timekeeping: Provide ktime_get_raw()
[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 inline void tk_update_sleep_time(struct timekeeper *tk, ktime_t delta)
101 {
102         tk->offs_boot = ktime_add(tk->offs_boot, delta);
103 }
104
105 /**
106  * tk_setup_internals - Set up internals to use clocksource clock.
107  *
108  * @tk:         The target timekeeper to setup.
109  * @clock:              Pointer to clocksource.
110  *
111  * Calculates a fixed cycle/nsec interval for a given clocksource/adjustment
112  * pair and interval request.
113  *
114  * Unless you're the timekeeping code, you should not be using this!
115  */
116 static void tk_setup_internals(struct timekeeper *tk, struct clocksource *clock)
117 {
118         cycle_t interval;
119         u64 tmp, ntpinterval;
120         struct clocksource *old_clock;
121
122         old_clock = tk->clock;
123         tk->clock = clock;
124         tk->cycle_last = clock->cycle_last = clock->read(clock);
125
126         /* Do the ns -> cycle conversion first, using original mult */
127         tmp = NTP_INTERVAL_LENGTH;
128         tmp <<= clock->shift;
129         ntpinterval = tmp;
130         tmp += clock->mult/2;
131         do_div(tmp, clock->mult);
132         if (tmp == 0)
133                 tmp = 1;
134
135         interval = (cycle_t) tmp;
136         tk->cycle_interval = interval;
137
138         /* Go back from cycles -> shifted ns */
139         tk->xtime_interval = (u64) interval * clock->mult;
140         tk->xtime_remainder = ntpinterval - tk->xtime_interval;
141         tk->raw_interval =
142                 ((u64) interval * clock->mult) >> clock->shift;
143
144          /* if changing clocks, convert xtime_nsec shift units */
145         if (old_clock) {
146                 int shift_change = clock->shift - old_clock->shift;
147                 if (shift_change < 0)
148                         tk->xtime_nsec >>= -shift_change;
149                 else
150                         tk->xtime_nsec <<= shift_change;
151         }
152         tk->shift = clock->shift;
153
154         tk->ntp_error = 0;
155         tk->ntp_error_shift = NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift;
156
157         /*
158          * The timekeeper keeps its own mult values for the currently
159          * active clocksource. These value will be adjusted via NTP
160          * to counteract clock drifting.
161          */
162         tk->mult = clock->mult;
163 }
164
165 /* Timekeeper helper functions. */
166
167 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
168 static u32 default_arch_gettimeoffset(void) { return 0; }
169 u32 (*arch_gettimeoffset)(void) = default_arch_gettimeoffset;
170 #else
171 static inline u32 arch_gettimeoffset(void) { return 0; }
172 #endif
173
174 static inline s64 timekeeping_get_ns(struct timekeeper *tk)
175 {
176         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
177         struct clocksource *clock;
178         s64 nsec;
179
180         /* read clocksource: */
181         clock = tk->clock;
182         cycle_now = clock->read(clock);
183
184         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
185         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
186
187         nsec = cycle_delta * tk->mult + tk->xtime_nsec;
188         nsec >>= tk->shift;
189
190         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
191         return nsec + arch_gettimeoffset();
192 }
193
194 static inline s64 timekeeping_get_ns_raw(struct timekeeper *tk)
195 {
196         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
197         struct clocksource *clock;
198         s64 nsec;
199
200         /* read clocksource: */
201         clock = tk->clock;
202         cycle_now = clock->read(clock);
203
204         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
205         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
206
207         /* convert delta to nanoseconds. */
208         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
209
210         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
211         return nsec + arch_gettimeoffset();
212 }
213
214 #ifdef CONFIG_GENERIC_TIME_VSYSCALL_OLD
215
216 static inline void update_vsyscall(struct timekeeper *tk)
217 {
218         struct timespec xt;
219
220         xt = tk_xtime(tk);
221         update_vsyscall_old(&xt, &tk->wall_to_monotonic, tk->clock, tk->mult);
222 }
223
224 static inline void old_vsyscall_fixup(struct timekeeper *tk)
225 {
226         s64 remainder;
227
228         /*
229         * Store only full nanoseconds into xtime_nsec after rounding
230         * it up and add the remainder to the error difference.
231         * XXX - This is necessary to avoid small 1ns inconsistnecies caused
232         * by truncating the remainder in vsyscalls. However, it causes
233         * additional work to be done in timekeeping_adjust(). Once
234         * the vsyscall implementations are converted to use xtime_nsec
235         * (shifted nanoseconds), and CONFIG_GENERIC_TIME_VSYSCALL_OLD
236         * users are removed, this can be killed.
