Merge tag 'spi-v5.11' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/broonie/spi
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / time / timekeeping.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Kernel timekeeping code and accessor functions. Based on code from
4  *  timer.c, moved in commit 8524070b7982.
5  */
6 #include <linux/timekeeper_internal.h>
7 #include <linux/module.h>
8 #include <linux/interrupt.h>
9 #include <linux/percpu.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/nmi.h>
13 #include <linux/sched.h>
14 #include <linux/sched/loadavg.h>
15 #include <linux/sched/clock.h>
16 #include <linux/syscore_ops.h>
17 #include <linux/clocksource.h>
18 #include <linux/jiffies.h>
19 #include <linux/time.h>
20 #include <linux/tick.h>
21 #include <linux/stop_machine.h>
22 #include <linux/pvclock_gtod.h>
23 #include <linux/compiler.h>
24 #include <linux/audit.h>
25
26 #include "tick-internal.h"
27 #include "ntp_internal.h"
28 #include "timekeeping_internal.h"
29
30 #define TK_CLEAR_NTP            (1 << 0)
31 #define TK_MIRROR               (1 << 1)
32 #define TK_CLOCK_WAS_SET        (1 << 2)
33
34 enum timekeeping_adv_mode {
35         /* Update timekeeper when a tick has passed */
36         TK_ADV_TICK,
37
38         /* Update timekeeper on a direct frequency change */
39         TK_ADV_FREQ
40 };
41
42 DEFINE_RAW_SPINLOCK(timekeeper_lock);
43
44 /*
45  * The most important data for readout fits into a single 64 byte
46  * cache line.
47  */
48 static struct {
49         seqcount_raw_spinlock_t seq;
50         struct timekeeper       timekeeper;
51 } tk_core ____cacheline_aligned = {
52         .seq = SEQCNT_RAW_SPINLOCK_ZERO(tk_core.seq, &timekeeper_lock),
53 };
54
55 static struct timekeeper shadow_timekeeper;
56
57 /* flag for if timekeeping is suspended */
58 int __read_mostly timekeeping_suspended;
59
60 /**
61  * struct tk_fast - NMI safe timekeeper
62  * @seq:        Sequence counter for protecting updates. The lowest bit
63  *              is the index for the tk_read_base array
64  * @base:       tk_read_base array. Access is indexed by the lowest bit of
65  *              @seq.
66  *
67  * See @update_fast_timekeeper() below.
68  */
69 struct tk_fast {
70         seqcount_latch_t        seq;
71         struct tk_read_base     base[2];
72 };
73
74 /* Suspend-time cycles value for halted fast timekeeper. */
75 static u64 cycles_at_suspend;
76
77 static u64 dummy_clock_read(struct clocksource *cs)
78 {
79         if (timekeeping_suspended)
80                 return cycles_at_suspend;
81         return local_clock();
82 }
83
84 static struct clocksource dummy_clock = {
85         .read = dummy_clock_read,
86 };
87
88 /*
89  * Boot time initialization which allows local_clock() to be utilized
90  * during early boot when clocksources are not available. local_clock()
91  * returns nanoseconds already so no conversion is required, hence mult=1
92  * and shift=0. When the first proper clocksource is installed then
93  * the fast time keepers are updated with the correct values.
94  */
95 #define FAST_TK_INIT                                            \
96         {                                                       \
97                 .clock          = &dummy_clock,                 \
98                 .mask           = CLOCKSOURCE_MASK(64),         \
99                 .mult           = 1,                            \
100                 .shift          = 0,                            \
101         }
102
103 static struct tk_fast tk_fast_mono ____cacheline_aligned = {
104         .seq     = SEQCNT_LATCH_ZERO(tk_fast_mono.seq),
105         .base[0] = FAST_TK_INIT,
106         .base[1] = FAST_TK_INIT,
107 };
108
109 static struct tk_fast tk_fast_raw  ____cacheline_aligned = {
110         .seq     = SEQCNT_LATCH_ZERO(tk_fast_raw.seq),
111         .base[0] = FAST_TK_INIT,
112         .base[1] = FAST_TK_INIT,
113 };
114
115 static inline void tk_normalize_xtime(struct timekeeper *tk)
116 {
117         while (tk->tkr_mono.xtime_nsec >= ((u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift)) {
118                 tk->tkr_mono.xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift;
119                 tk->xtime_sec++;
120         }
121         while (tk->tkr_raw.xtime_nsec >= ((u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift)) {
122                 tk->tkr_raw.xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift;
123                 tk->raw_sec++;
124         }
125 }
126
127 static inline struct timespec64 tk_xtime(const struct timekeeper *tk)
128 {
129         struct timespec64 ts;
130
131         ts.tv_sec = tk->xtime_sec;
132         ts.tv_nsec = (long)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift);
133         return ts;
134 }
135
136 static void tk_set_xtime(struct timekeeper *tk, const struct timespec64 *ts)
137 {
138         tk->xtime_sec = ts->tv_sec;
139         tk->tkr_mono.xtime_nsec = (u64)ts->tv_nsec << tk->tkr_mono.shift;
140 }
141
142 static void tk_xtime_add(struct timekeeper *tk, const struct timespec64 *ts)
143 {
144         tk->xtime_sec += ts->tv_sec;
145         tk->tkr_mono.xtime_nsec += (u64)ts->tv_nsec << tk->tkr_mono.shift;
146         tk_normalize_xtime(tk);
147 }
148
149 static void tk_set_wall_to_mono(struct timekeeper *tk, struct timespec64 wtm)
150 {
151         struct timespec64 tmp;
152
153         /*
154          * Verify consistency of: offset_real = -wall_to_monotonic
155          * before modifying anything
156          */
157         set_normalized_timespec64(&tmp, -tk->wall_to_monotonic.tv_sec,
158                                         -tk->wall_to_monotonic.tv_nsec);
159         WARN_ON_ONCE(tk->offs_real != timespec64_to_ktime(tmp));
160         tk->wall_to_monotonic = wtm;
161         set_normalized_timespec64(&tmp, -wtm.tv_sec, -wtm.tv_nsec);
162         tk->offs_real = timespec64_to_ktime(tmp);
163         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tk->tai_offset, 0));
164 }
165
166 static inline void tk_update_sleep_time(struct timekeeper *tk, ktime_t delta)
167 {
168         tk->offs_boot = ktime_add(tk->offs_boot, delta);
169         /*
170          * Timespec representation for VDSO update to avoid 64bit division
171          * on every update.
