Merge branch 'x86-core-v2-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6] / arch / x86 / xen / time.c
1 /*
2  * Xen time implementation.
3  *
4  * This is implemented in terms of a clocksource driver which uses
5  * the hypervisor clock as a nanosecond timebase, and a clockevent
6  * driver which uses the hypervisor's timer mechanism.
7  *
8  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
9  */
10 #include <linux/kernel.h>
11 #include <linux/interrupt.h>
12 #include <linux/clocksource.h>
13 #include <linux/clockchips.h>
14 #include <linux/kernel_stat.h>
15 #include <linux/math64.h>
16
17 #include <asm/pvclock.h>
18 #include <asm/xen/hypervisor.h>
19 #include <asm/xen/hypercall.h>
20
21 #include <xen/events.h>
22 #include <xen/interface/xen.h>
23 #include <xen/interface/vcpu.h>
24
25 #include "xen-ops.h"
26
27 #define XEN_SHIFT 22
28
29 /* Xen may fire a timer up to this many ns early */
30 #define TIMER_SLOP      100000
31 #define NS_PER_TICK     (1000000000LL / HZ)
32
33 /* runstate info updated by Xen */
34 static DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_runstate_info, runstate);
35
36 /* snapshots of runstate info */
37 static DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_runstate_info, runstate_snapshot);
38
39 /* unused ns of stolen and blocked time */
40 static DEFINE_PER_CPU(u64, residual_stolen);
41 static DEFINE_PER_CPU(u64, residual_blocked);
42
43 /* return an consistent snapshot of 64-bit time/counter value */
44 static u64 get64(const u64 *p)
45 {
46         u64 ret;
47
48         if (BITS_PER_LONG < 64) {
49                 u32 *p32 = (u32 *)p;
50                 u32 h, l;
51
52                 /*
53                  * Read high then low, and then make sure high is
54                  * still the same; this will only loop if low wraps
55                  * and carries into high.
56                  * XXX some clean way to make this endian-proof?
57                  */
58                 do {
59                         h = p32[1];
60                         barrier();
61                         l = p32[0];
62                         barrier();
63                 } while (p32[1] != h);
64
65                 ret = (((u64)h) << 32) | l;
66         } else
67                 ret = *p;
68
69         return ret;
70 }
71
72 /*
73  * Runstate accounting
74  */
75 static void get_runstate_snapshot(struct vcpu_runstate_info *res)
76 {
77         u64 state_time;
78         struct vcpu_runstate_info *state;
79
80         BUG_ON(preemptible());
81
82         state = &__get_cpu_var(runstate);
83
84         /*
85          * The runstate info is always updated by the hypervisor on
86          * the current CPU, so there's no need to use anything
87          * stronger than a compiler barrier when fetching it.
88          */
89         do {
90                 state_time = get64(&state->state_entry_time);
91                 barrier();
92                 *res = *state;
93                 barrier();
94         } while (get64(&state->state_entry_time) != state_time);
95 }
96
97 /* return true when a vcpu could run but has no real cpu to run on */
98 bool xen_vcpu_stolen(int vcpu)
99 {
100         return per_cpu(runstate, vcpu).state == RUNSTATE_runnable;
101 }
102
103 static void setup_runstate_info(int cpu)
104 {
105         struct vcpu_register_runstate_memory_area area;
106
107         area.addr.v = &per_cpu(runstate, cpu);
108
109         if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_register_runstate_memory_area,
110                                cpu, &area))
111                 BUG();
112 }
113
114 static void do_stolen_accounting(void)
115 {
116         struct vcpu_runstate_info state;
117         struct vcpu_runstate_info *snap;
118         s64 blocked, runnable, offline, stolen;
119         cputime_t ticks;
120
121         get_runstate_snapshot(&state);
122
123         WARN_ON(state.state != RUNSTATE_running);
124
125         snap = &__get_cpu_var(runstate_snapshot);
126
127         /* work out how much time the VCPU has not been runn*ing*  */
128         blocked = state.time[RUNSTATE_blocked] - snap->time[RUNSTATE_blocked];
129         runnable = state.time[RUNSTATE_runnable] - snap->time[RUNSTATE_runnable];
130         offline = state.time[RUNSTATE_offline] - snap->time[RUNSTATE_offline];
131
132         *snap = state;
133
134         /* Add the appropriate number of ticks of stolen time,
135            including any left-overs from last time.  Passing NULL to
136            account_steal_time accounts the time as stolen. */
