arch/x86/entry/vdso/vclock_gettime.c

   1 /*
   2  * Copyright 2006 Andi Kleen, SUSE Labs.
   3  * Subject to the GNU Public License, v.2
   4  *
   5  * Fast user context implementation of clock_gettime, gettimeofday, and time.
   6  *
   7  * 32 Bit compat layer by Stefani Seibold <stefani@seibold.net>
   8  *  sponsored by Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Munich/Germany
   9  *
  10  * The code should have no internal unresolved relocations.
  11  * Check with readelf after changing.
  12  */
  13
  14 #include <uapi/linux/time.h>
  15 #include <asm/vgtod.h>
  16 #include <asm/vvar.h>
  17 #include <asm/unistd.h>
  18 #include <asm/msr.h>
  19 #include <asm/pvclock.h>
  20 #include <linux/math64.h>
  21 #include <linux/time.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23
  24 #define gtod (&VVAR(vsyscall_gtod_data))
  25
  26 extern int __vdso_clock_gettime(clockid_t clock, struct timespec *ts);
  27 extern int __vdso_gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
  28 extern time_t __vdso_time(time_t *t);
  29
  30 #ifdef CONFIG_PARAVIRT_CLOCK
  31 extern u8 pvclock_page
  32         __attribute__((visibility("hidden")));
  33 #endif
  34
  35 #ifndef BUILD_VDSO32
  36
  37 notrace static long vdso_fallback_gettime(long clock, struct timespec *ts)
  38 {
  39         long ret;
  40         asm("syscall" : "=a" (ret) :
  41             "0" (__NR_clock_gettime), "D" (clock), "S" (ts) : "memory");
  42         return ret;
  43 }
  44
  45 notrace static long vdso_fallback_gtod(struct timeval *tv, struct timezone *tz)
  46 {
  47         long ret;
  48
  49         asm("syscall" : "=a" (ret) :
  50             "0" (__NR_gettimeofday), "D" (tv), "S" (tz) : "memory");
  51         return ret;
  52 }
  53
  54
  55 #else
  56
  57 notrace static long vdso_fallback_gettime(long clock, struct timespec *ts)
  58 {
  59         long ret;
  60
  61         asm(
  62                 "mov %%ebx, %%edx \n"
  63                 "mov %2, %%ebx \n"
  64                 "call __kernel_vsyscall \n"
  65                 "mov %%edx, %%ebx \n"
  66                 : "=a" (ret)
  67                 : "0" (__NR_clock_gettime), "g" (clock), "c" (ts)
  68                 : "memory", "edx");
  69         return ret;
  70 }
  71
  72 notrace static long vdso_fallback_gtod(struct timeval *tv, struct timezone *tz)
  73 {
  74         long ret;
  75
  76         asm(
  77                 "mov %%ebx, %%edx \n"
  78                 "mov %2, %%ebx \n"
  79                 "call __kernel_vsyscall \n"
  80                 "mov %%edx, %%ebx \n"
  81                 : "=a" (ret)
  82                 : "0" (__NR_gettimeofday), "g" (tv), "c" (tz)
  83                 : "memory", "edx");
  84         return ret;
  85 }
  86
  87 #endif
  88
  89 #ifdef CONFIG_PARAVIRT_CLOCK
  90 static notrace const struct pvclock_vsyscall_time_info *get_pvti0(void)
  91 {
  92         return (const struct pvclock_vsyscall_time_info *)&pvclock_page;
  93 }
  94
  95 static notrace cycle_t vread_pvclock(int *mode)
  96 {
  97         const struct pvclock_vcpu_time_info *pvti = &get_pvti0()->pvti;
  98         cycle_t ret;
  99         u64 last;
 100         u32 version;
 101
 102         /*
 103          * Note: The kernel and hypervisor must guarantee that cpu ID
 104          * number maps 1:1 to per-CPU pvclock time info.
 105          *
 106          * Because the hypervisor is entirely unaware of guest userspace
 107          * preemption, it cannot guarantee that per-CPU pvclock time
 108          * info is updated if the underlying CPU changes or that that
 109          * version is increased whenever underlying CPU changes.
 110          *
 111          * On KVM, we are guaranteed that pvti updates for any vCPU are
 112          * atomic as seen by *all* vCPUs.  This is an even stronger
 113          * guarantee than we get with a normal seqlock.
 114          *
 115          * On Xen, we don't appear to have that guarantee, but Xen still
 116          * supplies a valid seqlock using the version field.
 117          *
 118          * We only do pvclock vdso timing at all if
 119          * PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT is set, and we interpret that bit to
 120          * mean that all vCPUs have matching pvti and that the TSC is
 121          * synced, so we can just look at vCPU 0's pvti.
 122          */
 123
 124         do {
 125                 version = pvclock_read_begin(pvti);
 126
 127                 if (unlikely(!(pvti->flags & PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT))) {
 128                         *mode = VCLOCK_NONE;
 129                         return 0;
 130                 }
 131
 132                 ret = __pvclock_read_cycles(pvti);
 133         } while (pvclock_read_retry(pvti, version));
 134
 135         /* refer to vread_tsc() comment for rationale */
 136         last = gtod->cycle_last;
 137
 138         if (likely(ret >= last))
 139                 return ret;
 140
 141         return last;
 142 }
 143 #endif
 144
 145 notrace static cycle_t vread_tsc(void)
 146 {
 147         cycle_t ret = (cycle_t)rdtsc_ordered();
 148         u64 last = gtod->cycle_last;
 149
 150         if (likely(ret >= last))
 151                 return ret;
 152
 153         /*
 154          * GCC likes to generate cmov here, but this branch is extremely
 155          * predictable (it's just a function of time and the likely is
 156          * very likely) and there's a data dependence, so force GCC
 157          * to generate a branch instead.  I don't barrier() because
 158          * we don't actually need a barrier, and if this function
 159          * ever gets inlined it will generate worse code.