172          */
173         tk->monotonic_to_boot = ktime_to_timespec64(tk->offs_boot);
174 }
175
176 /*
177  * tk_clock_read - atomic clocksource read() helper
178  *
179  * This helper is necessary to use in the read paths because, while the
180  * seqcount ensures we don't return a bad value while structures are updated,
181  * it doesn't protect from potential crashes. There is the possibility that
182  * the tkr's clocksource may change between the read reference, and the
183  * clock reference passed to the read function.  This can cause crashes if
184  * the wrong clocksource is passed to the wrong read function.
185  * This isn't necessary to use when holding the timekeeper_lock or doing
186  * a read of the fast-timekeeper tkrs (which is protected by its own locking
187  * and update logic).
188  */
189 static inline u64 tk_clock_read(const struct tk_read_base *tkr)
190 {
191         struct clocksource *clock = READ_ONCE(tkr->clock);
192
193         return clock->read(clock);
194 }
195
196 #ifdef CONFIG_DEBUG_TIMEKEEPING
197 #define WARNING_FREQ (HZ*300) /* 5 minute rate-limiting */
198
199 static void timekeeping_check_update(struct timekeeper *tk, u64 offset)
200 {
201
202         u64 max_cycles = tk->tkr_mono.clock->max_cycles;
203         const char *name = tk->tkr_mono.clock->name;
204
205         if (offset > max_cycles) {
206                 printk_deferred("WARNING: timekeeping: Cycle offset (%lld) is larger than allowed by the '%s' clock's max_cycles value (%lld): time overflow danger\n",
207                                 offset, name, max_cycles);
208                 printk_deferred("         timekeeping: Your kernel is sick, but tries to cope by capping time updates\n");
209         } else {
210                 if (offset > (max_cycles >> 1)) {
211                         printk_deferred("INFO: timekeeping: Cycle offset (%lld) is larger than the '%s' clock's 50%% safety margin (%lld)\n",
212                                         offset, name, max_cycles >> 1);
213                         printk_deferred("      timekeeping: Your kernel is still fine, but is feeling a bit nervous\n");
214                 }
215         }
216
217         if (tk->underflow_seen) {
218                 if (jiffies - tk->last_warning > WARNING_FREQ) {
219                         printk_deferred("WARNING: Underflow in clocksource '%s' observed, time update ignored.\n", name);
220                         printk_deferred("         Please report this, consider using a different clocksource, if possible.\n");
221                         printk_deferred("         Your kernel is probably still fine.\n");
222                         tk->last_warning = jiffies;
223                 }
224                 tk->underflow_seen = 0;
225         }
226
227         if (tk->overflow_seen) {
228                 if (jiffies - tk->last_warning > WARNING_FREQ) {
229                         printk_deferred("WARNING: Overflow in clocksource '%s' observed, time update capped.\n", name);
230                         printk_deferred("         Please report this, consider using a different clocksource, if possible.\n");
231                         printk_deferred("         Your kernel is probably still fine.\n");
232                         tk->last_warning = jiffies;
233                 }
234                 tk->overflow_seen = 0;
235         }
236 }
237
238 static inline u64 timekeeping_get_delta(const struct tk_read_base *tkr)
239 {
240         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
241         u64 now, last, mask, max, delta;
242         unsigned int seq;
243
244         /*
245          * Since we're called holding a seqcount, the data may shift
246          * under us while we're doing the calculation. This can cause
247          * false positives, since we'd note a problem but throw the
248          * results away. So nest another seqcount here to atomically
249          * grab the points we are checking with.
250          */
251         do {
252                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
253                 now = tk_clock_read(tkr);
254                 last = tkr->cycle_last;
255                 mask = tkr->mask;
256                 max = tkr->clock->max_cycles;
257         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
258
259         delta = clocksource_delta(now, last, mask);
260
261         /*
262          * Try to catch underflows by checking if we are seeing small
263          * mask-relative negative values.
264          */
265         if (unlikely((~delta & mask) < (mask >> 3))) {
266                 tk->underflow_seen = 1;
267                 delta = 0;
268         }
269
270         /* Cap delta value to the max_cycles values to avoid mult overflows */
271         if (unlikely(delta > max)) {
272                 tk->overflow_seen = 1;
273                 delta = tkr->clock->max_cycles;
274         }
275
276         return delta;
277 }
278 #else
279 static inline void timekeeping_check_update(struct timekeeper *tk, u64 offset)
280 {
281 }
282 static inline u64 timekeeping_get_delta(const struct tk_read_base *tkr)
283 {
284         u64 cycle_now, delta;
285
286         /* read clocksource */
287         cycle_now = tk_clock_read(tkr);
288
289         /* calculate the delta since the last update_wall_time */
290         delta = clocksource_delta(cycle_now, tkr->cycle_last, tkr->mask);
291
292         return delta;
293 }
294 #endif
295
296 /**
297  * tk_setup_internals - Set up internals to use clocksource clock.
298  *
299  * @tk:         The target timekeeper to setup.
300  * @clock:              Pointer to clocksource.
301  *
302  * Calculates a fixed cycle/nsec interval for a given clocksource/adjustment
303  * pair and interval request.
304  *
305  * Unless you're the timekeeping code, you should not be using this!
