timekeeping: Use ktime_t based data for ktime_get()
[cascardo/linux.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 /**
427  * ktime_get_ts64 - get the monotonic clock in timespec64 format
428  * @ts:         pointer to timespec variable
429  *
430  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
431  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
432  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
433  */
434 void ktime_get_ts64(struct timespec64 *ts)
435 {
436         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
437         struct timespec64 tomono;
438         s64 nsec;
439         unsigned int seq;
440
441         WARN_ON(timekeeping_suspended);
442
443         do {
444                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
445                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
446                 nsec = timekeeping_get_ns(tk);
447                 tomono = tk->wall_to_monotonic;
448
449         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
450
451         ts->tv_sec += tomono.tv_sec;
452         ts->tv_nsec = 0;
453         timespec64_add_ns(ts, nsec + tomono.tv_nsec);
454 }
455 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts64);
456
457
458 /**
459  * timekeeping_clocktai - Returns the TAI time of day in a timespec
460  * @ts:         pointer to the timespec to be set
461  *
462  * Returns the time of day in a timespec.
463  */
464 void timekeeping_clocktai(struct timespec *ts)
465 {
466         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
467         struct timespec64 ts64;
468         unsigned long seq;
469         u64 nsecs;
470
471         WARN_ON(timekeeping_suspended);
472
473         do {
474                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
475
476                 ts64.tv_sec = tk->xtime_sec + tk->tai_offset;
477                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
478
479         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
480
481         ts64.tv_nsec = 0;
482         timespec64_add_ns(&ts64, nsecs);
483         *ts = timespec64_to_timespec(ts64);
484
485 }
486 EXPORT_SYMBOL(timekeeping_clocktai);
487
488
489 /**
490  * ktime_get_clocktai - Returns the TAI time of day in a ktime
491  *
492  * Returns the time of day in a ktime.
493  */
494 ktime_t ktime_get_clocktai(void)
495 {
496         struct timespec ts;
497
498         timekeeping_clocktai(&ts);
499         return timespec_to_ktime(ts);
500 }
501 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_clocktai);
502
503 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
504
505 /**
506  * getnstime_raw_and_real - get day and raw monotonic time in timespec format
507  * @ts_raw:     pointer to the timespec to be set to raw monotonic time
508  * @ts_real:    pointer to the timespec to be set to the time of day
509  *
510  * This function reads both the time of day and raw monotonic time at the
511  * same time atomically and stores the resulting timestamps in timespec
512  * format.
513  */
514 void getnstime_raw_and_real(struct timespec *ts_raw, struct timespec *ts_real)
515 {
516         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
517         unsigned long seq;
518         s64 nsecs_raw, nsecs_real;
519
520         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
521
522         do {
523                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
524
525                 *ts_raw = timespec64_to_timespec(tk->raw_time);
526                 ts_real->tv_sec = tk->xtime_sec;
527                 ts_real->tv_nsec = 0;
528
529                 nsecs_raw = timekeeping_get_ns_raw(tk);
530                 nsecs_real = timekeeping_get_ns(tk);
531
532         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
533
534         timespec_add_ns(ts_raw, nsecs_raw);
535         timespec_add_ns(ts_real, nsecs_real);
536 }
537 EXPORT_SYMBOL(getnstime_raw_and_real);
538
539 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */
540
541 /**
542  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
543  * @tv:         pointer to the timeval to be set
544  *
545  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
546  */
547 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
548 {
549         struct timespec64 now;
550
551         getnstimeofday64(&now);
552         tv->tv_sec = now.tv_sec;
553         tv->tv_usec = now.tv_nsec/1000;
554 }
555 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
556
557 /**
558  * do_settimeofday - Sets the time of day
559  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the new time
560  *
561  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
562  */
563 int do_settimeofday(const struct timespec *tv)
564 {
565         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
566         struct timespec64 ts_delta, xt, tmp;
567         unsigned long flags;
568
569         if (!timespec_valid_strict(tv))
570                 return -EINVAL;
571
572         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
573         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
574
575         timekeeping_forward_now(tk);
576
577         xt = tk_xtime(tk);
578         ts_delta.tv_sec = tv->tv_sec - xt.tv_sec;
579         ts_delta.tv_nsec = tv->tv_nsec - xt.tv_nsec;
580
581         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts_delta));
582
583         tmp = timespec_to_timespec64(*tv);
584         tk_set_xtime(tk, &tmp);
585
586         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
587
588         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
589         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
590
591         /* signal hrtimers about time change */
592         clock_was_set();
593
594         return 0;
595 }
596 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
597
598 /**
599  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
600  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the offset
601  *
602  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
603  */
604 int timekeeping_inject_offset(struct timespec *ts)
605 {
606         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
607         unsigned long flags;
608         struct timespec64 ts64, tmp;
609         int ret = 0;
610
611         if ((unsigned long)ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
612                 return -EINVAL;
613
614         ts64 = timespec_to_timespec64(*ts);
615
616         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
617         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
618
619         timekeeping_forward_now(tk);
620
621         /* Make sure the proposed value is valid */
622         tmp = timespec64_add(tk_xtime(tk),  ts64);
623         if (!timespec64_valid_strict(&tmp)) {
624                 ret = -EINVAL;
625                 goto error;
626         }
627
628         tk_xtime_add(tk, &ts64);
629         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts64));
