Merge branch 'avr32-arch' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/hskinnemoe...
[linux-2.6] / 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/sysdev.h>
17 #include <linux/clocksource.h>
18 #include <linux/jiffies.h>
19 #include <linux/time.h>
20 #include <linux/tick.h>
21
22
23 /*
24  * This read-write spinlock protects us from races in SMP while
25  * playing with xtime and avenrun.
26  */
27 __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SEQLOCK(xtime_lock);
28
29
30 /*
31  * The current time
32  * wall_to_monotonic is what we need to add to xtime (or xtime corrected
33  * for sub jiffie times) to get to monotonic time.  Monotonic is pegged
34  * at zero at system boot time, so wall_to_monotonic will be negative,
35  * however, we will ALWAYS keep the tv_nsec part positive so we can use
36  * the usual normalization.
37  *
38  * wall_to_monotonic is moved after resume from suspend for the monotonic
39  * time not to jump. We need to add total_sleep_time to wall_to_monotonic
40  * to get the real boot based time offset.
41  *
42  * - wall_to_monotonic is no longer the boot time, getboottime must be
43  * used instead.
44  */
45 struct timespec xtime __attribute__ ((aligned (16)));
46 struct timespec wall_to_monotonic __attribute__ ((aligned (16)));
47 static unsigned long total_sleep_time;          /* seconds */
48
49 /* flag for if timekeeping is suspended */
50 int __read_mostly timekeeping_suspended;
51
52 static struct timespec xtime_cache __attribute__ ((aligned (16)));
53 void update_xtime_cache(u64 nsec)
54 {
55         xtime_cache = xtime;
56         timespec_add_ns(&xtime_cache, nsec);
57 }
58
59 struct clocksource *clock;
60
61
62 #ifdef CONFIG_GENERIC_TIME
63 /**
64  * clocksource_forward_now - update clock to the current time
65  *
66  * Forward the current clock to update its state since the last call to
67  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
68  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
69  */
70 static void clocksource_forward_now(void)
71 {
72         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
73         s64 nsec;
74
75         cycle_now = clocksource_read(clock);
76         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
77         clock->cycle_last = cycle_now;
78
79         nsec = cyc2ns(clock, cycle_delta);
80         timespec_add_ns(&xtime, nsec);
81
82         nsec = ((s64)cycle_delta * clock->mult_orig) >> clock->shift;
83         clock->raw_time.tv_nsec += nsec;
84 }
85
86 /**
87  * getnstimeofday - Returns the time of day in a timespec
88  * @ts:         pointer to the timespec to be set
89  *
90  * Returns the time of day in a timespec.
91  */
92 void getnstimeofday(struct timespec *ts)
93 {
94         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
95         unsigned long seq;
96         s64 nsecs;
97
98         WARN_ON(timekeeping_suspended);
99
100         do {
101                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
102
103                 *ts = xtime;
104
105                 /* read clocksource: */
106                 cycle_now = clocksource_read(clock);
107
108                 /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
109                 cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
110
111                 /* convert to nanoseconds: */
112                 nsecs = cyc2ns(clock, cycle_delta);
113
114         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
115
116         timespec_add_ns(ts, nsecs);
117 }
118
119 EXPORT_SYMBOL(getnstimeofday);
120
121 /**
122  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
123  * @tv:         pointer to the timeval to be set
124  *
125  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
126  */
127 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
128 {
129         struct timespec now;
130
131         getnstimeofday(&now);
132         tv->tv_sec = now.tv_sec;
133         tv->tv_usec = now.tv_nsec/1000;
134 }
135
136 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
137 /**
138  * do_settimeofday - Sets the time of day
139  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the new time
140  *
141  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
142  */
143 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
144 {
145         struct timespec ts_delta;
146         unsigned long flags;
147
148         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
149                 return -EINVAL;
150
151         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
152
153         clocksource_forward_now();
154
155         ts_delta.tv_sec = tv->tv_sec - xtime.tv_sec;
156         ts_delta.tv_nsec = tv->tv_nsec - xtime.tv_nsec;
157         wall_to_monotonic = timespec_sub(wall_to_monotonic, ts_delta);
158
159         xtime = *tv;
160
161         update_xtime_cache(0);
162