306  */
307 static void tk_setup_internals(struct timekeeper *tk, struct clocksource *clock)
308 {
309         u64 interval;
310         u64 tmp, ntpinterval;
311         struct clocksource *old_clock;
312
313         ++tk->cs_was_changed_seq;
314         old_clock = tk->tkr_mono.clock;
315         tk->tkr_mono.clock = clock;
316         tk->tkr_mono.mask = clock->mask;
317         tk->tkr_mono.cycle_last = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
318
319         tk->tkr_raw.clock = clock;
320         tk->tkr_raw.mask = clock->mask;
321         tk->tkr_raw.cycle_last = tk->tkr_mono.cycle_last;
322
323         /* Do the ns -> cycle conversion first, using original mult */
324         tmp = NTP_INTERVAL_LENGTH;
325         tmp <<= clock->shift;
326         ntpinterval = tmp;
327         tmp += clock->mult/2;
328         do_div(tmp, clock->mult);
329         if (tmp == 0)
330                 tmp = 1;
331
332         interval = (u64) tmp;
333         tk->cycle_interval = interval;
334
335         /* Go back from cycles -> shifted ns */
336         tk->xtime_interval = interval * clock->mult;
337         tk->xtime_remainder = ntpinterval - tk->xtime_interval;
338         tk->raw_interval = interval * clock->mult;
339
340          /* if changing clocks, convert xtime_nsec shift units */
341         if (old_clock) {
342                 int shift_change = clock->shift - old_clock->shift;
343                 if (shift_change < 0) {
344                         tk->tkr_mono.xtime_nsec >>= -shift_change;
345                         tk->tkr_raw.xtime_nsec >>= -shift_change;
346                 } else {
347                         tk->tkr_mono.xtime_nsec <<= shift_change;
348                         tk->tkr_raw.xtime_nsec <<= shift_change;
349                 }
350         }
351
352         tk->tkr_mono.shift = clock->shift;
353         tk->tkr_raw.shift = clock->shift;
354
355         tk->ntp_error = 0;
356         tk->ntp_error_shift = NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift;
357         tk->ntp_tick = ntpinterval << tk->ntp_error_shift;
358
359         /*
360          * The timekeeper keeps its own mult values for the currently
361          * active clocksource. These value will be adjusted via NTP
362          * to counteract clock drifting.
363          */
364         tk->tkr_mono.mult = clock->mult;
365         tk->tkr_raw.mult = clock->mult;
366         tk->ntp_err_mult = 0;
367         tk->skip_second_overflow = 0;
368 }
369
370 /* Timekeeper helper functions. */
371
372 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
373 static u32 default_arch_gettimeoffset(void) { return 0; }
374 u32 (*arch_gettimeoffset)(void) = default_arch_gettimeoffset;
375 #else
376 static inline u32 arch_gettimeoffset(void) { return 0; }
377 #endif
378
379 static inline u64 timekeeping_delta_to_ns(const struct tk_read_base *tkr, u64 delta)
380 {
381         u64 nsec;
382
383         nsec = delta * tkr->mult + tkr->xtime_nsec;
384         nsec >>= tkr->shift;
385
386         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
387         return nsec + arch_gettimeoffset();
388 }
389
390 static inline u64 timekeeping_get_ns(const struct tk_read_base *tkr)
391 {
392         u64 delta;
393
394         delta = timekeeping_get_delta(tkr);
395         return timekeeping_delta_to_ns(tkr, delta);
396 }
397
398 static inline u64 timekeeping_cycles_to_ns(const struct tk_read_base *tkr, u64 cycles)
399 {
400         u64 delta;
401
402         /* calculate the delta since the last update_wall_time */
403         delta = clocksource_delta(cycles, tkr->cycle_last, tkr->mask);
404         return timekeeping_delta_to_ns(tkr, delta);
405 }
406
407 /**
408  * update_fast_timekeeper - Update the fast and NMI safe monotonic timekeeper.
409  * @tkr: Timekeeping readout base from which we take the update
410  * @tkf: Pointer to NMI safe timekeeper
411  *
412  * We want to use this from any context including NMI and tracing /
413  * instrumenting the timekeeping code itself.
414  *
415  * Employ the latch technique; see @raw_write_seqcount_latch.
416  *
417  * So if a NMI hits the update of base[0] then it will use base[1]
418  * which is still consistent. In the worst case this can result is a
419  * slightly wrong timestamp (a few nanoseconds). See
420  * @ktime_get_mono_fast_ns.
421  */
422 static void update_fast_timekeeper(const struct tk_read_base *tkr,
423                                    struct tk_fast *tkf)
424 {
425         struct tk_read_base *base = tkf->base;
426
427         /* Force readers off to base[1] */
428         raw_write_seqcount_latch(&tkf->seq);
429
430         /* Update base[0] */
431         memcpy(base, tkr, sizeof(*base));
432
433         /* Force readers back to base[0] */
434         raw_write_seqcount_latch(&tkf->seq);
435
436         /* Update base[1] */
437         memcpy(base + 1, base, sizeof(*base));
438 }
439
440 static __always_inline u64 __ktime_get_fast_ns(struct tk_fast *tkf)
441 {
442         struct tk_read_base *tkr;
443         unsigned int seq;
444         u64 now;
445
446         do {
447                 seq = raw_read_seqcount_latch(&tkf->seq);
448                 tkr = tkf->base + (seq & 0x01);
449                 now = ktime_to_ns(tkr->base);
450
451                 now += timekeeping_delta_to_ns(tkr,
452                                 clocksource_delta(
453                                         tk_clock_read(tkr),
454                                         tkr->cycle_last,
455                                         tkr->mask));
456         } while (read_seqcount_latch_retry(&tkf->seq, seq));
457
458         return now;
459 }
460
461 /**
462  * ktime_get_mono_fast_ns - Fast NMI safe access to clock monotonic
463  *
464  * This timestamp is not guaranteed to be monotonic across an update.
465  * The timestamp is calculated by:
466  *
467  *      now = base_mono + clock_delta * slope
468  *
469  * So if the update lowers the slope, readers who are forced to the
470  * not yet updated second array are still using the old steeper slope.
471  *
472  * tmono
473  * ^
474  * |    o  n
475  * |   o n
476  * |  u
477  * | o
478  * |o
479  * |12345678---> reader order
480  *
481  * o = old slope
482  * u = update
483  * n = new slope
484  *
485  * So reader 6 will observe time going backwards versus reader 5.
486  *
487  * While other CPUs are likely to be able to observe that, the only way
488  * for a CPU local observation is when an NMI hits in the middle of
489  * the update. Timestamps taken from that NMI context might be ahead
490  * of the following timestamps. Callers need to be aware of that and
491  * deal with it.
492  */
493 u64 ktime_get_mono_fast_ns(void)
494 {
495         return __ktime_get_fast_ns(&tk_fast_mono);
496 }
497 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_mono_fast_ns);
498
499 /**
500  * ktime_get_raw_fast_ns - Fast NMI safe access to clock monotonic raw
501  *
502  * Contrary to ktime_get_mono_fast_ns() this is always correct because the
503  * conversion factor is not affected by NTP/PTP correction.