137         stolen = runnable + offline + __get_cpu_var(residual_stolen);
138
139         if (stolen < 0)
140                 stolen = 0;
141
142         ticks = iter_div_u64_rem(stolen, NS_PER_TICK, &stolen);
143         __get_cpu_var(residual_stolen) = stolen;
144         account_steal_time(NULL, ticks);
145
146         /* Add the appropriate number of ticks of blocked time,
147            including any left-overs from last time.  Passing idle to
148            account_steal_time accounts the time as idle/wait. */
149         blocked += __get_cpu_var(residual_blocked);
150
151         if (blocked < 0)
152                 blocked = 0;
153
154         ticks = iter_div_u64_rem(blocked, NS_PER_TICK, &blocked);
155         __get_cpu_var(residual_blocked) = blocked;
156         account_steal_time(idle_task(smp_processor_id()), ticks);
157 }
158
159 /*
160  * Xen sched_clock implementation.  Returns the number of unstolen
161  * nanoseconds, which is nanoseconds the VCPU spent in RUNNING+BLOCKED
162  * states.
163  */
164 unsigned long long xen_sched_clock(void)
165 {
166         struct vcpu_runstate_info state;
167         cycle_t now;
168         u64 ret;
169         s64 offset;
170
171         /*
172          * Ideally sched_clock should be called on a per-cpu basis
173          * anyway, so preempt should already be disabled, but that's
174          * not current practice at the moment.
175          */
176         preempt_disable();
177
178         now = xen_clocksource_read();
179
180         get_runstate_snapshot(&state);
181
182         WARN_ON(state.state != RUNSTATE_running);
183
184         offset = now - state.state_entry_time;
185         if (offset < 0)
186                 offset = 0;
187
188         ret = state.time[RUNSTATE_blocked] +
189                 state.time[RUNSTATE_running] +
190                 offset;
191
192         preempt_enable();
193
194         return ret;
195 }
196
197
198 /* Get the TSC speed from Xen */
199 unsigned long xen_tsc_khz(void)
200 {
201         u64 xen_khz = 1000000ULL << 32;
202         const struct pvclock_vcpu_time_info *info =
203                 &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[0].time;
204
205         do_div(xen_khz, info->tsc_to_system_mul);
206         if (info->tsc_shift < 0)
207                 xen_khz <<= -info->tsc_shift;
208         else
209                 xen_khz >>= info->tsc_shift;
210
211         return xen_khz;
212 }
213
214 cycle_t xen_clocksource_read(void)
215 {
216         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
217         cycle_t ret;
218
219         src = &get_cpu_var(xen_vcpu)->time;
220         ret = pvclock_clocksource_read(src);
221         put_cpu_var(xen_vcpu);
222         return ret;
223 }
224
225 static void xen_read_wallclock(struct timespec *ts)
226 {
227         struct shared_info *s = HYPERVISOR_shared_info;
228         struct pvclock_wall_clock *wall_clock = &(s->wc);
229         struct pvclock_vcpu_time_info *vcpu_time;
230
231         vcpu_time = &get_cpu_var(xen_vcpu)->time;
232         pvclock_read_wallclock(wall_clock, vcpu_time, ts);
233         put_cpu_var(xen_vcpu);
234 }
235
236 unsigned long xen_get_wallclock(void)
237 {
238         struct timespec ts;
239
240         xen_read_wallclock(&ts);
241         return ts.tv_sec;
242 }
243
244 int xen_set_wallclock(unsigned long now)
245 {
246         /* do nothing for domU */
247         return -1;
248 }
249
250 static struct clocksource xen_clocksource __read_mostly = {
251         .name = "xen",
252         .rating = 400,
253         .read = xen_clocksource_read,
254         .mask = ~0,
255         .mult = 1<<XEN_SHIFT,           /* time directly in nanoseconds */
256         .shift = XEN_SHIFT,
257         .flags = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
258 };
259
260 /*
261    Xen clockevent implementation
262
263    Xen has two clockevent implementations:
264
265    The old timer_op one works with all released versions of Xen prior
266    to version 3.0.4.  This version of the hypervisor provides a
267    single-shot timer with nanosecond resolution.  However, sharing the
268    same event channel is a 100Hz tick which is delivered while the
269    vcpu is running.  We don't care about or use this tick, but it will
270    cause the core time code to think the timer fired too soon, and
271    will end up resetting it each time.  It could be filtered, but
272    doing so has complications when the ktime clocksource is not yet
273    the xen clocksource (ie, at boot time).