163         clock->error = 0;
164         ntp_clear();
165
166         update_vsyscall(&xtime, clock);
167
168         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
169
170         /* signal hrtimers about time change */
171         clock_was_set();
172
173         return 0;
174 }
175
176 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
177
178 /**
179  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
180  *
181  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
182  */
183 static void change_clocksource(void)
184 {
185         struct clocksource *new, *old;
186
187         new = clocksource_get_next();
188
189         if (clock == new)
190                 return;
191
192         clocksource_forward_now();
193
194         if (clocksource_enable(new))
195                 return;
196
197         new->raw_time = clock->raw_time;
198         old = clock;
199         clock = new;
200         clocksource_disable(old);
201
202         clock->cycle_last = 0;
203         clock->cycle_last = clocksource_read(clock);
204         clock->error = 0;
205         clock->xtime_nsec = 0;
206         clocksource_calculate_interval(clock, NTP_INTERVAL_LENGTH);
207
208         tick_clock_notify();
209
210         /*
211          * We're holding xtime lock and waking up klogd would deadlock
212          * us on enqueue.  So no printing!
213         printk(KERN_INFO "Time: %s clocksource has been installed.\n",
214                clock->name);
215          */
216 }
217 #else
218 static inline void clocksource_forward_now(void) { }
219 static inline void change_clocksource(void) { }
220 #endif
221
222 /**
223  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
224  * @ts:         pointer to the timespec to be set
225  *
226  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
227  */
228 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
229 {
230         unsigned long seq;
231         s64 nsecs;
232         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
233
234         do {
235                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
236
237                 /* read clocksource: */
238                 cycle_now = clocksource_read(clock);
239
240                 /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
241                 cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
242
243                 /* convert to nanoseconds: */
244                 nsecs = ((s64)cycle_delta * clock->mult_orig) >> clock->shift;
245
246                 *ts = clock->raw_time;
247
248         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
249
250         timespec_add_ns(ts, nsecs);
251 }
252 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
253
254
255 /**
256  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
257  */
258 int timekeeping_valid_for_hres(void)
259 {
260         unsigned long seq;
261         int ret;
262
263         do {
264                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
265
266                 ret = clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
267
268         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
269
270         return ret;
271 }
272
273 /**
274  * read_persistent_clock -  Return time in seconds from the persistent clock.
275  *
276  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
277  * Returns seconds from epoch using the battery backed persistent clock.
278  * Returns zero if unsupported.
279  *
280  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
281  */
282 unsigned long __attribute__((weak)) read_persistent_clock(void)
283 {
284         return 0;
285 }
286
287 /*
288  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
289  */
290 void __init timekeeping_init(void)
291 {
292         unsigned long flags;
293         unsigned long sec = read_persistent_clock();
294
295         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
296
297         ntp_init();
298
299         clock = clocksource_get_next();
300         clocksource_enable(clock);
301         clocksource_calculate_interval(clock, NTP_INTERVAL_LENGTH);
302         clock->cycle_last = clocksource_read(clock);
303
304         xtime.tv_sec = sec;
305         xtime.tv_nsec = 0;
306         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
307                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
308         update_xtime_cache(0);
309         total_sleep_time = 0;
310         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
311 }
312
313 /* time in seconds when suspend began */
314 static unsigned long timekeeping_suspend_time;
315
316 /**
317  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
318  * @dev:        unused
319  *
320  * This is for the generic clocksource timekeeping.
321  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
322  * still managed by arch specific suspend/resume code.