504  */
505 u64 ktime_get_raw_fast_ns(void)
506 {
507         return __ktime_get_fast_ns(&tk_fast_raw);
508 }
509 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_raw_fast_ns);
510
511 /**
512  * ktime_get_boot_fast_ns - NMI safe and fast access to boot clock.
513  *
514  * To keep it NMI safe since we're accessing from tracing, we're not using a
515  * separate timekeeper with updates to monotonic clock and boot offset
516  * protected with seqcounts. This has the following minor side effects:
517  *
518  * (1) Its possible that a timestamp be taken after the boot offset is updated
519  * but before the timekeeper is updated. If this happens, the new boot offset
520  * is added to the old timekeeping making the clock appear to update slightly
521  * earlier:
522  *    CPU 0                                        CPU 1
523  *    timekeeping_inject_sleeptime64()
524  *    __timekeeping_inject_sleeptime(tk, delta);
525  *                                                 timestamp();
526  *    timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP...);
527  *
528  * (2) On 32-bit systems, the 64-bit boot offset (tk->offs_boot) may be
529  * partially updated.  Since the tk->offs_boot update is a rare event, this
530  * should be a rare occurrence which postprocessing should be able to handle.
531  *
532  * The caveats vs. timestamp ordering as documented for ktime_get_fast_ns()
533  * apply as well.
534  */
535 u64 notrace ktime_get_boot_fast_ns(void)
536 {
537         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
538
539         return (ktime_get_mono_fast_ns() + ktime_to_ns(tk->offs_boot));
540 }
541 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_boot_fast_ns);
542
543 static __always_inline u64 __ktime_get_real_fast(struct tk_fast *tkf, u64 *mono)
544 {
545         struct tk_read_base *tkr;
546         u64 basem, baser, delta;
547         unsigned int seq;
548
549         do {
550                 seq = raw_read_seqcount_latch(&tkf->seq);
551                 tkr = tkf->base + (seq & 0x01);
552                 basem = ktime_to_ns(tkr->base);
553                 baser = ktime_to_ns(tkr->base_real);
554
555                 delta = timekeeping_delta_to_ns(tkr,
556                                 clocksource_delta(tk_clock_read(tkr),
557                                 tkr->cycle_last, tkr->mask));
558         } while (read_seqcount_latch_retry(&tkf->seq, seq));
559
560         if (mono)
561                 *mono = basem + delta;
562         return baser + delta;
563 }
564
565 /**
566  * ktime_get_real_fast_ns: - NMI safe and fast access to clock realtime.
567  *
568  * See ktime_get_fast_ns() for documentation of the time stamp ordering.
569  */
570 u64 ktime_get_real_fast_ns(void)
571 {
572         return __ktime_get_real_fast(&tk_fast_mono, NULL);
573 }
574 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real_fast_ns);
575
576 /**
577  * ktime_get_fast_timestamps: - NMI safe timestamps
578  * @snapshot:   Pointer to timestamp storage
579  *
580  * Stores clock monotonic, boottime and realtime timestamps.
581  *
582  * Boot time is a racy access on 32bit systems if the sleep time injection
583  * happens late during resume and not in timekeeping_resume(). That could
584  * be avoided by expanding struct tk_read_base with boot offset for 32bit
585  * and adding more overhead to the update. As this is a hard to observe
586  * once per resume event which can be filtered with reasonable effort using
587  * the accurate mono/real timestamps, it's probably not worth the trouble.
588  *
589  * Aside of that it might be possible on 32 and 64 bit to observe the
590  * following when the sleep time injection happens late:
591  *
592  * CPU 0                                CPU 1
593  * timekeeping_resume()
594  * ktime_get_fast_timestamps()
595  *      mono, real = __ktime_get_real_fast()
596  *                                      inject_sleep_time()
597  *                                         update boot offset
598  *      boot = mono + bootoffset;
599  *
600  * That means that boot time already has the sleep time adjustment, but
601  * real time does not. On the next readout both are in sync again.
602  *
603  * Preventing this for 64bit is not really feasible without destroying the
604  * careful cache layout of the timekeeper because the sequence count and
605  * struct tk_read_base would then need two cache lines instead of one.
606  *
607  * Access to the time keeper clock source is disabled accross the innermost
608  * steps of suspend/resume. The accessors still work, but the timestamps
609  * are frozen until time keeping is resumed which happens very early.
610  *
611  * For regular suspend/resume there is no observable difference vs. sched
612  * clock, but it might affect some of the nasty low level debug printks.
613  *
614  * OTOH, access to sched clock is not guaranteed accross suspend/resume on
615  * all systems either so it depends on the hardware in use.
616  *
617  * If that turns out to be a real problem then this could be mitigated by
618  * using sched clock in a similar way as during early boot. But it's not as
619  * trivial as on early boot because it needs some careful protection
620  * against the clock monotonic timestamp jumping backwards on resume.
621  */
622 void ktime_get_fast_timestamps(struct ktime_timestamps *snapshot)
623 {
624         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
625
626         snapshot->real = __ktime_get_real_fast(&tk_fast_mono, &snapshot->mono);
627         snapshot->boot = snapshot->mono + ktime_to_ns(data_race(tk->offs_boot));
628 }
629
630 /**
631  * halt_fast_timekeeper - Prevent fast timekeeper from accessing clocksource.
632  * @tk: Timekeeper to snapshot.
633  *
634  * It generally is unsafe to access the clocksource after timekeeping has been
635  * suspended, so take a snapshot of the readout base of @tk and use it as the
636  * fast timekeeper's readout base while suspended.  It will return the same
637  * number of cycles every time until timekeeping is resumed at which time the
638  * proper readout base for the fast timekeeper will be restored automatically.