630
631 error: /* even if we error out, we forwarded the time, so call update */
632         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
633
634         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
635         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
636
637         /* signal hrtimers about time change */
638         clock_was_set();
639
640         return ret;
641 }
642 EXPORT_SYMBOL(timekeeping_inject_offset);
643
644
645 /**
646  * timekeeping_get_tai_offset - Returns current TAI offset from UTC
647  *
648  */
649 s32 timekeeping_get_tai_offset(void)
650 {
651         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
652         unsigned int seq;
653         s32 ret;
654
655         do {
656                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
657                 ret = tk->tai_offset;
658         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
659
660         return ret;
661 }
662
663 /**
664  * __timekeeping_set_tai_offset - Lock free worker function
665  *
666  */
667 static void __timekeeping_set_tai_offset(struct timekeeper *tk, s32 tai_offset)
668 {
669         tk->tai_offset = tai_offset;
670         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tai_offset, 0));
671 }
672
673 /**
674  * timekeeping_set_tai_offset - Sets the current TAI offset from UTC
675  *
676  */
677 void timekeeping_set_tai_offset(s32 tai_offset)
678 {
679         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
680         unsigned long flags;
681
682         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
683         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
684         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai_offset);
685         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
686         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
687         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
688         clock_was_set();
689 }
690
691 /**
692  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
693  *
694  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
695  */
696 static int change_clocksource(void *data)
697 {
698         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
699         struct clocksource *new, *old;
700         unsigned long flags;
701
702         new = (struct clocksource *) data;
703
704         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
705         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
706
707         timekeeping_forward_now(tk);
708         /*
709          * If the cs is in module, get a module reference. Succeeds
710          * for built-in code (owner == NULL) as well.
711          */
712         if (try_module_get(new->owner)) {
713                 if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
714                         old = tk->clock;
715                         tk_setup_internals(tk, new);
716                         if (old->disable)
717                                 old->disable(old);
718                         module_put(old->owner);
719                 } else {
720                         module_put(new->owner);
721                 }
722         }
723         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
724
725         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
726         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
727
728         return 0;
729 }
730
731 /**
732  * timekeeping_notify - Install a new clock source
733  * @clock:              pointer to the clock source
734  *
735  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
736  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
737  */
738 int timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
739 {
740         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
741
742         if (tk->clock == clock)
743                 return 0;
744         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
745         tick_clock_notify();
746         return tk->clock == clock ? 0 : -1;
747 }
748
749 /**
750  * ktime_get_real - get the real (wall-) time in ktime_t format
751  *
752  * returns the time in ktime_t format
753  */
754 ktime_t ktime_get_real(void)
755 {
756         struct timespec64 now;
757
758         getnstimeofday64(&now);
759
760         return timespec64_to_ktime(now);
761 }
762 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real);
763
764 /**
765  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
766  * @ts:         pointer to the timespec to be set
767  *
768  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
769  */
770 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
771 {
772         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
773         struct timespec64 ts64;
774         unsigned long seq;
775         s64 nsecs;
776
777         do {
778                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
779                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw(tk);
780                 ts64 = tk->raw_time;
781
782         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
783
784         timespec64_add_ns(&ts64, nsecs);
785         *ts = timespec64_to_timespec(ts64);
786 }
787 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
788
789 /**
790  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
791  */
792 int timekeeping_valid_for_hres(void)
793 {
794         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
795         unsigned long seq;
796         int ret;
797
798         do {
799                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
800
801                 ret = tk->clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
802
803         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
804
805         return ret;
806 }
807
808 /**
809  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
810  */
811 u64 timekeeping_max_deferment(void)
812 {
813         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
814         unsigned long seq;
815         u64 ret;
816
817         do {
818                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
819
820                 ret = tk->clock->max_idle_ns;
821
822         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
823
824         return ret;
825 }
826
827 /**
828  * read_persistent_clock -  Return time from the persistent clock.
829  *
830  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
831  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
832  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
833  *
834  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
835  */
836 void __weak read_persistent_clock(struct timespec *ts)
837 {
838         ts->tv_sec = 0;
839         ts->tv_nsec = 0;
840 }
841
842 /**
843  * read_boot_clock -  Return time of the system start.
844  *
845  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
846  * Function to read the exact time the system has been started.