237         */
238         remainder = tk->xtime_nsec & ((1ULL << tk->shift) - 1);
239         tk->xtime_nsec -= remainder;
240         tk->xtime_nsec += 1ULL << tk->shift;
241         tk->ntp_error += remainder << tk->ntp_error_shift;
242         tk->ntp_error -= (1ULL << tk->shift) << tk->ntp_error_shift;
243 }
244 #else
245 #define old_vsyscall_fixup(tk)
246 #endif
247
248 static RAW_NOTIFIER_HEAD(pvclock_gtod_chain);
249
250 static void update_pvclock_gtod(struct timekeeper *tk, bool was_set)
251 {
252         raw_notifier_call_chain(&pvclock_gtod_chain, was_set, tk);
253 }
254
255 /**
256  * pvclock_gtod_register_notifier - register a pvclock timedata update listener
257  */
258 int pvclock_gtod_register_notifier(struct notifier_block *nb)
259 {
260         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
261         unsigned long flags;
262         int ret;
263
264         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
265         ret = raw_notifier_chain_register(&pvclock_gtod_chain, nb);
266         update_pvclock_gtod(tk, true);
267         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
268
269         return ret;
270 }
271 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_register_notifier);
272
273 /**
274  * pvclock_gtod_unregister_notifier - unregister a pvclock
275  * timedata update listener
276  */
277 int pvclock_gtod_unregister_notifier(struct notifier_block *nb)
278 {
279         unsigned long flags;
280         int ret;
281
282         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
283         ret = raw_notifier_chain_unregister(&pvclock_gtod_chain, nb);
284         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
285
286         return ret;
287 }
288 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_unregister_notifier);
289
290 /*
291  * Update the ktime_t based scalar nsec members of the timekeeper
292  */
293 static inline void tk_update_ktime_data(struct timekeeper *tk)
294 {
295         s64 nsec;
296
297         /*
298          * The xtime based monotonic readout is:
299          *      nsec = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec + now();
300          * The ktime based monotonic readout is:
301          *      nsec = base_mono + now();
302          * ==> base_mono = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec
303          */
304         nsec = (s64)(tk->xtime_sec + tk->wall_to_monotonic.tv_sec);
305         nsec *= NSEC_PER_SEC;
306         nsec += tk->wall_to_monotonic.tv_nsec;
307         tk->base_mono = ns_to_ktime(nsec);
308
309         /* Update the monotonic raw base */
310         tk->base_raw = timespec64_to_ktime(tk->raw_time);
311 }
312
313 /* must hold timekeeper_lock */
314 static void timekeeping_update(struct timekeeper *tk, unsigned int action)
315 {
316         if (action & TK_CLEAR_NTP) {
317                 tk->ntp_error = 0;
318                 ntp_clear();
319         }
320         update_vsyscall(tk);
321         update_pvclock_gtod(tk, action & TK_CLOCK_WAS_SET);
322
323         tk_update_ktime_data(tk);
324
325         if (action & TK_MIRROR)
326                 memcpy(&shadow_timekeeper, &tk_core.timekeeper,
327                        sizeof(tk_core.timekeeper));
328 }
329
330 /**
331  * timekeeping_forward_now - update clock to the current time
332  *
333  * Forward the current clock to update its state since the last call to
334  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
335  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
336  */
337 static void timekeeping_forward_now(struct timekeeper *tk)
338 {
339         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
340         struct clocksource *clock;
341         s64 nsec;
342
343         clock = tk->clock;
344         cycle_now = clock->read(clock);
345         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
346         tk->cycle_last = clock->cycle_last = cycle_now;
347
348         tk->xtime_nsec += cycle_delta * tk->mult;
349
350         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
351         tk->xtime_nsec += (u64)arch_gettimeoffset() << tk->shift;
352
353         tk_normalize_xtime(tk);
354
355         nsec = clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
356         timespec64_add_ns(&tk->raw_time, nsec);
357 }
358
359 /**
360  * __getnstimeofday64 - Returns the time of day in a timespec64.
361  * @ts:         pointer to the timespec to be set
362  *
363  * Updates the time of day in the timespec.
364  * Returns 0 on success, or -ve when suspended (timespec will be undefined).
365  */
366 int __getnstimeofday64(struct timespec64 *ts)
367 {
368         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
369         unsigned long seq;
370         s64 nsecs = 0;
371
372         do {
373                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
374
375                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
376                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
377
378         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
379
380         ts->tv_nsec = 0;
381         timespec64_add_ns(ts, nsecs);
382
383         /*
384          * Do not bail out early, in case there were callers still using
385          * the value, even in the face of the WARN_ON.
386          */
387         if (unlikely(timekeeping_suspended))
388                 return -EAGAIN;
389         return 0;
390 }
391 EXPORT_SYMBOL(__getnstimeofday64);
392
393 /**
394  * getnstimeofday64 - Returns the time of day in a timespec64.
395  * @ts:         pointer to the timespec to be set
396  *
397  * Returns the time of day in a timespec (WARN if suspended).
398  */
399 void getnstimeofday64(struct timespec64 *ts)
400 {
401         WARN_ON(__getnstimeofday64(ts));
402 }
403 EXPORT_SYMBOL(getnstimeofday64);
404
405 ktime_t ktime_get(void)
406 {
407         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
408         unsigned int seq;
409         ktime_t base;
410         s64 nsecs;
411
412         WARN_ON(timekeeping_suspended);
413
414         do {
415                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
416                 base = tk->base_mono;
417                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
418
419         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
420
421         return ktime_add_ns(base, nsecs);
422 }
423 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
424
425 static ktime_t *offsets[TK_OFFS_MAX] = {
426         [TK_OFFS_REAL]  = &tk_core.timekeeper.offs_real,
427         [TK_OFFS_BOOT]  = &tk_core.timekeeper.offs_boot,
428         [TK_OFFS_TAI]   = &tk_core.timekeeper.offs_tai,
429 };
430
431 ktime_t ktime_get_with_offset(enum tk_offsets offs)
432 {
433         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
434         unsigned int seq;
435         ktime_t base, *offset = offsets[offs];
436         s64 nsecs;
437
438         WARN_ON(timekeeping_suspended);
439
440         do {
441                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
442                 base = ktime_add(tk->base_mono, *offset);
443                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
444
445         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
446
447         return ktime_add_ns(base, nsecs);
448
449 }
450 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_with_offset);
451
452 /**
453  * ktime_mono_to_any() - convert mononotic time to any other time
454  * @tmono:      time to convert.
455  * @offs:       which offset to use
456  */
457 ktime_t ktime_mono_to_any(ktime_t tmono, enum tk_offsets offs)
458 {
459         ktime_t *offset = offsets[offs];
460         unsigned long seq;
461         ktime_t tconv;
462
463         do {
464                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
465                 tconv = ktime_add(tmono, *offset);
466         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
467
468         return tconv;
469 }
470 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_mono_to_any);
471
472 /**
473  * ktime_get_raw - Returns the raw monotonic time in ktime_t format
474  */
475 ktime_t ktime_get_raw(void)
476 {
477         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
478         unsigned int seq;
479         ktime_t base;
480         s64 nsecs;
481
482         do {
483                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
484                 base = tk->base_raw;
485                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw(tk);
486
487         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
488
489         return ktime_add_ns(base, nsecs);
490 }
491 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_raw);
492
493 /**
494  * ktime_get_ts64 - get the monotonic clock in timespec64 format
495  * @ts:         pointer to timespec variable
496  *
497  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
498  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
499  * in normalized timespec format in the variable pointed to by @ts.