323  */
324 static int timekeeping_resume(struct sys_device *dev)
325 {
326         unsigned long flags;
327         unsigned long now = read_persistent_clock();
328
329         clocksource_resume();
330
331         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
332
333         if (now && (now > timekeeping_suspend_time)) {
334                 unsigned long sleep_length = now - timekeeping_suspend_time;
335
336                 xtime.tv_sec += sleep_length;
337                 wall_to_monotonic.tv_sec -= sleep_length;
338                 total_sleep_time += sleep_length;
339         }
340         update_xtime_cache(0);
341         /* re-base the last cycle value */
342         clock->cycle_last = 0;
343         clock->cycle_last = clocksource_read(clock);
344         clock->error = 0;
345         timekeeping_suspended = 0;
346         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
347
348         touch_softlockup_watchdog();
349
350         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
351
352         /* Resume hrtimers */
353         hres_timers_resume();
354
355         return 0;
356 }
357
358 static int timekeeping_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
359 {
360         unsigned long flags;
361
362         timekeeping_suspend_time = read_persistent_clock();
363
364         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
365         clocksource_forward_now();
366         timekeeping_suspended = 1;
367         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
368
369         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
370
371         return 0;
372 }
373
374 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
375 static struct sysdev_class timekeeping_sysclass = {
376         .name           = "timekeeping",
377         .resume         = timekeeping_resume,
378         .suspend        = timekeeping_suspend,
379 };
380
381 static struct sys_device device_timer = {
382         .id             = 0,
383         .cls            = &timekeeping_sysclass,
384 };
385
386 static int __init timekeeping_init_device(void)
387 {
388         int error = sysdev_class_register(&timekeeping_sysclass);
389         if (!error)
390                 error = sysdev_register(&device_timer);
391         return error;
392 }
393
394 device_initcall(timekeeping_init_device);
395
396 /*
397  * If the error is already larger, we look ahead even further
398  * to compensate for late or lost adjustments.
399  */
400 static __always_inline int clocksource_bigadjust(s64 error, s64 *interval,
401                                                  s64 *offset)
402 {
403         s64 tick_error, i;
404         u32 look_ahead, adj;
405         s32 error2, mult;
406
407         /*
408          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
409          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
410          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
411          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
412          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
413          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
414          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
415          */
416         error2 = clock->error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
417         error2 = abs(error2);
418         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
419                 error2 >>= 2;
420
421         /*
422          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
423          * remove the single look ahead already included in the error.
424          */
425         tick_error = tick_length >> (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift + 1);
426         tick_error -= clock->xtime_interval >> 1;
427         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
428
429         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
430         i = *interval;
431         mult = 1;
432         if (error < 0) {
433                 error = -error;
434                 *interval = -*interval;
435                 *offset = -*offset;
436                 mult = -1;
437         }
438         for (adj = 0; error > i; adj++)
439                 error >>= 1;
440
441         *interval <<= adj;
442         *offset <<= adj;
443         return mult << adj;
444 }
445
446 /*
447  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
448  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
449  * for other values we can do a bit more work.
450  */
451 static void clocksource_adjust(s64 offset)
452 {
453         s64 error, interval = clock->cycle_interval;
454         int adj;
455
456         error = clock->error >> (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift - 1);
457         if (error > interval) {
458                 error >>= 2;
459                 if (likely(error <= interval))
460                         adj = 1;
461                 else
462                         adj = clocksource_bigadjust(error, &interval, &offset);
463         } else if (error < -interval) {
464                 error >>= 2;
465                 if (likely(error >= -interval)) {
466                         adj = -1;
467                         interval = -interval;
468                         offset = -offset;
469                 } else
470                         adj = clocksource_bigadjust(error, &interval, &offset);
471         } else
472                 return;
473
474         clock->mult += adj;
475         clock->xtime_interval += interval;
476         clock->xtime_nsec -= offset;
477         clock->error -= (interval - offset) <<
478                         (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift);
479 }
480
481 /**
482  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
483  *
484  * Called from the timer interrupt, must hold a write on xtime_lock.