847  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
848  *
849  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
850  */
851 void __weak read_boot_clock(struct timespec *ts)
852 {
853         ts->tv_sec = 0;
854         ts->tv_nsec = 0;
855 }
856
857 /*
858  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
859  */
860 void __init timekeeping_init(void)
861 {
862         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
863         struct clocksource *clock;
864         unsigned long flags;
865         struct timespec64 now, boot, tmp;
866         struct timespec ts;
867
868         read_persistent_clock(&ts);
869         now = timespec_to_timespec64(ts);
870         if (!timespec64_valid_strict(&now)) {
871                 pr_warn("WARNING: Persistent clock returned invalid value!\n"
872                         "         Check your CMOS/BIOS settings.\n");
873                 now.tv_sec = 0;
874                 now.tv_nsec = 0;
875         } else if (now.tv_sec || now.tv_nsec)
876                 persistent_clock_exist = true;
877
878         read_boot_clock(&ts);
879         boot = timespec_to_timespec64(ts);
880         if (!timespec64_valid_strict(&boot)) {
881                 pr_warn("WARNING: Boot clock returned invalid value!\n"
882                         "         Check your CMOS/BIOS settings.\n");
883                 boot.tv_sec = 0;
884                 boot.tv_nsec = 0;
885         }
886
887         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
888         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
889         ntp_init();
890
891         clock = clocksource_default_clock();
892         if (clock->enable)
893                 clock->enable(clock);
894         tk_setup_internals(tk, clock);
895
896         tk_set_xtime(tk, &now);
897         tk->raw_time.tv_sec = 0;
898         tk->raw_time.tv_nsec = 0;
899         if (boot.tv_sec == 0 && boot.tv_nsec == 0)
900                 boot = tk_xtime(tk);
901
902         set_normalized_timespec64(&tmp, -boot.tv_sec, -boot.tv_nsec);
903         tk_set_wall_to_mono(tk, tmp);
904
905         tmp.tv_sec = 0;
906         tmp.tv_nsec = 0;
907         tk_set_sleep_time(tk, tmp);
908
909         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
910
911         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
912         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
913 }
914
915 /* time in seconds when suspend began */
916 static struct timespec64 timekeeping_suspend_time;
917
918 /**
919  * __timekeeping_inject_sleeptime - Internal function to add sleep interval
920  * @delta: pointer to a timespec delta value
921  *
922  * Takes a timespec offset measuring a suspend interval and properly
923  * adds the sleep offset to the timekeeping variables.
924  */
925 static void __timekeeping_inject_sleeptime(struct timekeeper *tk,
926                                            struct timespec64 *delta)
927 {
928         if (!timespec64_valid_strict(delta)) {
929                 printk_deferred(KERN_WARNING
930                                 "__timekeeping_inject_sleeptime: Invalid "
931                                 "sleep delta value!\n");
932                 return;
933         }
934         tk_xtime_add(tk, delta);
935         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *delta));
936         tk_set_sleep_time(tk, timespec64_add(tk->total_sleep_time, *delta));
937         tk_debug_account_sleep_time(delta);
938 }
939
940 /**
941  * timekeeping_inject_sleeptime - Adds suspend interval to timeekeeping values
942  * @delta: pointer to a timespec delta value
943  *
944  * This hook is for architectures that cannot support read_persistent_clock
945  * because their RTC/persistent clock is only accessible when irqs are enabled.
946  *
947  * This function should only be called by rtc_resume(), and allows
948  * a suspend offset to be injected into the timekeeping values.
949  */
950 void timekeeping_inject_sleeptime(struct timespec *delta)
951 {
952         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
953         struct timespec64 tmp;
954         unsigned long flags;
955
956         /*
957          * Make sure we don't set the clock twice, as timekeeping_resume()
958          * already did it
959          */
960         if (has_persistent_clock())
961                 return;
962
963         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
964         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
965
966         timekeeping_forward_now(tk);
967
968         tmp = timespec_to_timespec64(*delta);
969         __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &tmp);
970
971         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
972
973         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
974         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
975
976         /* signal hrtimers about time change */
977         clock_was_set();
978 }
979
980 /**
981  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
982  *
983  * This is for the generic clocksource timekeeping.
984  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
985  * still managed by arch specific suspend/resume code.
986  */
987 static void timekeeping_resume(void)
988 {
989         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
990         struct clocksource *clock = tk->clock;
991         unsigned long flags;
992         struct timespec64 ts_new, ts_delta;
993         struct timespec tmp;
994         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
995         bool suspendtime_found = false;
996
997         read_persistent_clock(&tmp);
998         ts_new = timespec_to_timespec64(tmp);
999
1000         clockevents_resume();
1001         clocksource_resume();
1002
1003         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1004         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1005
1006         /*
1007          * After system resumes, we need to calculate the suspended time and
1008          * compensate it for the OS time. There are 3 sources that could be
1009          * used: Nonstop clocksource during suspend, persistent clock and rtc
1010          * device.
1011          *
1012          * One specific platform may have 1 or 2 or all of them, and the
1013          * preference will be:
1014          *      suspend-nonstop clocksource -> persistent clock -> rtc
1015          * The less preferred source will only be tried if there is no better
1016          * usable source. The rtc part is handled separately in rtc core code.