500  */
501 void ktime_get_ts64(struct timespec64 *ts)
502 {
503         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
504         struct timespec64 tomono;
505         s64 nsec;
506         unsigned int seq;
507
508         WARN_ON(timekeeping_suspended);
509
510         do {
511                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
512                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
513                 nsec = timekeeping_get_ns(tk);
514                 tomono = tk->wall_to_monotonic;
515
516         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
517
518         ts->tv_sec += tomono.tv_sec;
519         ts->tv_nsec = 0;
520         timespec64_add_ns(ts, nsec + tomono.tv_nsec);
521 }
522 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts64);
523
524 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
525
526 /**
527  * getnstime_raw_and_real - get day and raw monotonic time in timespec format
528  * @ts_raw:     pointer to the timespec to be set to raw monotonic time
529  * @ts_real:    pointer to the timespec to be set to the time of day
530  *
531  * This function reads both the time of day and raw monotonic time at the
532  * same time atomically and stores the resulting timestamps in timespec
533  * format.
534  */
535 void getnstime_raw_and_real(struct timespec *ts_raw, struct timespec *ts_real)
536 {
537         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
538         unsigned long seq;
539         s64 nsecs_raw, nsecs_real;
540
541         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
542
543         do {
544                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
545
546                 *ts_raw = timespec64_to_timespec(tk->raw_time);
547                 ts_real->tv_sec = tk->xtime_sec;
548                 ts_real->tv_nsec = 0;
549
550                 nsecs_raw = timekeeping_get_ns_raw(tk);
551                 nsecs_real = timekeeping_get_ns(tk);
552
553         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
554
555         timespec_add_ns(ts_raw, nsecs_raw);
556         timespec_add_ns(ts_real, nsecs_real);
557 }
558 EXPORT_SYMBOL(getnstime_raw_and_real);
559
560 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */
561
562 /**
563  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
564  * @tv:         pointer to the timeval to be set
565  *
566  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
567  */
568 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
569 {
570         struct timespec64 now;
571
572         getnstimeofday64(&now);
573         tv->tv_sec = now.tv_sec;
574         tv->tv_usec = now.tv_nsec/1000;
575 }
576 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
577
578 /**
579  * do_settimeofday - Sets the time of day
580  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the new time
581  *
582  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
583  */
584 int do_settimeofday(const struct timespec *tv)
585 {
586         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
587         struct timespec64 ts_delta, xt, tmp;
588         unsigned long flags;
589
590         if (!timespec_valid_strict(tv))
591                 return -EINVAL;
592
593         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
594         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
595
596         timekeeping_forward_now(tk);
597
598         xt = tk_xtime(tk);
599         ts_delta.tv_sec = tv->tv_sec - xt.tv_sec;
600         ts_delta.tv_nsec = tv->tv_nsec - xt.tv_nsec;
601
602         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts_delta));
603
604         tmp = timespec_to_timespec64(*tv);
605         tk_set_xtime(tk, &tmp);
606
607         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
608
609         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
610         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
611
612         /* signal hrtimers about time change */
613         clock_was_set();
614
615         return 0;
616 }
617 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
618
619 /**
620  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
621  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the offset
622  *
623  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
624  */
625 int timekeeping_inject_offset(struct timespec *ts)
626 {
627         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
628         unsigned long flags;
629         struct timespec64 ts64, tmp;
630         int ret = 0;
631
632         if ((unsigned long)ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
633                 return -EINVAL;
634
635         ts64 = timespec_to_timespec64(*ts);
636
637         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
638         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
639
640         timekeeping_forward_now(tk);
641
642         /* Make sure the proposed value is valid */
643         tmp = timespec64_add(tk_xtime(tk),  ts64);
644         if (!timespec64_valid_strict(&tmp)) {
645                 ret = -EINVAL;
646                 goto error;
647         }
648
649         tk_xtime_add(tk, &ts64);
650         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts64));
651
652 error: /* even if we error out, we forwarded the time, so call update */
653         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
654
655         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
656         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
657
658         /* signal hrtimers about time change */
659         clock_was_set();
660
661         return ret;
662 }
663 EXPORT_SYMBOL(timekeeping_inject_offset);
664
665
666 /**
667  * timekeeping_get_tai_offset - Returns current TAI offset from UTC
668  *
669  */
670 s32 timekeeping_get_tai_offset(void)
671 {
672         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
673         unsigned int seq;
674         s32 ret;
675
676         do {
677                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
678                 ret = tk->tai_offset;
679         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
680
681         return ret;
682 }
683
684 /**
685  * __timekeeping_set_tai_offset - Lock free worker function
686  *
687  */
688 static void __timekeeping_set_tai_offset(struct timekeeper *tk, s32 tai_offset)
689 {
690         tk->tai_offset = tai_offset;
691         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tai_offset, 0));
692 }
693
694 /**
695  * timekeeping_set_tai_offset - Sets the current TAI offset from UTC
696  *
697  */
698 void timekeeping_set_tai_offset(s32 tai_offset)
699 {
700         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
701         unsigned long flags;
702
703         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
704         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
705         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai_offset);
706         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
707         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
708         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
709         clock_was_set();
710 }
711
712 /**
713  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
714  *
715  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
716  */
717 static int change_clocksource(void *data)
718 {
719         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
720         struct clocksource *new, *old;
721         unsigned long flags;
722
723         new = (struct clocksource *) data;
724
725         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
726         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
727
728         timekeeping_forward_now(tk);
729         /*
730          * If the cs is in module, get a module reference. Succeeds
731          * for built-in code (owner == NULL) as well.