639  */
640 static void halt_fast_timekeeper(const struct timekeeper *tk)
641 {
642         static struct tk_read_base tkr_dummy;
643         const struct tk_read_base *tkr = &tk->tkr_mono;
644
645         memcpy(&tkr_dummy, tkr, sizeof(tkr_dummy));
646         cycles_at_suspend = tk_clock_read(tkr);
647         tkr_dummy.clock = &dummy_clock;
648         tkr_dummy.base_real = tkr->base + tk->offs_real;
649         update_fast_timekeeper(&tkr_dummy, &tk_fast_mono);
650
651         tkr = &tk->tkr_raw;
652         memcpy(&tkr_dummy, tkr, sizeof(tkr_dummy));
653         tkr_dummy.clock = &dummy_clock;
654         update_fast_timekeeper(&tkr_dummy, &tk_fast_raw);
655 }
656
657 static RAW_NOTIFIER_HEAD(pvclock_gtod_chain);
658
659 static void update_pvclock_gtod(struct timekeeper *tk, bool was_set)
660 {
661         raw_notifier_call_chain(&pvclock_gtod_chain, was_set, tk);
662 }
663
664 /**
665  * pvclock_gtod_register_notifier - register a pvclock timedata update listener
666  * @nb: Pointer to the notifier block to register
667  */
668 int pvclock_gtod_register_notifier(struct notifier_block *nb)
669 {
670         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
671         unsigned long flags;
672         int ret;
673
674         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
675         ret = raw_notifier_chain_register(&pvclock_gtod_chain, nb);
676         update_pvclock_gtod(tk, true);
677         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
678
679         return ret;
680 }
681 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_register_notifier);
682
683 /**
684  * pvclock_gtod_unregister_notifier - unregister a pvclock
685  * timedata update listener
686  * @nb: Pointer to the notifier block to unregister
687  */
688 int pvclock_gtod_unregister_notifier(struct notifier_block *nb)
689 {
690         unsigned long flags;
691         int ret;
692
693         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
694         ret = raw_notifier_chain_unregister(&pvclock_gtod_chain, nb);
695         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
696
697         return ret;
698 }
699 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_unregister_notifier);
700
701 /*
702  * tk_update_leap_state - helper to update the next_leap_ktime
703  */
704 static inline void tk_update_leap_state(struct timekeeper *tk)
705 {
706         tk->next_leap_ktime = ntp_get_next_leap();
707         if (tk->next_leap_ktime != KTIME_MAX)
708                 /* Convert to monotonic time */
709                 tk->next_leap_ktime = ktime_sub(tk->next_leap_ktime, tk->offs_real);
710 }
711
712 /*
713  * Update the ktime_t based scalar nsec members of the timekeeper
714  */
715 static inline void tk_update_ktime_data(struct timekeeper *tk)
716 {
717         u64 seconds;
718         u32 nsec;
719
720         /*
721          * The xtime based monotonic readout is:
722          *      nsec = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec + now();
723          * The ktime based monotonic readout is:
724          *      nsec = base_mono + now();
725          * ==> base_mono = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec
726          */
727         seconds = (u64)(tk->xtime_sec + tk->wall_to_monotonic.tv_sec);
728         nsec = (u32) tk->wall_to_monotonic.tv_nsec;
729         tk->tkr_mono.base = ns_to_ktime(seconds * NSEC_PER_SEC + nsec);
730
731         /*
732          * The sum of the nanoseconds portions of xtime and
733          * wall_to_monotonic can be greater/equal one second. Take
734          * this into account before updating tk->ktime_sec.
735          */
736         nsec += (u32)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift);
737         if (nsec >= NSEC_PER_SEC)
738                 seconds++;
739         tk->ktime_sec = seconds;
740
741         /* Update the monotonic raw base */
742         tk->tkr_raw.base = ns_to_ktime(tk->raw_sec * NSEC_PER_SEC);
743 }
744
745 /* must hold timekeeper_lock */
746 static void timekeeping_update(struct timekeeper *tk, unsigned int action)
747 {
748         if (action & TK_CLEAR_NTP) {
749                 tk->ntp_error = 0;
750                 ntp_clear();
751         }
752
753         tk_update_leap_state(tk);
754         tk_update_ktime_data(tk);
755
756         update_vsyscall(tk);
757         update_pvclock_gtod(tk, action & TK_CLOCK_WAS_SET);
758
759         tk->tkr_mono.base_real = tk->tkr_mono.base + tk->offs_real;
760         update_fast_timekeeper(&tk->tkr_mono, &tk_fast_mono);
761         update_fast_timekeeper(&tk->tkr_raw,  &tk_fast_raw);
762
763         if (action & TK_CLOCK_WAS_SET)
764                 tk->clock_was_set_seq++;
765         /*
766          * The mirroring of the data to the shadow-timekeeper needs
767          * to happen last here to ensure we don't over-write the
768          * timekeeper structure on the next update with stale data
769          */
770         if (action & TK_MIRROR)
771                 memcpy(&shadow_timekeeper, &tk_core.timekeeper,
772                        sizeof(tk_core.timekeeper));
773 }
774
775 /**
776  * timekeeping_forward_now - update clock to the current time
777  * @tk:         Pointer to the timekeeper to update
778  *
779  * Forward the current clock to update its state since the last call to
780  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
781  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
782  */
783 static void timekeeping_forward_now(struct timekeeper *tk)
784 {
785         u64 cycle_now, delta;
786
787         cycle_now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
788         delta = clocksource_delta(cycle_now, tk->tkr_mono.cycle_last, tk->tkr_mono.mask);
789         tk->tkr_mono.cycle_last = cycle_now;
790         tk->tkr_raw.cycle_last  = cycle_now;
791
792         tk->tkr_mono.xtime_nsec += delta * tk->tkr_mono.mult;
793
794         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
795         tk->tkr_mono.xtime_nsec += (u64)arch_gettimeoffset() << tk->tkr_mono.shift;
796
797
798         tk->tkr_raw.xtime_nsec += delta * tk->tkr_raw.mult;
799
800         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
801         tk->tkr_raw.xtime_nsec += (u64)arch_gettimeoffset() << tk->tkr_raw.shift;
802
803         tk_normalize_xtime(tk);
804 }
805
806 /**
807  * ktime_get_real_ts64 - Returns the time of day in a timespec64.
808  * @ts:         pointer to the timespec to be set
809  *
810  * Returns the time of day in a timespec64 (WARN if suspended).