1017          */
1018         cycle_now = clock->read(clock);
1019         if ((clock->flags & CLOCK_SOURCE_SUSPEND_NONSTOP) &&
1020                 cycle_now > clock->cycle_last) {
1021                 u64 num, max = ULLONG_MAX;
1022                 u32 mult = clock->mult;
1023                 u32 shift = clock->shift;
1024                 s64 nsec = 0;
1025
1026                 cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
1027
1028                 /*
1029                  * "cycle_delta * mutl" may cause 64 bits overflow, if the
1030                  * suspended time is too long. In that case we need do the
1031                  * 64 bits math carefully
1032                  */
1033                 do_div(max, mult);
1034                 if (cycle_delta > max) {
1035                         num = div64_u64(cycle_delta, max);
1036                         nsec = (((u64) max * mult) >> shift) * num;
1037                         cycle_delta -= num * max;
1038                 }
1039                 nsec += ((u64) cycle_delta * mult) >> shift;
1040
1041                 ts_delta = ns_to_timespec64(nsec);
1042                 suspendtime_found = true;
1043         } else if (timespec64_compare(&ts_new, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
1044                 ts_delta = timespec64_sub(ts_new, timekeeping_suspend_time);
1045                 suspendtime_found = true;
1046         }
1047
1048         if (suspendtime_found)
1049                 __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &ts_delta);
1050
1051         /* Re-base the last cycle value */
1052         tk->cycle_last = clock->cycle_last = cycle_now;
1053         tk->ntp_error = 0;
1054         timekeeping_suspended = 0;
1055         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1056         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1057         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1058
1059         touch_softlockup_watchdog();
1060
1061         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
1062
1063         /* Resume hrtimers */
1064         hrtimers_resume();
1065 }
1066
1067 static int timekeeping_suspend(void)
1068 {
1069         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1070         unsigned long flags;
1071         struct timespec64               delta, delta_delta;
1072         static struct timespec64        old_delta;
1073         struct timespec tmp;
1074
1075         read_persistent_clock(&tmp);
1076         timekeeping_suspend_time = timespec_to_timespec64(tmp);
1077
1078         /*
1079          * On some systems the persistent_clock can not be detected at
1080          * timekeeping_init by its return value, so if we see a valid
1081          * value returned, update the persistent_clock_exists flag.
1082          */
1083         if (timekeeping_suspend_time.tv_sec || timekeeping_suspend_time.tv_nsec)
1084                 persistent_clock_exist = true;
1085
1086         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1087         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1088         timekeeping_forward_now(tk);
1089         timekeeping_suspended = 1;
1090
1091         /*
1092          * To avoid drift caused by repeated suspend/resumes,
1093          * which each can add ~1 second drift error,
1094          * try to compensate so the difference in system time
1095          * and persistent_clock time stays close to constant.
1096          */
1097         delta = timespec64_sub(tk_xtime(tk), timekeeping_suspend_time);
1098         delta_delta = timespec64_sub(delta, old_delta);
1099         if (abs(delta_delta.tv_sec)  >= 2) {
1100                 /*
1101                  * if delta_delta is too large, assume time correction
1102                  * has occured and set old_delta to the current delta.
1103                  */
1104                 old_delta = delta;
1105         } else {
1106                 /* Otherwise try to adjust old_system to compensate */
1107                 timekeeping_suspend_time =
1108                         timespec64_add(timekeeping_suspend_time, delta_delta);
1109         }
1110
1111         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
1112         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1113         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1114
1115         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
1116         clocksource_suspend();
1117         clockevents_suspend();
1118
1119         return 0;
1120 }
1121
1122 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
1123 static struct syscore_ops timekeeping_syscore_ops = {
1124         .resume         = timekeeping_resume,
1125         .suspend        = timekeeping_suspend,
1126 };
1127
1128 static int __init timekeeping_init_ops(void)
1129 {
1130         register_syscore_ops(&timekeeping_syscore_ops);
1131         return 0;
1132 }
1133
1134 device_initcall(timekeeping_init_ops);
1135
1136 /*
1137  * If the error is already larger, we look ahead even further
1138  * to compensate for late or lost adjustments.
1139  */
1140 static __always_inline int timekeeping_bigadjust(struct timekeeper *tk,
1141                                                  s64 error, s64 *interval,
1142                                                  s64 *offset)
1143 {
1144         s64 tick_error, i;
1145         u32 look_ahead, adj;
1146         s32 error2, mult;
1147
1148         /*
1149          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
1150          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
1151          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
1152          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
1153          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
1154          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
1155          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
1156          */
1157         error2 = tk->ntp_error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
1158         error2 = abs(error2);
1159         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
1160                 error2 >>= 2;
1161
1162         /*
1163          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
1164          * remove the single look ahead already included in the error.
1165          */
1166         tick_error = ntp_tick_length() >> (tk->ntp_error_shift + 1);
1167         tick_error -= tk->xtime_interval >> 1;
1168         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
1169
1170         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
1171         i = *interval;
1172         mult = 1;
1173         if (error < 0) {
1174                 error = -error;
1175                 *interval = -*interval;
1176                 *offset = -*offset;
1177                 mult = -1;
1178         }
1179         for (adj = 0; error > i; adj++)
1180                 error >>= 1;
1181
1182         *interval <<= adj;
1183         *offset <<= adj;
1184         return mult << adj;
1185 }
1186
1187 /*
1188  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
1189  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
1190  * for other values we can do a bit more work.