732          */
733         if (try_module_get(new->owner)) {
734                 if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
735                         old = tk->clock;
736                         tk_setup_internals(tk, new);
737                         if (old->disable)
738                                 old->disable(old);
739                         module_put(old->owner);
740                 } else {
741                         module_put(new->owner);
742                 }
743         }
744         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
745
746         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
747         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
748
749         return 0;
750 }
751
752 /**
753  * timekeeping_notify - Install a new clock source
754  * @clock:              pointer to the clock source
755  *
756  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
757  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
758  */
759 int timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
760 {
761         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
762
763         if (tk->clock == clock)
764                 return 0;
765         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
766         tick_clock_notify();
767         return tk->clock == clock ? 0 : -1;
768 }
769
770 /**
771  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
772  * @ts:         pointer to the timespec to be set
773  *
774  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
775  */
776 void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
777 {
778         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
779         struct timespec64 ts64;
780         unsigned long seq;
781         s64 nsecs;
782
783         do {
784                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
785                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw(tk);
786                 ts64 = tk->raw_time;
787
788         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
789
790         timespec64_add_ns(&ts64, nsecs);
791         *ts = timespec64_to_timespec(ts64);
792 }
793 EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);
794
795 /**
796  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
797  */
798 int timekeeping_valid_for_hres(void)
799 {
800         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
801         unsigned long seq;
802         int ret;
803
804         do {
805                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
806
807                 ret = tk->clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
808
809         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
810
811         return ret;
812 }
813
814 /**
815  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
816  */
817 u64 timekeeping_max_deferment(void)
818 {
819         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
820         unsigned long seq;
821         u64 ret;
822
823         do {
824                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
825
826                 ret = tk->clock->max_idle_ns;
827
828         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
829
830         return ret;
831 }
832
833 /**
834  * read_persistent_clock -  Return time from the persistent clock.
835  *
836  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
837  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
838  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
839  *
840  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
841  */
842 void __weak read_persistent_clock(struct timespec *ts)
843 {
844         ts->tv_sec = 0;
845         ts->tv_nsec = 0;
846 }
847
848 /**
849  * read_boot_clock -  Return time of the system start.
850  *
851  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
852  * Function to read the exact time the system has been started.
853  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
854  *
855  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
856  */
857 void __weak read_boot_clock(struct timespec *ts)
858 {
859         ts->tv_sec = 0;
860         ts->tv_nsec = 0;
861 }
862
863 /*
864  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
865  */
866 void __init timekeeping_init(void)
867 {
868         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
869         struct clocksource *clock;
870         unsigned long flags;
871         struct timespec64 now, boot, tmp;
872         struct timespec ts;
873
874         read_persistent_clock(&ts);
875         now = timespec_to_timespec64(ts);
876         if (!timespec64_valid_strict(&now)) {
877                 pr_warn("WARNING: Persistent clock returned invalid value!\n"
878                         "         Check your CMOS/BIOS settings.\n");
879                 now.tv_sec = 0;
880                 now.tv_nsec = 0;
881         } else if (now.tv_sec || now.tv_nsec)
882                 persistent_clock_exist = true;
883
884         read_boot_clock(&ts);
885         boot = timespec_to_timespec64(ts);
886         if (!timespec64_valid_strict(&boot)) {
887                 pr_warn("WARNING: Boot clock returned invalid value!\n"
888                         "         Check your CMOS/BIOS settings.\n");
889                 boot.tv_sec = 0;
890                 boot.tv_nsec = 0;
891         }
892
893         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
894         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
895         ntp_init();
896
897         clock = clocksource_default_clock();
898         if (clock->enable)
899                 clock->enable(clock);
900         tk_setup_internals(tk, clock);
901
902         tk_set_xtime(tk, &now);
903         tk->raw_time.tv_sec = 0;
904         tk->raw_time.tv_nsec = 0;
905         tk->base_raw.tv64 = 0;
906         if (boot.tv_sec == 0 && boot.tv_nsec == 0)
907                 boot = tk_xtime(tk);
908
909         set_normalized_timespec64(&tmp, -boot.tv_sec, -boot.tv_nsec);
910         tk_set_wall_to_mono(tk, tmp);
911
912         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
913
914         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
915         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
916 }
917
918 /* time in seconds when suspend began */
919 static struct timespec64 timekeeping_suspend_time;
920
921 /**
922  * __timekeeping_inject_sleeptime - Internal function to add sleep interval
923  * @delta: pointer to a timespec delta value
924  *
925  * Takes a timespec offset measuring a suspend interval and properly
926  * adds the sleep offset to the timekeeping variables.
927  */
928 static void __timekeeping_inject_sleeptime(struct timekeeper *tk,
929                                            struct timespec64 *delta)
930 {
931         if (!timespec64_valid_strict(delta)) {
932                 printk_deferred(KERN_WARNING
933                                 "__timekeeping_inject_sleeptime: Invalid "
934                                 "sleep delta value!\n");
935                 return;
936         }
937         tk_xtime_add(tk, delta);
938         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *delta));
939         tk_update_sleep_time(tk, timespec64_to_ktime(*delta));
940         tk_debug_account_sleep_time(delta);
941 }
942
943 /**
944  * timekeeping_inject_sleeptime - Adds suspend interval to timeekeeping values
945  * @delta: pointer to a timespec delta value
946  *
947  * This hook is for architectures that cannot support read_persistent_clock
948  * because their RTC/persistent clock is only accessible when irqs are enabled.
949  *
950  * This function should only be called by rtc_resume(), and allows
951  * a suspend offset to be injected into the timekeeping values.
952  */
953 void timekeeping_inject_sleeptime(struct timespec *delta)
954 {
955         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
956         struct timespec64 tmp;
957         unsigned long flags;
958
959         /*
960          * Make sure we don't set the clock twice, as timekeeping_resume()
961          * already did it
962          */
963         if (has_persistent_clock())
964                 return;
965
966         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
967         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
968
969         timekeeping_forward_now(tk);
970
971         tmp = timespec_to_timespec64(*delta);
972         __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &tmp);
973
974         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
975
976         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
977         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
978
979         /* signal hrtimers about time change */
980         clock_was_set();
981 }
982
983 /**
984  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
985  *
986  * This is for the generic clocksource timekeeping.
987  * xtime/wall_to_monotonic/jiffies/etc are
988  * still managed by arch specific suspend/resume code.