274
275    The new vcpu_op-based timer interface allows the tick timer period
276    to be changed or turned off.  The tick timer is not useful as a
277    periodic timer because events are only delivered to running vcpus.
278    The one-shot timer can report when a timeout is in the past, so
279    set_next_event is capable of returning -ETIME when appropriate.
280    This interface is used when available.
281 */
282
283
284 /*
285   Get a hypervisor absolute time.  In theory we could maintain an
286   offset between the kernel's time and the hypervisor's time, and
287   apply that to a kernel's absolute timeout.  Unfortunately the
288   hypervisor and kernel times can drift even if the kernel is using
289   the Xen clocksource, because ntp can warp the kernel's clocksource.
290 */
291 static s64 get_abs_timeout(unsigned long delta)
292 {
293         return xen_clocksource_read() + delta;
294 }
295
296 static void xen_timerop_set_mode(enum clock_event_mode mode,
297                                  struct clock_event_device *evt)
298 {
299         switch (mode) {
300         case CLOCK_EVT_MODE_PERIODIC:
301                 /* unsupported */
302                 WARN_ON(1);
303                 break;
304
305         case CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT:
306         case CLOCK_EVT_MODE_RESUME:
307                 break;
308
309         case CLOCK_EVT_MODE_UNUSED:
310         case CLOCK_EVT_MODE_SHUTDOWN:
311                 HYPERVISOR_set_timer_op(0);  /* cancel timeout */
312                 break;
313         }
314 }
315
316 static int xen_timerop_set_next_event(unsigned long delta,
317                                       struct clock_event_device *evt)
318 {
319         WARN_ON(evt->mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT);
320
321         if (HYPERVISOR_set_timer_op(get_abs_timeout(delta)) < 0)
322                 BUG();
323
324         /* We may have missed the deadline, but there's no real way of
325            knowing for sure.  If the event was in the past, then we'll
326            get an immediate interrupt. */
327
328         return 0;
329 }
330
331 static const struct clock_event_device xen_timerop_clockevent = {
332         .name = "xen",
333         .features = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
334
335         .max_delta_ns = 0xffffffff,
336         .min_delta_ns = TIMER_SLOP,
337
338         .mult = 1,
339         .shift = 0,
340         .rating = 500,
341
342         .set_mode = xen_timerop_set_mode,
343         .set_next_event = xen_timerop_set_next_event,
344 };
345
346
347
348 static void xen_vcpuop_set_mode(enum clock_event_mode mode,
349                                 struct clock_event_device *evt)
350 {
351         int cpu = smp_processor_id();
352
353         switch (mode) {
354         case CLOCK_EVT_MODE_PERIODIC:
355                 WARN_ON(1);     /* unsupported */
356                 break;
357
358         case CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT:
359                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
360                         BUG();
361                 break;
362
363         case CLOCK_EVT_MODE_UNUSED:
364         case CLOCK_EVT_MODE_SHUTDOWN:
365                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_singleshot_timer, cpu, NULL) ||
366                     HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
367                         BUG();
368                 break;
369         case CLOCK_EVT_MODE_RESUME:
370                 break;
371         }
372 }
373
374 static int xen_vcpuop_set_next_event(unsigned long delta,
375                                      struct clock_event_device *evt)
376 {
377         int cpu = smp_processor_id();
378         struct vcpu_set_singleshot_timer single;
379         int ret;
380