1191  */
1192 static void timekeeping_adjust(struct timekeeper *tk, s64 offset)
1193 {
1194         s64 error, interval = tk->cycle_interval;
1195         int adj;
1196
1197         /*
1198          * The point of this is to check if the error is greater than half
1199          * an interval.
1200          *
1201          * First we shift it down from NTP_SHIFT to clocksource->shifted nsecs.
1202          *
1203          * Note we subtract one in the shift, so that error is really error*2.
1204          * This "saves" dividing(shifting) interval twice, but keeps the
1205          * (error > interval) comparison as still measuring if error is
1206          * larger than half an interval.
1207          *
1208          * Note: It does not "save" on aggravation when reading the code.
1209          */
1210         error = tk->ntp_error >> (tk->ntp_error_shift - 1);
1211         if (error > interval) {
1212                 /*
1213                  * We now divide error by 4(via shift), which checks if
1214                  * the error is greater than twice the interval.
1215                  * If it is greater, we need a bigadjust, if its smaller,
1216                  * we can adjust by 1.
1217                  */
1218                 error >>= 2;
1219                 if (likely(error <= interval))
1220                         adj = 1;
1221                 else
1222                         adj = timekeeping_bigadjust(tk, error, &interval, &offset);
1223         } else {
1224                 if (error < -interval) {
1225                         /* See comment above, this is just switched for the negative */
1226                         error >>= 2;
1227                         if (likely(error >= -interval)) {
1228                                 adj = -1;
1229                                 interval = -interval;
1230                                 offset = -offset;
1231                         } else {
1232                                 adj = timekeeping_bigadjust(tk, error, &interval, &offset);
1233                         }
1234                 } else {
1235                         goto out_adjust;
1236                 }
1237         }
1238
1239         if (unlikely(tk->clock->maxadj &&
1240                 (tk->mult + adj > tk->clock->mult + tk->clock->maxadj))) {
1241                 printk_deferred_once(KERN_WARNING
1242                         "Adjusting %s more than 11%% (%ld vs %ld)\n",
1243                         tk->clock->name, (long)tk->mult + adj,
1244                         (long)tk->clock->mult + tk->clock->maxadj);
1245         }
1246         /*
1247          * So the following can be confusing.
1248          *
1249          * To keep things simple, lets assume adj == 1 for now.
1250          *
1251          * When adj != 1, remember that the interval and offset values
1252          * have been appropriately scaled so the math is the same.
1253          *
1254          * The basic idea here is that we're increasing the multiplier
1255          * by one, this causes the xtime_interval to be incremented by
1256          * one cycle_interval. This is because:
1257          *      xtime_interval = cycle_interval * mult
1258          * So if mult is being incremented by one:
1259          *      xtime_interval = cycle_interval * (mult + 1)
1260          * Its the same as:
1261          *      xtime_interval = (cycle_interval * mult) + cycle_interval
1262          * Which can be shortened to:
1263          *      xtime_interval += cycle_interval
1264          *
1265          * So offset stores the non-accumulated cycles. Thus the current
1266          * time (in shifted nanoseconds) is:
1267          *      now = (offset * adj) + xtime_nsec
1268          * Now, even though we're adjusting the clock frequency, we have
1269          * to keep time consistent. In other words, we can't jump back
1270          * in time, and we also want to avoid jumping forward in time.
1271          *
1272          * So given the same offset value, we need the time to be the same
1273          * both before and after the freq adjustment.
1274          *      now = (offset * adj_1) + xtime_nsec_1
1275          *      now = (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1276          * So:
1277          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1278          *              (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1279          * And we know:
1280          *      adj_2 = adj_1 + 1
1281          * So:
1282          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1283          *              (offset * (adj_1+1)) + xtime_nsec_2
1284          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1285          *              (offset * adj_1) + offset + xtime_nsec_2
1286          * Canceling the sides:
1287          *      xtime_nsec_1 = offset + xtime_nsec_2
1288          * Which gives us:
1289          *      xtime_nsec_2 = xtime_nsec_1 - offset
1290          * Which simplfies to:
1291          *      xtime_nsec -= offset
1292          *
1293          * XXX - TODO: Doc ntp_error calculation.
1294          */
1295         tk->mult += adj;
1296         tk->xtime_interval += interval;
1297         tk->xtime_nsec -= offset;
1298         tk->ntp_error -= (interval - offset) << tk->ntp_error_shift;
1299
1300 out_adjust:
1301         /*
1302          * It may be possible that when we entered this function, xtime_nsec
1303          * was very small.  Further, if we're slightly speeding the clocksource
1304          * in the code above, its possible the required corrective factor to
1305          * xtime_nsec could cause it to underflow.
1306          *
1307          * Now, since we already accumulated the second, cannot simply roll
1308          * the accumulated second back, since the NTP subsystem has been
1309          * notified via second_overflow. So instead we push xtime_nsec forward
1310          * by the amount we underflowed, and add that amount into the error.
1311          *
1312          * We'll correct this error next time through this function, when
1313          * xtime_nsec is not as small.