989  */
990 static void timekeeping_resume(void)
991 {
992         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
993         struct clocksource *clock = tk->clock;
994         unsigned long flags;
995         struct timespec64 ts_new, ts_delta;
996         struct timespec tmp;
997         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
998         bool suspendtime_found = false;
999
1000         read_persistent_clock(&tmp);
1001         ts_new = timespec_to_timespec64(tmp);
1002
1003         clockevents_resume();
1004         clocksource_resume();
1005
1006         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1007         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1008
1009         /*
1010          * After system resumes, we need to calculate the suspended time and
1011          * compensate it for the OS time. There are 3 sources that could be
1012          * used: Nonstop clocksource during suspend, persistent clock and rtc
1013          * device.
1014          *
1015          * One specific platform may have 1 or 2 or all of them, and the
1016          * preference will be:
1017          *      suspend-nonstop clocksource -> persistent clock -> rtc
1018          * The less preferred source will only be tried if there is no better
1019          * usable source. The rtc part is handled separately in rtc core code.
1020          */
1021         cycle_now = clock->read(clock);
1022         if ((clock->flags & CLOCK_SOURCE_SUSPEND_NONSTOP) &&
1023                 cycle_now > clock->cycle_last) {
1024                 u64 num, max = ULLONG_MAX;
1025                 u32 mult = clock->mult;
1026                 u32 shift = clock->shift;
1027                 s64 nsec = 0;
1028
1029                 cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;
1030
1031                 /*
1032                  * "cycle_delta * mutl" may cause 64 bits overflow, if the
1033                  * suspended time is too long. In that case we need do the
1034                  * 64 bits math carefully
1035                  */
1036                 do_div(max, mult);
1037                 if (cycle_delta > max) {
1038                         num = div64_u64(cycle_delta, max);
1039                         nsec = (((u64) max * mult) >> shift) * num;
1040                         cycle_delta -= num * max;
1041                 }
1042                 nsec += ((u64) cycle_delta * mult) >> shift;
1043
1044                 ts_delta = ns_to_timespec64(nsec);
1045                 suspendtime_found = true;
1046         } else if (timespec64_compare(&ts_new, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
1047                 ts_delta = timespec64_sub(ts_new, timekeeping_suspend_time);
1048                 suspendtime_found = true;
1049         }
1050
1051         if (suspendtime_found)
1052                 __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &ts_delta);
1053
1054         /* Re-base the last cycle value */
1055         tk->cycle_last = clock->cycle_last = cycle_now;
1056         tk->ntp_error = 0;
1057         timekeeping_suspended = 0;
1058         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1059         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1060         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1061
1062         touch_softlockup_watchdog();
1063
1064         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_RESUME, NULL);
1065
1066         /* Resume hrtimers */
1067         hrtimers_resume();
1068 }
1069
1070 static int timekeeping_suspend(void)
1071 {
1072         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1073         unsigned long flags;
1074         struct timespec64               delta, delta_delta;
1075         static struct timespec64        old_delta;
1076         struct timespec tmp;
1077
1078         read_persistent_clock(&tmp);
1079         timekeeping_suspend_time = timespec_to_timespec64(tmp);
1080
1081         /*
1082          * On some systems the persistent_clock can not be detected at
1083          * timekeeping_init by its return value, so if we see a valid
1084          * value returned, update the persistent_clock_exists flag.
1085          */
1086         if (timekeeping_suspend_time.tv_sec || timekeeping_suspend_time.tv_nsec)
1087                 persistent_clock_exist = true;
1088
1089         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1090         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1091         timekeeping_forward_now(tk);
1092         timekeeping_suspended = 1;
1093
1094         /*
1095          * To avoid drift caused by repeated suspend/resumes,
1096          * which each can add ~1 second drift error,
1097          * try to compensate so the difference in system time
1098          * and persistent_clock time stays close to constant.
1099          */
1100         delta = timespec64_sub(tk_xtime(tk), timekeeping_suspend_time);
1101         delta_delta = timespec64_sub(delta, old_delta);
1102         if (abs(delta_delta.tv_sec)  >= 2) {
1103                 /*
1104                  * if delta_delta is too large, assume time correction
1105                  * has occured and set old_delta to the current delta.
1106                  */
1107                 old_delta = delta;
1108         } else {
1109                 /* Otherwise try to adjust old_system to compensate */
1110                 timekeeping_suspend_time =
1111                         timespec64_add(timekeeping_suspend_time, delta_delta);
1112         }
1113
1114         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
1115         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1116         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1117
1118         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_SUSPEND, NULL);
1119         clocksource_suspend();
1120         clockevents_suspend();
1121
1122         return 0;
1123 }
1124
1125 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
1126 static struct syscore_ops timekeeping_syscore_ops = {
1127         .resume         = timekeeping_resume,
1128         .suspend        = timekeeping_suspend,
1129 };
1130
1131 static int __init timekeeping_init_ops(void)
1132 {
1133         register_syscore_ops(&timekeeping_syscore_ops);
1134         return 0;
1135 }
1136
1137 device_initcall(timekeeping_init_ops);
1138
1139 /*
1140  * If the error is already larger, we look ahead even further
1141  * to compensate for late or lost adjustments.
1142  */
1143 static __always_inline int timekeeping_bigadjust(struct timekeeper *tk,
1144                                                  s64 error, s64 *interval,
1145                                                  s64 *offset)
1146 {
1147         s64 tick_error, i;
1148         u32 look_ahead, adj;
1149         s32 error2, mult;
1150
1151         /*
1152          * Use the current error value to determine how much to look ahead.
1153          * The larger the error the slower we adjust for it to avoid problems
1154          * with losing too many ticks, otherwise we would overadjust and
1155          * produce an even larger error.  The smaller the adjustment the
1156          * faster we try to adjust for it, as lost ticks can do less harm
1157          * here.  This is tuned so that an error of about 1 msec is adjusted
1158          * within about 1 sec (or 2^20 nsec in 2^SHIFT_HZ ticks).
1159          */
1160         error2 = tk->ntp_error >> (NTP_SCALE_SHIFT + 22 - 2 * SHIFT_HZ);
1161         error2 = abs(error2);
1162         for (look_ahead = 0; error2 > 0; look_ahead++)
1163                 error2 >>= 2;
1164
1165         /*
1166          * Now calculate the error in (1 << look_ahead) ticks, but first
1167          * remove the single look ahead already included in the error.