811  */
812 void ktime_get_real_ts64(struct timespec64 *ts)
813 {
814         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
815         unsigned int seq;
816         u64 nsecs;
817
818         WARN_ON(timekeeping_suspended);
819
820         do {
821                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
822
823                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
824                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
825
826         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
827
828         ts->tv_nsec = 0;
829         timespec64_add_ns(ts, nsecs);
830 }
831 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_real_ts64);
832
833 ktime_t ktime_get(void)
834 {
835         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
836         unsigned int seq;
837         ktime_t base;
838         u64 nsecs;
839
840         WARN_ON(timekeeping_suspended);
841
842         do {
843                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
844                 base = tk->tkr_mono.base;
845                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
846
847         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
848
849         return ktime_add_ns(base, nsecs);
850 }
851 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
852
853 u32 ktime_get_resolution_ns(void)
854 {
855         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
856         unsigned int seq;
857         u32 nsecs;
858
859         WARN_ON(timekeeping_suspended);
860
861         do {
862                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
863                 nsecs = tk->tkr_mono.mult >> tk->tkr_mono.shift;
864         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
865
866         return nsecs;
867 }
868 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_resolution_ns);
869
870 static ktime_t *offsets[TK_OFFS_MAX] = {
871         [TK_OFFS_REAL]  = &tk_core.timekeeper.offs_real,
872         [TK_OFFS_BOOT]  = &tk_core.timekeeper.offs_boot,
873         [TK_OFFS_TAI]   = &tk_core.timekeeper.offs_tai,
874 };
875
876 ktime_t ktime_get_with_offset(enum tk_offsets offs)
877 {
878         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
879         unsigned int seq;
880         ktime_t base, *offset = offsets[offs];
881         u64 nsecs;
882
883         WARN_ON(timekeeping_suspended);
884
885         do {
886                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
887                 base = ktime_add(tk->tkr_mono.base, *offset);
888                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
889
890         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
891
892         return ktime_add_ns(base, nsecs);
893
894 }
895 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_with_offset);
896
897 ktime_t ktime_get_coarse_with_offset(enum tk_offsets offs)
898 {
899         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
900         unsigned int seq;
901         ktime_t base, *offset = offsets[offs];
902         u64 nsecs;
903
904         WARN_ON(timekeeping_suspended);
905
906         do {
907                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
908                 base = ktime_add(tk->tkr_mono.base, *offset);
909                 nsecs = tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift;
910
911         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
912
913         return ktime_add_ns(base, nsecs);
914 }
915 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_coarse_with_offset);
916
917 /**
918  * ktime_mono_to_any() - convert mononotic time to any other time
919  * @tmono:      time to convert.
920  * @offs:       which offset to use
921  */
922 ktime_t ktime_mono_to_any(ktime_t tmono, enum tk_offsets offs)
923 {
924         ktime_t *offset = offsets[offs];
925         unsigned int seq;
926         ktime_t tconv;
927
928         do {
929                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
930                 tconv = ktime_add(tmono, *offset);
931         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
932
933         return tconv;
934 }
935 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_mono_to_any);
936
937 /**
938  * ktime_get_raw - Returns the raw monotonic time in ktime_t format
939  */
940 ktime_t ktime_get_raw(void)
941 {
942         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
943         unsigned int seq;
944         ktime_t base;
945         u64 nsecs;
946
947         do {
948                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
949                 base = tk->tkr_raw.base;
950                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_raw);
951
952         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
953
954         return ktime_add_ns(base, nsecs);
955 }
956 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_raw);
957
958 /**
959  * ktime_get_ts64 - get the monotonic clock in timespec64 format
960  * @ts:         pointer to timespec variable
961  *
962  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
963  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
964  * in normalized timespec64 format in the variable pointed to by @ts.
965  */
966 void ktime_get_ts64(struct timespec64 *ts)
967 {
968         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
969         struct timespec64 tomono;
970         unsigned int seq;
971         u64 nsec;
972
973         WARN_ON(timekeeping_suspended);
974
975         do {
976                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
977                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
978                 nsec = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
979                 tomono = tk->wall_to_monotonic;
980
981         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
982
983         ts->tv_sec += tomono.tv_sec;
984         ts->tv_nsec = 0;
985         timespec64_add_ns(ts, nsec + tomono.tv_nsec);
986 }
987 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts64);
988
989 /**
990  * ktime_get_seconds - Get the seconds portion of CLOCK_MONOTONIC
991  *
992  * Returns the seconds portion of CLOCK_MONOTONIC with a single non
993  * serialized read. tk->ktime_sec is of type 'unsigned long' so this
994  * works on both 32 and 64 bit systems. On 32 bit systems the readout
995  * covers ~136 years of uptime which should be enough to prevent
996  * premature wrap arounds.
997  */
998 time64_t ktime_get_seconds(void)
999 {
1000         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1001
1002         WARN_ON(timekeeping_suspended);
1003         return tk->ktime_sec;
1004 }
1005 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_seconds);
1006
1007 /**
1008  * ktime_get_real_seconds - Get the seconds portion of CLOCK_REALTIME
1009  *
1010  * Returns the wall clock seconds since 1970. This replaces the
1011  * get_seconds() interface which is not y2038 safe on 32bit systems.
1012  *
1013  * For 64bit systems the fast access to tk->xtime_sec is preserved. On
1014  * 32bit systems the access must be protected with the sequence
1015  * counter to provide "atomic" access to the 64bit tk->xtime_sec
1016  * value.
1017  */
1018 time64_t ktime_get_real_seconds(void)
1019 {
1020         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1021         time64_t seconds;
1022         unsigned int seq;
1023
1024         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1025                 return tk->xtime_sec;
1026
1027         do {
1028                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1029                 seconds = tk->xtime_sec;
1030
1031         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1032
1033         return seconds;
1034 }
1035 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real_seconds);
1036
1037 /**
1038  * __ktime_get_real_seconds - The same as ktime_get_real_seconds
1039  * but without the sequence counter protect. This internal function
1040  * is called just when timekeeping lock is already held.