 160          */
 161         asm volatile ("");
 162         return last;
 163 }
 164
 165 notrace static inline u64 vgetsns(int *mode)
 166 {
 167         u64 v;
 168         cycles_t cycles;
 169
 170         if (gtod->vclock_mode == VCLOCK_TSC)
 171                 cycles = vread_tsc();
 172 #ifdef CONFIG_PARAVIRT_CLOCK
 173         else if (gtod->vclock_mode == VCLOCK_PVCLOCK)
 174                 cycles = vread_pvclock(mode);
 175 #endif
 176         else
 177                 return 0;
 178         v = (cycles - gtod->cycle_last) & gtod->mask;
 179         return v * gtod->mult;
 180 }
 181
 182 /* Code size doesn't matter (vdso is 4k anyway) and this is faster. */
 183 notrace static int __always_inline do_realtime(struct timespec *ts)
 184 {
 185         unsigned long seq;
 186         u64 ns;
 187         int mode;
 188
 189         do {
 190                 seq = gtod_read_begin(gtod);
 191                 mode = gtod->vclock_mode;
 192                 ts->tv_sec = gtod->wall_time_sec;
 193                 ns = gtod->wall_time_snsec;
 194                 ns += vgetsns(&mode);
 195                 ns >>= gtod->shift;
 196         } while (unlikely(gtod_read_retry(gtod, seq)));
 197
 198         ts->tv_sec += __iter_div_u64_rem(ns, NSEC_PER_SEC, &ns);
 199         ts->tv_nsec = ns;
 200
 201         return mode;
 202 }
 203
 204 notrace static int __always_inline do_monotonic(struct timespec *ts)
 205 {
 206         unsigned long seq;
 207         u64 ns;
 208         int mode;
 209
 210         do {
 211                 seq = gtod_read_begin(gtod);
 212                 mode = gtod->vclock_mode;
 213                 ts->tv_sec = gtod->monotonic_time_sec;
 214                 ns = gtod->monotonic_time_snsec;
 215                 ns += vgetsns(&mode);
 216                 ns >>= gtod->shift;
 217         } while (unlikely(gtod_read_retry(gtod, seq)));
 218
 219         ts->tv_sec += __iter_div_u64_rem(ns, NSEC_PER_SEC, &ns);
 220         ts->tv_nsec = ns;
 221
 222         return mode;
 223 }
 224
 225 notrace static void do_realtime_coarse(struct timespec *ts)
 226 {
 227         unsigned long seq;
 228         do {
 229                 seq = gtod_read_begin(gtod);
 230                 ts->tv_sec = gtod->wall_time_coarse_sec;
 231                 ts->tv_nsec = gtod->wall_time_coarse_nsec;
 232         } while (unlikely(gtod_read_retry(gtod, seq)));
 233 }
 234
 235 notrace static void do_monotonic_coarse(struct timespec *ts)
 236 {
 237         unsigned long seq;
 238         do {
 239                 seq = gtod_read_begin(gtod);
 240                 ts->tv_sec = gtod->monotonic_time_coarse_sec;
 241                 ts->tv_nsec = gtod->monotonic_time_coarse_nsec;
 242         } while (unlikely(gtod_read_retry(gtod, seq)));
 243 }
 244
 245 notrace int __vdso_clock_gettime(clockid_t clock, struct timespec *ts)
 246 {
 247         switch (clock) {
 248         case CLOCK_REALTIME:
 249                 if (do_realtime(ts) == VCLOCK_NONE)
 250                         goto fallback;
 251                 break;
 252         case CLOCK_MONOTONIC:
 253                 if (do_monotonic(ts) == VCLOCK_NONE)
 254                         goto fallback;
 255                 break;
 256         case CLOCK_REALTIME_COARSE:
 257                 do_realtime_coarse(ts);
 258                 break;
 259         case CLOCK_MONOTONIC_COARSE:
 260                 do_monotonic_coarse(ts);
 261                 break;
 262         default:
 263                 goto fallback;
 264         }
 265
 266         return 0;
 267 fallback:
 268         return vdso_fallback_gettime(clock, ts);
 269 }
 270 int clock_gettime(clockid_t, struct timespec *)
 271         __attribute__((weak, alias("__vdso_clock_gettime")));
 272
 273 notrace int __vdso_gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz)
 274 {
 275         if (likely(tv != NULL)) {
 276                 if (unlikely(do_realtime((struct timespec *)tv) == VCLOCK_NONE))
 277                         return vdso_fallback_gtod(tv, tz);
 278                 tv->tv_usec /= 1000;
 279         }
 280         if (unlikely(tz != NULL)) {
 281                 tz->tz_minuteswest = gtod->tz_minuteswest;
 282                 tz->tz_dsttime = gtod->tz_dsttime;
 283         }
 284
 285         return 0;
 286 }
 287 int gettimeofday(struct timeval *, struct timezone *)
 288         __attribute__((weak, alias("__vdso_gettimeofday")));
 289
 290 /*
 291  * This will break when the xtime seconds get inaccurate, but that is
 292  * unlikely
 293  */
 294 notrace time_t __vdso_time(time_t *t)
 295 {
 296         /* This is atomic on x86 so we don't need any locks. */
 297         time_t result = ACCESS_ONCE(gtod->wall_time_sec);
 298
 299         if (t)
 300                 *t = result;
 301         return result;
 302 }
 303 int time(time_t *t)
 304         __attribute__((weak, alias("__vdso_time")));