1168          */
1169         tick_error = ntp_tick_length() >> (tk->ntp_error_shift + 1);
1170         tick_error -= tk->xtime_interval >> 1;
1171         error = ((error - tick_error) >> look_ahead) + tick_error;
1172
1173         /* Finally calculate the adjustment shift value.  */
1174         i = *interval;
1175         mult = 1;
1176         if (error < 0) {
1177                 error = -error;
1178                 *interval = -*interval;
1179                 *offset = -*offset;
1180                 mult = -1;
1181         }
1182         for (adj = 0; error > i; adj++)
1183                 error >>= 1;
1184
1185         *interval <<= adj;
1186         *offset <<= adj;
1187         return mult << adj;
1188 }
1189
1190 /*
1191  * Adjust the multiplier to reduce the error value,
1192  * this is optimized for the most common adjustments of -1,0,1,
1193  * for other values we can do a bit more work.
1194  */
1195 static void timekeeping_adjust(struct timekeeper *tk, s64 offset)
1196 {
1197         s64 error, interval = tk->cycle_interval;
1198         int adj;
1199
1200         /*
1201          * The point of this is to check if the error is greater than half
1202          * an interval.
1203          *
1204          * First we shift it down from NTP_SHIFT to clocksource->shifted nsecs.
1205          *
1206          * Note we subtract one in the shift, so that error is really error*2.
1207          * This "saves" dividing(shifting) interval twice, but keeps the
1208          * (error > interval) comparison as still measuring if error is
1209          * larger than half an interval.
1210          *
1211          * Note: It does not "save" on aggravation when reading the code.
1212          */
1213         error = tk->ntp_error >> (tk->ntp_error_shift - 1);
1214         if (error > interval) {
1215                 /*
1216                  * We now divide error by 4(via shift), which checks if
1217                  * the error is greater than twice the interval.
1218                  * If it is greater, we need a bigadjust, if its smaller,
1219                  * we can adjust by 1.
1220                  */
1221                 error >>= 2;
1222                 if (likely(error <= interval))
1223                         adj = 1;
1224                 else
1225                         adj = timekeeping_bigadjust(tk, error, &interval, &offset);
1226         } else {
1227                 if (error < -interval) {
1228                         /* See comment above, this is just switched for the negative */
1229                         error >>= 2;
1230                         if (likely(error >= -interval)) {
1231                                 adj = -1;
1232                                 interval = -interval;
1233                                 offset = -offset;
1234                         } else {
1235                                 adj = timekeeping_bigadjust(tk, error, &interval, &offset);
1236                         }
1237                 } else {
1238                         goto out_adjust;
1239                 }
1240         }
1241
1242         if (unlikely(tk->clock->maxadj &&
1243                 (tk->mult + adj > tk->clock->mult + tk->clock->maxadj))) {
1244                 printk_deferred_once(KERN_WARNING
1245                         "Adjusting %s more than 11%% (%ld vs %ld)\n",
1246                         tk->clock->name, (long)tk->mult + adj,
1247                         (long)tk->clock->mult + tk->clock->maxadj);
1248         }
1249         /*
1250          * So the following can be confusing.
1251          *
1252          * To keep things simple, lets assume adj == 1 for now.
1253          *
1254          * When adj != 1, remember that the interval and offset values
1255          * have been appropriately scaled so the math is the same.
1256          *
1257          * The basic idea here is that we're increasing the multiplier
1258          * by one, this causes the xtime_interval to be incremented by
1259          * one cycle_interval. This is because:
1260          *      xtime_interval = cycle_interval * mult
1261          * So if mult is being incremented by one:
1262          *      xtime_interval = cycle_interval * (mult + 1)
1263          * Its the same as:
1264          *      xtime_interval = (cycle_interval * mult) + cycle_interval
1265          * Which can be shortened to:
1266          *      xtime_interval += cycle_interval
1267          *
1268          * So offset stores the non-accumulated cycles. Thus the current
1269          * time (in shifted nanoseconds) is:
1270          *      now = (offset * adj) + xtime_nsec
1271          * Now, even though we're adjusting the clock frequency, we have
1272          * to keep time consistent. In other words, we can't jump back
1273          * in time, and we also want to avoid jumping forward in time.
1274          *
1275          * So given the same offset value, we need the time to be the same
1276          * both before and after the freq adjustment.
1277          *      now = (offset * adj_1) + xtime_nsec_1
1278          *      now = (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1279          * So:
1280          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1281          *              (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1282          * And we know:
1283          *      adj_2 = adj_1 + 1
1284          * So:
1285          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1286          *              (offset * (adj_1+1)) + xtime_nsec_2
1287          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1288          *              (offset * adj_1) + offset + xtime_nsec_2
1289          * Canceling the sides:
1290          *      xtime_nsec_1 = offset + xtime_nsec_2
1291          * Which gives us:
1292          *      xtime_nsec_2 = xtime_nsec_1 - offset
1293          * Which simplfies to:
1294          *      xtime_nsec -= offset
1295          *
1296          * XXX - TODO: Doc ntp_error calculation.
1297          */
1298         tk->mult += adj;
1299         tk->xtime_interval += interval;
1300         tk->xtime_nsec -= offset;
1301         tk->ntp_error -= (interval - offset) << tk->ntp_error_shift;
1302
1303 out_adjust:
1304         /*
1305          * It may be possible that when we entered this function, xtime_nsec
1306          * was very small.  Further, if we're slightly speeding the clocksource
1307          * in the code above, its possible the required corrective factor to
1308          * xtime_nsec could cause it to underflow.
1309          *
1310          * Now, since we already accumulated the second, cannot simply roll
1311          * the accumulated second back, since the NTP subsystem has been
1312          * notified via second_overflow. So instead we push xtime_nsec forward
1313          * by the amount we underflowed, and add that amount into the error.
1314          *
1315          * We'll correct this error next time through this function, when
1316          * xtime_nsec is not as small.