1041  */
1042 noinstr time64_t __ktime_get_real_seconds(void)
1043 {
1044         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1045
1046         return tk->xtime_sec;
1047 }
1048
1049 /**
1050  * ktime_get_snapshot - snapshots the realtime/monotonic raw clocks with counter
1051  * @systime_snapshot:   pointer to struct receiving the system time snapshot
1052  */
1053 void ktime_get_snapshot(struct system_time_snapshot *systime_snapshot)
1054 {
1055         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1056         unsigned int seq;
1057         ktime_t base_raw;
1058         ktime_t base_real;
1059         u64 nsec_raw;
1060         u64 nsec_real;
1061         u64 now;
1062
1063         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
1064
1065         do {
1066                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1067                 now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1068                 systime_snapshot->cs_was_changed_seq = tk->cs_was_changed_seq;
1069                 systime_snapshot->clock_was_set_seq = tk->clock_was_set_seq;
1070                 base_real = ktime_add(tk->tkr_mono.base,
1071                                       tk_core.timekeeper.offs_real);
1072                 base_raw = tk->tkr_raw.base;
1073                 nsec_real = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_mono, now);
1074                 nsec_raw  = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_raw, now);
1075         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1076
1077         systime_snapshot->cycles = now;
1078         systime_snapshot->real = ktime_add_ns(base_real, nsec_real);
1079         systime_snapshot->raw = ktime_add_ns(base_raw, nsec_raw);
1080 }
1081 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_snapshot);
1082
1083 /* Scale base by mult/div checking for overflow */
1084 static int scale64_check_overflow(u64 mult, u64 div, u64 *base)
1085 {
1086         u64 tmp, rem;
1087
1088         tmp = div64_u64_rem(*base, div, &rem);
1089
1090         if (((int)sizeof(u64)*8 - fls64(mult) < fls64(tmp)) ||
1091             ((int)sizeof(u64)*8 - fls64(mult) < fls64(rem)))
1092                 return -EOVERFLOW;
1093         tmp *= mult;
1094
1095         rem = div64_u64(rem * mult, div);
1096         *base = tmp + rem;
1097         return 0;
1098 }
1099
1100 /**
1101  * adjust_historical_crosststamp - adjust crosstimestamp previous to current interval
1102  * @history:                    Snapshot representing start of history
1103  * @partial_history_cycles:     Cycle offset into history (fractional part)
1104  * @total_history_cycles:       Total history length in cycles
1105  * @discontinuity:              True indicates clock was set on history period
1106  * @ts:                         Cross timestamp that should be adjusted using
1107  *      partial/total ratio
1108  *
1109  * Helper function used by get_device_system_crosststamp() to correct the
1110  * crosstimestamp corresponding to the start of the current interval to the
1111  * system counter value (timestamp point) provided by the driver. The
1112  * total_history_* quantities are the total history starting at the provided
1113  * reference point and ending at the start of the current interval. The cycle
1114  * count between the driver timestamp point and the start of the current
1115  * interval is partial_history_cycles.
1116  */
1117 static int adjust_historical_crosststamp(struct system_time_snapshot *history,
1118                                          u64 partial_history_cycles,
1119                                          u64 total_history_cycles,
1120                                          bool discontinuity,
1121                                          struct system_device_crosststamp *ts)
1122 {
1123         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1124         u64 corr_raw, corr_real;
1125         bool interp_forward;
1126         int ret;
1127
1128         if (total_history_cycles == 0 || partial_history_cycles == 0)
1129                 return 0;
1130
1131         /* Interpolate shortest distance from beginning or end of history */
1132         interp_forward = partial_history_cycles > total_history_cycles / 2;
1133         partial_history_cycles = interp_forward ?
1134                 total_history_cycles - partial_history_cycles :
1135                 partial_history_cycles;
1136
1137         /*
1138          * Scale the monotonic raw time delta by:
1139          *      partial_history_cycles / total_history_cycles
1140          */
1141         corr_raw = (u64)ktime_to_ns(
1142                 ktime_sub(ts->sys_monoraw, history->raw));
1143         ret = scale64_check_overflow(partial_history_cycles,
1144                                      total_history_cycles, &corr_raw);
1145         if (ret)
1146                 return ret;
1147
1148         /*
1149          * If there is a discontinuity in the history, scale monotonic raw
1150          *      correction by:
1151          *      mult(real)/mult(raw) yielding the realtime correction
1152          * Otherwise, calculate the realtime correction similar to monotonic
1153          *      raw calculation
1154          */
1155         if (discontinuity) {
1156                 corr_real = mul_u64_u32_div
1157                         (corr_raw, tk->tkr_mono.mult, tk->tkr_raw.mult);
1158         } else {
1159                 corr_real = (u64)ktime_to_ns(
1160                         ktime_sub(ts->sys_realtime, history->real));
1161                 ret = scale64_check_overflow(partial_history_cycles,
1162                                              total_history_cycles, &corr_real);
1163                 if (ret)
1164                         return ret;
1165         }
1166
1167         /* Fixup monotonic raw and real time time values */
1168         if (interp_forward) {
1169                 ts->sys_monoraw = ktime_add_ns(history->raw, corr_raw);
1170                 ts->sys_realtime = ktime_add_ns(history->real, corr_real);
1171         } else {
1172                 ts->sys_monoraw = ktime_sub_ns(ts->sys_monoraw, corr_raw);
1173                 ts->sys_realtime = ktime_sub_ns(ts->sys_realtime, corr_real);
1174         }
1175
1176         return 0;
1177 }
1178
1179 /*
1180  * cycle_between - true if test occurs chronologically between before and after
1181  */
1182 static bool cycle_between(u64 before, u64 test, u64 after)
1183 {
1184         if (test > before && test < after)
1185                 return true;
1186         if (test < before && before > after)
1187                 return true;
1188         return false;
1189 }
1190
1191 /**
1192  * get_device_system_crosststamp - Synchronously capture system/device timestamp
1193  * @get_time_fn:        Callback to get simultaneous device time and
1194  *      system counter from the device driver
1195  * @ctx:                Context passed to get_time_fn()
1196  * @history_begin:      Historical reference point used to interpolate system
1197  *      time when counter provided by the driver is before the current interval
1198  * @xtstamp:            Receives simultaneously captured system and device time
1199  *
1200  * Reads a timestamp from a device and correlates it to system time
1201  */
1202 int get_device_system_crosststamp(int (*get_time_fn)
1203                                   (ktime_t *device_time,
1204                                    struct system_counterval_t *sys_counterval,
1205                                    void *ctx),
1206                                   void *ctx,
1207                                   struct system_time_snapshot *history_begin,
1208                                   struct system_device_crosststamp *xtstamp)
1209 {
1210         struct system_counterval_t system_counterval;
1211         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1212         u64 cycles, now, interval_start;
1213         unsigned int clock_was_set_seq = 0;
1214         ktime_t base_real, base_raw;
1215         u64 nsec_real, nsec_raw;
1216         u8 cs_was_changed_seq;
1217         unsigned int seq;
1218         bool do_interp;
1219         int ret;
1220
1221         do {
1222                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1223                 /*
1224                  * Try to synchronously capture device time and a system
1225                  * counter value calling back into the device driver
1226                  */
1227                 ret = get_time_fn(&xtstamp->device, &system_counterval, ctx);
1228                 if (ret)
1229                         return ret;
1230
1231                 /*
1232                  * Verify that the clocksource associated with the captured
1233                  * system counter value is the same as the currently installed
1234                  * timekeeper clocksource
1235                  */
1236                 if (tk->tkr_mono.clock != system_counterval.cs)
1237                         return -ENODEV;
1238                 cycles = system_counterval.cycles;
1239
1240                 /*
1241                  * Check whether the system counter value provided by the
1242                  * device driver is on the current timekeeping interval.