1314          */
1315         if (unlikely((s64)tk->xtime_nsec < 0)) {
1316                 s64 neg = -(s64)tk->xtime_nsec;
1317                 tk->xtime_nsec = 0;
1318                 tk->ntp_error += neg << tk->ntp_error_shift;
1319         }
1320
1321 }
1322
1323 /**
1324  * accumulate_nsecs_to_secs - Accumulates nsecs into secs
1325  *
1326  * Helper function that accumulates a the nsecs greater then a second
1327  * from the xtime_nsec field to the xtime_secs field.
1328  * It also calls into the NTP code to handle leapsecond processing.
1329  *
1330  */
1331 static inline unsigned int accumulate_nsecs_to_secs(struct timekeeper *tk)
1332 {
1333         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->shift;
1334         unsigned int clock_set = 0;
1335
1336         while (tk->xtime_nsec >= nsecps) {
1337                 int leap;
1338
1339                 tk->xtime_nsec -= nsecps;
1340                 tk->xtime_sec++;
1341
1342                 /* Figure out if its a leap sec and apply if needed */
1343                 leap = second_overflow(tk->xtime_sec);
1344                 if (unlikely(leap)) {
1345                         struct timespec64 ts;
1346
1347                         tk->xtime_sec += leap;
1348
1349                         ts.tv_sec = leap;
1350                         ts.tv_nsec = 0;
1351                         tk_set_wall_to_mono(tk,
1352                                 timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts));
1353
1354                         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tk->tai_offset - leap);
1355
1356                         clock_set = TK_CLOCK_WAS_SET;
1357                 }
1358         }
1359         return clock_set;
1360 }
1361
1362 /**
1363  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
1364  *
1365  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
1366  * into a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
1367  * loop.
1368  *
1369  * Returns the unconsumed cycles.
1370  */
1371 static cycle_t logarithmic_accumulation(struct timekeeper *tk, cycle_t offset,
1372                                                 u32 shift,
1373                                                 unsigned int *clock_set)
1374 {
1375         cycle_t interval = tk->cycle_interval << shift;
1376         u64 raw_nsecs;
1377
1378         /* If the offset is smaller then a shifted interval, do nothing */
1379         if (offset < interval)
1380                 return offset;
1381
1382         /* Accumulate one shifted interval */
1383         offset -= interval;
1384         tk->cycle_last += interval;
1385
1386         tk->xtime_nsec += tk->xtime_interval << shift;
1387         *clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
1388
1389         /* Accumulate raw time */
1390         raw_nsecs = (u64)tk->raw_interval << shift;
1391         raw_nsecs += tk->raw_time.tv_nsec;
1392         if (raw_nsecs >= NSEC_PER_SEC) {
1393                 u64 raw_secs = raw_nsecs;
1394                 raw_nsecs = do_div(raw_secs, NSEC_PER_SEC);
1395                 tk->raw_time.tv_sec += raw_secs;
1396         }
1397         tk->raw_time.tv_nsec = raw_nsecs;
1398
1399         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
1400         tk->ntp_error += ntp_tick_length() << shift;
1401         tk->ntp_error -= (tk->xtime_interval + tk->xtime_remainder) <<
1402                                                 (tk->ntp_error_shift + shift);
1403
1404         return offset;
1405 }
1406
1407 /**
1408  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
1409  *
1410  */
1411 void update_wall_time(void)
1412 {
1413         struct clocksource *clock;
1414         struct timekeeper *real_tk = &tk_core.timekeeper;
1415         struct timekeeper *tk = &shadow_timekeeper;
1416         cycle_t offset;
1417         int shift = 0, maxshift;
1418         unsigned int clock_set = 0;
1419         unsigned long flags;
1420
1421         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1422
1423         /* Make sure we're fully resumed: */
1424         if (unlikely(timekeeping_suspended))
1425                 goto out;
1426
1427         clock = real_tk->clock;
1428
1429 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
1430         offset = real_tk->cycle_interval;
1431 #else
1432         offset = (clock->read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
1433 #endif
1434
1435         /* Check if there's really nothing to do */
1436         if (offset < real_tk->cycle_interval)
1437                 goto out;
1438
1439         /*
1440          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
1441          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
1442          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
1443          * that is smaller than the offset.  We then accumulate that
1444          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
1445          * doubled multiple.
1446          */
1447         shift = ilog2(offset) - ilog2(tk->cycle_interval);
1448         shift = max(0, shift);
1449         /* Bound shift to one less than what overflows tick_length */
1450         maxshift = (64 - (ilog2(ntp_tick_length())+1)) - 1;
1451         shift = min(shift, maxshift);
1452         while (offset >= tk->cycle_interval) {
1453                 offset = logarithmic_accumulation(tk, offset, shift,
1454                                                         &clock_set);
1455                 if (offset < tk->cycle_interval<<shift)
1456                         shift--;
1457         }
1458
1459         /* correct the clock when NTP error is too big */
1460         timekeeping_adjust(tk, offset);
1461
1462         /*
1463          * XXX This can be killed once everyone converts
1464          * to the new update_vsyscall.
