp_notify_cmos_timer();
1754
1755         return ret;
1756 }
1757
1758 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
1759 /**
1760  * hardpps() - Accessor function to NTP __hardpps function
1761  */
1762 void hardpps(const struct timespec *phase_ts, const struct timespec *raw_ts)
1763 {
1764         unsigned long flags;
1765
1766         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1767         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1768
1769         __hardpps(phase_ts, raw_ts);
1770
1771         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1772         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1773 }
1774 EXPORT_SYMBOL(hardpps);
1775 #endif
1776
1777 /**
1778  * xtime_update() - advances the timekeeping infrastructure
1779  * @ticks:      number of ticks, that have elapsed since the last call.
1780  *
1781  * Must be called with interrupts disabled.
1782  */
1783 void xtime_update(unsigned long ticks)
1784 {
1785         write_seqlock(&jiffies_lock);
1786         do_timer(ticks);
1787         write_sequnlock(&jiffies_lock);
1788         update_wall_time();
1789 }