1317          */
1318         if (unlikely((s64)tk->xtime_nsec < 0)) {
1319                 s64 neg = -(s64)tk->xtime_nsec;
1320                 tk->xtime_nsec = 0;
1321                 tk->ntp_error += neg << tk->ntp_error_shift;
1322         }
1323
1324 }
1325
1326 /**
1327  * accumulate_nsecs_to_secs - Accumulates nsecs into secs
1328  *
1329  * Helper function that accumulates a the nsecs greater then a second
1330  * from the xtime_nsec field to the xtime_secs field.
1331  * It also calls into the NTP code to handle leapsecond processing.
1332  *
1333  */
1334 static inline unsigned int accumulate_nsecs_to_secs(struct timekeeper *tk)
1335 {
1336         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->shift;
1337         unsigned int clock_set = 0;
1338
1339         while (tk->xtime_nsec >= nsecps) {
1340                 int leap;
1341
1342                 tk->xtime_nsec -= nsecps;
1343                 tk->xtime_sec++;
1344
1345                 /* Figure out if its a leap sec and apply if needed */
1346                 leap = second_overflow(tk->xtime_sec);
1347                 if (unlikely(leap)) {
1348                         struct timespec64 ts;
1349
1350                         tk->xtime_sec += leap;
1351
1352                         ts.tv_sec = leap;
1353                         ts.tv_nsec = 0;
1354                         tk_set_wall_to_mono(tk,
1355                                 timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts));
1356
1357                         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tk->tai_offset - leap);
1358
1359                         clock_set = TK_CLOCK_WAS_SET;
1360                 }
1361         }
1362         return clock_set;
1363 }
1364
1365 /**
1366  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
1367  *
1368  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
1369  * into a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
1370  * loop.
1371  *
1372  * Returns the unconsumed cycles.
1373  */
1374 static cycle_t logarithmic_accumulation(struct timekeeper *tk, cycle_t offset,
1375                                                 u32 shift,
1376                                                 unsigned int *clock_set)
1377 {
1378         cycle_t interval = tk->cycle_interval << shift;
1379         u64 raw_nsecs;
1380
1381         /* If the offset is smaller then a shifted interval, do nothing */
1382         if (offset < interval)
1383                 return offset;
1384
1385         /* Accumulate one shifted interval */
1386         offset -= interval;
1387         tk->cycle_last += interval;
1388
1389         tk->xtime_nsec += tk->xtime_interval << shift;
1390         *clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
1391
1392         /* Accumulate raw time */
1393         raw_nsecs = (u64)tk->raw_interval << shift;
1394         raw_nsecs += tk->raw_time.tv_nsec;
1395         if (raw_nsecs >= NSEC_PER_SEC) {
1396                 u64 raw_secs = raw_nsecs;
1397                 raw_nsecs = do_div(raw_secs, NSEC_PER_SEC);
1398                 tk->raw_time.tv_sec += raw_secs;
1399         }
1400         tk->raw_time.tv_nsec = raw_nsecs;
1401
1402         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
1403         tk->ntp_error += ntp_tick_length() << shift;
1404         tk->ntp_error -= (tk->xtime_interval + tk->xtime_remainder) <<
1405                                                 (tk->ntp_error_shift + shift);
1406
1407         return offset;
1408 }
1409
1410 /**
1411  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
1412  *
1413  */
1414 void update_wall_time(void)
1415 {
1416         struct clocksource *clock;
1417         struct timekeeper *real_tk = &tk_core.timekeeper;
1418         struct timekeeper *tk = &shadow_timekeeper;
1419         cycle_t offset;
1420         int shift = 0, maxshift;
1421         unsigned int clock_set = 0;
1422         unsigned long flags;
1423
1424         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1425
1426         /* Make sure we're fully resumed: */
1427         if (unlikely(timekeeping_suspended))
1428                 goto out;
1429
1430         clock = real_tk->clock;
1431
1432 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
1433         offset = real_tk->cycle_interval;
1434 #else
1435         offset = (clock->read(clock) - clock->cycle_last) & clock->mask;
1436 #endif
1437
1438         /* Check if there's really nothing to do */
1439         if (offset < real_tk->cycle_interval)
1440                 goto out;
1441
1442         /*
1443          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
1444          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
1445          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
1446          * that is smaller than the offset.  We then accumulate that
1447          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
1448          * doubled multiple.
1449          */
1450         shift = ilog2(offset) - ilog2(tk->cycle_interval);
1451         shift = max(0, shift);
1452         /* Bound shift to one less than what overflows tick_length */
1453         maxshift = (64 - (ilog2(ntp_tick_length())+1)) - 1;
1454         shift = min(shift, maxshift);
1455         while (offset >= tk->cycle_interval) {
1456                 offset = logarithmic_accumulation(tk, offset, shift,
1457                                                         &clock_set);
1458                 if (offset < tk->cycle_interval<<shift)
1459                         shift--;
1460         }
1461
1462         /* correct the clock when NTP error is too big */
1463         timekeeping_adjust(tk, offset);
1464
1465         /*
1466          * XXX This can be killed once everyone converts
1467          * to the new update_vsyscall.
1468          */
1469         old_vsyscall_fixup(tk);
1470
1471         /*
1472          * Finally, make sure that after the rounding
1473          * xtime_nsec isn't larger than NSEC_PER_SEC
1474          */
1475         clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
1476
1477         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1478         /* Update clock->cycle_last with the new value */
1479         clock->cycle_last = tk->cycle_last;
1480         /*
1481          * Update the real timekeeper.
1482          *
1483          * We could avoid this memcpy by switching pointers, but that
1484          * requires changes to all other timekeeper usage sites as
1485          * well, i.e. move the timekeeper pointer getter into the
1486          * spinlocked/seqcount protected sections. And we trade this
1487          * memcpy under the tk_core.seq against one before we start
1488          * updating.
1489          */
1490         memcpy(real_tk, tk, sizeof(*tk));
1491         timekeeping_update(real_tk, clock_set);
1492         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1493 out:
1494         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1495         if (clock_set)
1496                 /* Have to call _delayed version, since in irq context*/
1497                 clock_was_set_delayed();
1498 }
1499
1500 /**
1501  * getboottime - Return the real time of system boot.