1465          */
1466         old_vsyscall_fixup(tk);
1467
1468         /*
1469          * Finally, make sure that after the rounding
1470          * xtime_nsec isn't larger than NSEC_PER_SEC
1471          */
1472         clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
1473
1474         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1475         /* Update clock->cycle_last with the new value */
1476         clock->cycle_last = tk->cycle_last;
1477         /*
1478          * Update the real timekeeper.
1479          *
1480          * We could avoid this memcpy by switching pointers, but that
1481          * requires changes to all other timekeeper usage sites as
1482          * well, i.e. move the timekeeper pointer getter into the
1483          * spinlocked/seqcount protected sections. And we trade this
1484          * memcpy under the tk_core.seq against one before we start
1485          * updating.
1486          */
1487         memcpy(real_tk, tk, sizeof(*tk));
1488         timekeeping_update(real_tk, clock_set);
1489         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1490 out:
1491         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1492         if (clock_set)
1493                 /* Have to call _delayed version, since in irq context*/
1494                 clock_was_set_delayed();
1495 }
1496
1497 /**
1498  * getboottime - Return the real time of system boot.
1499  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1500  *
1501  * Returns the wall-time of boot in a timespec.
1502  *
1503  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
1504  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
1505  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
1506  * you get the right time here).
1507  */
1508 void getboottime(struct timespec *ts)
1509 {
1510         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1511         struct timespec boottime = {
1512                 .tv_sec = tk->wall_to_monotonic.tv_sec +
1513                                 tk->total_sleep_time.tv_sec,
1514                 .tv_nsec = tk->wall_to_monotonic.tv_nsec +
1515                                 tk->total_sleep_time.tv_nsec
1516         };
1517
1518         set_normalized_timespec(ts, -boottime.tv_sec, -boottime.tv_nsec);
1519 }
1520 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime);
1521
1522 /**
1523  * get_monotonic_boottime - Returns monotonic time since boot
1524  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1525  *
1526  * Returns the monotonic time since boot in a timespec.
1527  *
1528  * This is similar to CLOCK_MONTONIC/ktime_get_ts, but also
1529  * includes the time spent in suspend.
1530  */
1531 void get_monotonic_boottime(struct timespec *ts)
1532 {
1533         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1534         struct timespec64 tomono, sleep, ret;
1535         s64 nsec;
1536         unsigned int seq;
1537
1538         WARN_ON(timekeeping_suspended);
1539
1540         do {
1541                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1542                 ret.tv_sec = tk->xtime_sec;
1543                 nsec = timekeeping_get_ns(tk);
1544                 tomono = tk->wall_to_monotonic;
1545                 sleep = tk->total_sleep_time;
1546
1547         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1548
1549         ret.tv_sec += tomono.tv_sec + sleep.tv_sec;
1550         ret.tv_nsec = 0;
1551         timespec64_add_ns(&ret, nsec + tomono.tv_nsec + sleep.tv_nsec);
1552         *ts = timespec64_to_timespec(ret);
1553 }
1554 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_monotonic_boottime);
1555
1556 /**
1557  * ktime_get_boottime - Returns monotonic time since boot in a ktime
1558  *
1559  * Returns the monotonic time since boot in a ktime
1560  *
1561  * This is similar to CLOCK_MONTONIC/ktime_get, but also
1562  * includes the time spent in suspend.
1563  */
1564 ktime_t ktime_get_boottime(void)
1565 {
1566         struct timespec ts;
1567
1568         get_monotonic_boottime(&ts);
1569         return timespec_to_ktime(ts);
1570 }
1571 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_boottime);
1572
1573 /**
1574  * monotonic_to_bootbased - Convert the monotonic time to boot based.