485  */
486 void update_wall_time(void)
487 {
488         cycle_t offset;
489
490         /* Make sure we're fully resumed: */
491         if (unlikely(timekeeping_suspended))
492                 return;
493
494 #ifdef CONFIG_GENERIC_TIME
495         offset = (clocksource_read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
496 #else
497         offset = clock->cycle_interval;
498 #endif
499         clock->xtime_nsec = (s64)xtime.tv_nsec << clock->shift;
500
501         /* normally this loop will run just once, however in the
502          * case of lost or late ticks, it will accumulate correctly.
503          */
504         while (offset >= clock->cycle_interval) {
505                 /* accumulate one interval */
506                 offset -= clock->cycle_interval;
507                 clock->cycle_last += clock->cycle_interval;
508
509                 clock->xtime_nsec += clock->xtime_interval;
510                 if (clock->xtime_nsec >= (u64)NSEC_PER_SEC << clock->shift) {
511                         clock->xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << clock->shift;
512                         xtime.tv_sec++;
513                         second_overflow();
514                 }
515
516                 clock->raw_time.tv_nsec += clock->raw_interval;
517                 if (clock->raw_time.tv_nsec >= NSEC_PER_SEC) {
518                         clock->raw_time.tv_nsec -= NSEC_PER_SEC;
519                         clock->raw_time.tv_sec++;
520                 }
521
522                 /* accumulate error between NTP and clock interval */
523                 clock->error += tick_length;
524                 clock->error -= clock->xtime_interval << (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift);
525         }
526
527         /* correct the clock when NTP error is too big */
528         clocksource_adjust(offset);
529
530         /*
531          * Since in the loop above, we accumulate any amount of time
532          * in xtime_nsec over a second into xtime.tv_sec, its possible for
533          * xtime_nsec to be fairly small after the loop. Further, if we're
534          * slightly speeding the clocksource up in clocksource_adjust(),
535          * its possible the required corrective factor to xtime_nsec could
536          * cause it to underflow.
537          *
538          * Now, we cannot simply roll the accumulated second back, since
539          * the NTP subsystem has been notified via second_overflow. So
540          * instead we push xtime_nsec forward by the amount we underflowed,
541          * and add that amount into the error.
542          *
543          * We'll correct this error next time through this function, when
544          * xtime_nsec is not as small.
545          */
546         if (unlikely((s64)clock->xtime_nsec < 0)) {
547                 s64 neg = -(s64)clock->xtime_nsec;
548                 clock->xtime_nsec = 0;
549                 clock->error += neg << (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift);
550         }
551
552         /* store full nanoseconds into xtime after rounding it up and
553          * add the remainder to the error difference.
554          */
555         xtime.tv_nsec = ((s64)clock->xtime_nsec >> clock->shift) + 1;
556         clock->xtime_nsec -= (s64)xtime.tv_nsec << clock->shift;
557         clock->error += clock->xtime_nsec << (NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift);
558
559         update_xtime_cache(cyc2ns(clock, offset));
560
561         /* check to see if there is a new clocksource to use */
562         change_clocksource();
563         update_vsyscall(&xtime, clock);
564 }
565
566 /**
567  * getboottime - Return the real time of system boot.
568  * @ts:         pointer to the timespec to be set
569  *
570  * Returns the time of day in a timespec.
571  *
572  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
573  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
574  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
575  * you get the right time here).
576  */
577 void getboottime(struct timespec *ts)
578 {
579         set_normalized_timespec(ts,
580                 - (wall_to_monotonic.tv_sec + total_sleep_time),
581                 - wall_to_monotonic.tv_nsec);
582 }
583
584 /**
585  * monotonic_to_bootbased - Convert the monotonic time to boot based.
586  * @ts:         pointer to the timespec to be converted
587  */
588 void monotonic_to_bootbased(struct timespec *ts)
589 {
590         ts->tv_sec += total_sleep_time;
591 }
592
593 unsigned long get_seconds(void)
594 {
595         return xtime_cache.tv_sec;
596 }
597 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
598
599
600 struct timespec current_kernel_time(void)
601 {
602         struct timespec now;
603         unsigned long seq;
604
605         do {
606                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
607
608                 now = xtime_cache;
609         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
610
611         return now;
612 }
613 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);