1502  * @ts:         pointer to the timespec to be set
1503  *
1504  * Returns the wall-time of boot in a timespec.
1505  *
1506  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
1507  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
1508  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
1509  * you get the right time here).
1510  */
1511 void getboottime(struct timespec *ts)
1512 {
1513         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1514         ktime_t t = ktime_sub(tk->offs_real, tk->offs_boot);
1515
1516         *ts = ktime_to_timespec(t);
1517 }
1518 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime);
1519
1520 unsigned long get_seconds(void)
1521 {
1522         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1523
1524         return tk->xtime_sec;
1525 }
1526 EXPORT_SYMBOL(get_seconds);
1527
1528 struct timespec __current_kernel_time(void)
1529 {
1530         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1531
1532         return timespec64_to_timespec(tk_xtime(tk));
1533 }
1534
1535 struct timespec current_kernel_time(void)
1536 {
1537         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1538         struct timespec64 now;
1539         unsigned long seq;
1540
1541         do {
1542                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1543
1544                 now = tk_xtime(tk);
1545         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1546
1547         return timespec64_to_timespec(now);
1548 }
1549 EXPORT_SYMBOL(current_kernel_time);
1550
1551 struct timespec get_monotonic_coarse(void)
1552 {
1553         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1554         struct timespec64 now, mono;
1555         unsigned long seq;
1556
1557         do {
1558                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1559
1560                 now = tk_xtime(tk);
1561                 mono = tk->wall_to_monotonic;
1562         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1563
1564         set_normalized_timespec64(&now, now.tv_sec + mono.tv_sec,
1565                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
1566
1567         return timespec64_to_timespec(now);
1568 }
1569
1570 /*
1571  * Must hold jiffies_lock
1572  */
1573 void do_timer(unsigned long ticks)
1574 {
1575         jiffies_64 += ticks;
1576         calc_global_load(ticks);
1577 }
1578
1579 /**
1580  * ktime_get_update_offsets_tick - hrtimer helper
1581  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
1582  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
1583  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
1584  *
1585  * Returns monotonic time at last tick and various offsets
1586  */
1587 ktime_t ktime_get_update_offsets_tick(ktime_t *offs_real, ktime_t *offs_boot,
1588                                                         ktime_t *offs_tai)
1589 {
1590         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1591         unsigned int seq;
1592         ktime_t base;
1593         u64 nsecs;
1594
1595         do {
1596                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1597
1598                 base = tk->base_mono;
1599                 nsecs = tk->xtime_nsec >> tk->shift;
1600
1601                 *offs_real = tk->offs_real;
1602                 *offs_boot = tk->offs_boot;
1603                 *offs_tai = tk->offs_tai;
1604         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1605
1606         return ktime_add_ns(base, nsecs);
1607 }
1608
1609 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1610 /**
1611  * ktime_get_update_offsets_now - hrtimer helper
1612  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
1613  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
1614  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
1615  *
1616  * Returns current monotonic time and updates the offsets
1617  * Called from hrtimer_interrupt() or retrigger_next_event()
1618  */
1619 ktime_t ktime_get_update_offsets_now(ktime_t *offs_real, ktime_t *offs_boot,
1620                                                         ktime_t *offs_tai)
1621 {
1622         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1623         unsigned int seq;
1624         ktime_t base;
1625         u64 nsecs;
1626
1627         do {
1628                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1629
1630                 base = tk->base_mono;
1631                 nsecs = timekeeping_get_ns(tk);
1632
1633                 *offs_real = tk->offs_real;
1634                 *offs_boot = tk->offs_boot;
1635                 *offs_tai = tk->offs_tai;
1636         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1637
1638         return ktime_add_ns(base, nsecs);
1639 }
1640 #endif
1641
1642 /**
1643  * do_adjtimex() - Accessor function to NTP __do_adjtimex function
1644  */
1645 int do_adjtimex(struct timex *txc)
1646 {
1647         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1648         unsigned long flags;
1649         struct timespec64 ts;
1650         s32 orig_tai, tai;
1651         int ret;
1652
1653         /* Validate the data before disabling interrupts */
1654         ret = ntp_validate_timex(txc);
1655         if (ret)
1656                 return ret;
1657
1658         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
1659                 struct timespec delta;
1660                 delta.tv_sec  = txc->time.tv_sec;
1661                 delta.tv_nsec = txc->time.tv_usec;
1662                 if (!(txc->modes & ADJ_NANO))
1663                         delta.tv_nsec *= 1000;
1664                 ret = timekeeping_inject_offset(&delta);
1665                 if (ret)
1666                         return ret;
1667         }
1668
1669         getnstimeofday64(&ts);
1670
1671         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1672         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1673
1674         orig_tai = tai = tk->tai_offset;
1675         ret = __do_adjtimex(txc, &ts, &tai);
1676
1677         if (tai != orig_tai) {
1678                 __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai);
1679                 timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1680         }
1681         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1682         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1683
1684         if (tai != orig_tai)
1685                 clock_was_set();
1686
1687         ntp_notify_cmos_timer();
1688
1689         return ret;
1690 }
1691
1692 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
1693 /**
1694  * hardpps() - Accessor function to NTP __hardpps function
1695  */
1696 void hardpps(const struct timespec *phase_ts, const struct timespec *raw_ts)
1697 {
1698         unsigned long flags;
1699
1700         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1701         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1702
1703         __hardpps(phase_ts, raw_ts);
1704
1705         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1706         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1707 }
1708 EXPORT_SYMBOL(hardpps);
1709 #endif
1710
1711 /**
1712  * xtime_update() - advances the timekeeping infrastructure
1713  * @ticks:      number of ticks, that have elapsed since the last call.
1714  *
1715  * Must be called with interrupts disabled.
1716  */
1717 void xtime_update(unsigned long ticks)
1718 {
1719         write_seqlock(&jiffies_lock);
1720         do_timer(ticks);
1721         write_sequnlock(&jiffies_lock);
1722         update_wall_time();
1723 }