1575  * @ts:         pointer to the timespec to be converted
1576  */
1577 void monotonic_to_bootbased(struct timespec *ts)
1578 {
1579         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1580         struct timespec64 ts64;
1581
1582         ts64 = timespec_to_timespec64(*ts);
1583         ts64 = timespec64_add(ts64, tk->total_sleep_time);
1584         *ts = timespec64_to_timespec(ts64);
1585 }
1586 EXPORT_SYMBOL_GPL(monotonic_to_bootbased);
1587
1588 unsigned long get_seconds(void)
1589 {
1590         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1591
1592         return tk->xtime_sec;
1593 }
1594 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
1595
1596 struct timespec __current_kernel_time(void)
1597 {
1598         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1599
1600         return timespec64_to_timespec(tk_xtime(tk));
1601 }
1602
1603 struct timespec current_kernel_time(void)
1604 {
1605         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1606         struct timespec64 now;
1607         unsigned long seq;
1608
1609         do {
1610                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1611
1612                 now = tk_xtime(tk);
1613         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1614
1615         return timespec64_to_timespec(now);
1616 }
1617 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);
1618
1619 struct timespec get_monotonic_coarse(void)
1620 {
1621         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1622         struct timespec64 now, mono;
1623         unsigned long seq;
1624
1625         do {
1626                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1627
1628                 now = tk_xtime(tk);
1629                 mono = tk->wall_to_monotonic;
1630         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1631
1632         set_normalized_timespec64(&now, now.tv_sec + mono.tv_sec,
1633                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
1634
1635         return timespec64_to_timespec(now);
1636 }
1637
1638 /*
1639  * Must hold jiffies_lock
1640  */
1641 void do_timer(unsigned long ticks)
1642 {
1643         jiffies_64 += ticks;
1644         calc_global_load(ticks);
1645 }
1646
1647 /**
1648  * ktime_get_update_offsets_tick - hrtimer helper
1649  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
1650  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
1651  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
1652  *
1653  * Returns monotonic time at last tick and various offsets
1654  */
1655 ktime_t ktime_get_update_offsets_tick(ktime_t *offs_real, ktime_t *offs_boot,
1656                                                         ktime_t *offs_tai)
1657 {
1658         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1659         struct timespec64 ts;
1660         ktime_t now;
1661         unsigned int seq;
1662
1663         do {
1664                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1665
1666                 ts = tk_xtime(tk);
1667                 *offs_real = tk->offs_real;
1668                 *offs_boot = tk->offs_boot;
1669                 *offs_tai = tk->offs_tai;
1670         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1671
1672         now = ktime_set(ts.tv_sec, ts.tv_nsec);
1673         now = ktime_sub(now, *offs_real);
1674         return now;
1675 }
1676
1677 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1678 /**
1679  * ktime_get_update_offsets_now - hrtimer helper
1680  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
1681  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
1682  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
1683  *
1684  * Returns current monotonic time and updates the offsets
1685  * Called from hrtimer_interrupt() or retrigger_next_event()
1686  */
1687 ktime_t ktime_get_update_offsets_now(ktime_t *offs_real, ktime_t *offs_boot,
1688                                                         ktime_t *offs_tai)
1689 {
1690         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1691         ktime_t now;
1692         unsigned int seq;
1693         u64 secs, nsecs;
1694
1695         do {
1696                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1697
1698                 secs = tk->xtime_sec;
1699                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
1700
1701                 *offs_real = tk->offs_real;
1702                 *offs_boot = tk->offs_boot;
1703                 *offs_tai = tk->offs_tai;
1704         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1705
1706         now = ktime_add_ns(ktime_set(secs, 0), nsecs);
1707         now = ktime_sub(now, *offs_real);
1708         return now;
1709 }
1710 #endif
1711
1712 /**
1713  * ktime_get_monotonic_offset() - get wall_to_monotonic in ktime_t format
1714  */
1715 ktime_t ktime_get_monotonic_offset(void)
1716 {
1717         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1718         unsigned long seq;
1719         struct timespec64 wtom;
1720
1721         do {
1722                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1723                 wtom = tk->wall_to_monotonic;
1724         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1725
1726         return timespec64_to_ktime(wtom);
1727 }
1728 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_monotonic_offset);
1729
1730 /**
1731  * do_adjtimex() - Accessor function to NTP __do_adjtimex function
1732  */
1733 int do_adjtimex(struct timex *txc)
1734 {
1735         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1736         unsigned long flags;
1737         struct timespec64 ts;
1738         s32 orig_tai, tai;
1739         int ret;
1740
1741         /* Validate the data before disabling interrupts */
1742         ret = ntp_validate_timex(txc);
1743         if (ret)
1744                 return ret;
1745
1746         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
1747                 struct timespec delta;
1748                 delta.tv_sec  = txc->time.tv_sec;
1749                 delta.tv_nsec = txc->time.tv_usec;
1750                 if (!(txc->modes & ADJ_NANO))
1751                         delta.tv_nsec *= 1000;
1752                 ret = timekeeping_inject_offset(&delta);
1753                 if (ret)
1754                         return ret;
1755         }
1756
1757         getnstimeofday64(&ts);
1758
1759         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1760         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1761
1762         orig_tai = tai = tk->tai_offset;
1763         ret = __do_adjtimex(txc, &ts, &tai);
1764
1765         if (tai != orig_tai) {
1766                 __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai);
1767                 timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1768         }
1769         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1770         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1771
1772         if (tai != orig_tai)
1773                 clock_was_set();
1774
1775         ntp_notify_cmos_timer();
1776
1777         return ret;
1778 }
1779
1780 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
1781 /**
1782  * hardpps() - Accessor function to NTP __hardpps function
1783  */
1784 void hardpps(const struct timespec *phase_ts, const struct timespec *raw_ts)
1785 {
1786         unsigned long flags;
1787
1788         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1789         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1790
1791         __hardpps(phase_ts, raw_ts);
1792
1793         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1794         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1795 }
1796 EXPORT_SYMBOL(hardpps);
1797 #endif
1798
1799 /**
1800  * xtime_update() - advances the timekeeping infrastructure
1801  * @ticks:      number of ticks, that have elapsed since the last call.
1802  *
1803  * Must be called with interrupts disabled.
1804  */
1805 void xtime_update(unsigned long ticks)
1806 {
1807         write_seqlock(&jiffies_lock);
1808         do_timer(ticks);
1809         write_sequnlock(&jiffies_lock);
1810         update_wall_time();
1811 }