381         WARN_ON(evt->mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT);
382
383         single.timeout_abs_ns = get_abs_timeout(delta);
384         single.flags = VCPU_SSHOTTMR_future;
385
386         ret = HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_set_singleshot_timer, cpu, &single);
387
388         BUG_ON(ret != 0 && ret != -ETIME);
389
390         return ret;
391 }
392
393 static const struct clock_event_device xen_vcpuop_clockevent = {
394         .name = "xen",
395         .features = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
396
397         .max_delta_ns = 0xffffffff,
398         .min_delta_ns = TIMER_SLOP,
399
400         .mult = 1,
401         .shift = 0,
402         .rating = 500,
403
404         .set_mode = xen_vcpuop_set_mode,
405         .set_next_event = xen_vcpuop_set_next_event,
406 };
407
408 static const struct clock_event_device *xen_clockevent =
409         &xen_timerop_clockevent;
410 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, xen_clock_events);
411
412 static irqreturn_t xen_timer_interrupt(int irq, void *dev_id)
413 {
414         struct clock_event_device *evt = &__get_cpu_var(xen_clock_events);
415         irqreturn_t ret;
416
417         ret = IRQ_NONE;
418         if (evt->event_handler) {
419                 evt->event_handler(evt);
420                 ret = IRQ_HANDLED;
421         }
422
423         do_stolen_accounting();
424
425         return ret;
426 }
427
428 void xen_setup_timer(int cpu)
429 {
430         const char *name;
431         struct clock_event_device *evt;
432         int irq;
433
434         printk(KERN_INFO "installing Xen timer for CPU %d\n", cpu);
435
436         name = kasprintf(GFP_KERNEL, "timer%d", cpu);
437         if (!name)
438                 name = "<timer kasprintf failed>";
439
440         irq = bind_virq_to_irqhandler(VIRQ_TIMER, cpu, xen_timer_interrupt,
441                                       IRQF_DISABLED|IRQF_PERCPU|IRQF_NOBALANCING,
442                                       name, NULL);
443
444         evt = &per_cpu(xen_clock_events, cpu);
445         memcpy(evt, xen_clockevent, sizeof(*evt));
446
447         evt->cpumask = cpumask_of_cpu(cpu);
448         evt->irq = irq;
449
450         setup_runstate_info(cpu);
451 }
452
453 void xen_teardown_timer(int cpu)
454 {
455         struct clock_event_device *evt;
456         BUG_ON(cpu == 0);
457         evt = &per_cpu(xen_clock_events, cpu);
458         unbind_from_irqhandler(evt->irq, NULL);
459 }
460
461 void xen_setup_cpu_clockevents(void)
462 {
463         BUG_ON(preemptible());
464
465         clockevents_register_device(&__get_cpu_var(xen_clock_events));
466 }
467
468 void xen_timer_resume(void)
469 {
470         int cpu;
471
472         if (xen_clockevent != &xen_vcpuop_clockevent)
473                 return;
474
475         for_each_online_cpu(cpu) {
476                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
477                         BUG();
478         }
479 }
480
481 __init void xen_time_init(void)
482 {
483         int cpu = smp_processor_id();
484
485         clocksource_register(&xen_clocksource);
486
487         if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL) == 0) {
488                 /* Successfully turned off 100Hz tick, so we have the
489                    vcpuop-based timer interface */
490                 printk(KERN_DEBUG "Xen: using vcpuop timer interface\n");
491                 xen_clockevent = &xen_vcpuop_clockevent;
492         }
493
494         /* Set initial system time with full resolution */
495         xen_read_wallclock(&xtime);
496         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
497                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
498
499         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
500
501         xen_setup_timer(cpu);
502         xen_setup_cpu_clockevents();
503 }