1243                  */
1244                 now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1245                 interval_start = tk->tkr_mono.cycle_last;
1246                 if (!cycle_between(interval_start, cycles, now)) {
1247                         clock_was_set_seq = tk->clock_was_set_seq;
1248                         cs_was_changed_seq = tk->cs_was_changed_seq;
1249                         cycles = interval_start;
1250                         do_interp = true;
1251                 } else {
1252                         do_interp = false;
1253                 }
1254
1255                 base_real = ktime_add(tk->tkr_mono.base,
1256                                       tk_core.timekeeper.offs_real);
1257                 base_raw = tk->tkr_raw.base;
1258
1259                 nsec_real = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_mono,
1260                                                      system_counterval.cycles);
1261                 nsec_raw = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_raw,
1262                                                     system_counterval.cycles);
1263         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1264
1265         xtstamp->sys_realtime = ktime_add_ns(base_real, nsec_real);
1266         xtstamp->sys_monoraw = ktime_add_ns(base_raw, nsec_raw);
1267
1268         /*
1269          * Interpolate if necessary, adjusting back from the start of the
1270          * current interval
1271          */
1272         if (do_interp) {
1273                 u64 partial_history_cycles, total_history_cycles;
1274                 bool discontinuity;
1275
1276                 /*
1277                  * Check that the counter value occurs after the provided
1278                  * history reference and that the history doesn't cross a
1279                  * clocksource change
1280                  */
1281                 if (!history_begin ||
1282                     !cycle_between(history_begin->cycles,
1283                                    system_counterval.cycles, cycles) ||
1284                     history_begin->cs_was_changed_seq != cs_was_changed_seq)
1285                         return -EINVAL;
1286                 partial_history_cycles = cycles - system_counterval.cycles;
1287                 total_history_cycles = cycles - history_begin->cycles;
1288                 discontinuity =
1289                         history_begin->clock_was_set_seq != clock_was_set_seq;
1290
1291                 ret = adjust_historical_crosststamp(history_begin,
1292                                                     partial_history_cycles,
1293                                                     total_history_cycles,
1294                                                     discontinuity, xtstamp);
1295                 if (ret)
1296                         return ret;
1297         }
1298
1299         return 0;
1300 }
1301 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_device_system_crosststamp);
1302
1303 /**
1304  * do_settimeofday64 - Sets the time of day.
1305  * @ts:     pointer to the timespec64 variable containing the new time
1306  *
1307  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
1308  */
1309 int do_settimeofday64(const struct timespec64 *ts)
1310 {
1311         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1312         struct timespec64 ts_delta, xt;
1313         unsigned long flags;
1314         int ret = 0;
1315
1316         if (!timespec64_valid_settod(ts))
1317                 return -EINVAL;
1318
1319         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1320         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1321
1322         timekeeping_forward_now(tk);
1323
1324         xt = tk_xtime(tk);
1325         ts_delta.tv_sec = ts->tv_sec - xt.tv_sec;
1326         ts_delta.tv_nsec = ts->tv_nsec - xt.tv_nsec;
1327
1328         if (timespec64_compare(&tk->wall_to_monotonic, &ts_delta) > 0) {
1329                 ret = -EINVAL;
1330                 goto out;
1331         }
1332
1333         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts_delta));
1334
1335         tk_set_xtime(tk, ts);
1336 out:
1337         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1338
1339         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1340         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1341
1342         /* signal hrtimers about time change */
1343         clock_was_set();
1344
1345         if (!ret)
1346                 audit_tk_injoffset(ts_delta);
1347
1348         return ret;
1349 }
1350 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday64);
1351
1352 /**
1353  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
1354  * @ts:         Pointer to the timespec variable containing the offset
1355  *
1356  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
1357  */
1358 static int timekeeping_inject_offset(const struct timespec64 *ts)
1359 {
1360         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1361         unsigned long flags;
1362         struct timespec64 tmp;
1363         int ret = 0;
1364
1365         if (ts->tv_nsec < 0 || ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
1366                 return -EINVAL;
1367
1368         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1369         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1370
1371         timekeeping_forward_now(tk);
1372
1373         /* Make sure the proposed value is valid */
1374         tmp = timespec64_add(tk_xtime(tk), *ts);
1375         if (timespec64_compare(&tk->wall_to_monotonic, ts) > 0 ||
1376             !timespec64_valid_settod(&tmp)) {
1377                 ret = -EINVAL;
1378                 goto error;
1379         }
1380
1381         tk_xtime_add(tk, ts);
1382         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *ts));
1383
1384 error: /* even if we error out, we forwarded the time, so call update */
1385         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1386
1387         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1388         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1389
1390         /* signal hrtimers about time change */
1391         clock_was_set();
1392
1393         return ret;
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Indicates if there is an offset between the system clock and the hardware
1398  * clock/persistent clock/rtc.
1399  */
1400 int persistent_clock_is_local;
1401
1402 /*
1403  * Adjust the time obtained from the CMOS to be UTC time instead of
1404  * local time.
1405  *
1406  * This is ugly, but preferable to the alternatives.  Otherwise we
1407  * would either need to write a program to do it in /etc/rc (and risk
1408  * confusion if the program gets run more than once; it would also be
1409  * hard to make the program warp the clock precisely n hours)  or
1410  * compile in the timezone information into the kernel.  Bad, bad....
1411  *
1412  *                                              - TYT, 1992-01-01
1413  *
1414  * The best thing to do is to keep the CMOS clock in universal time (UTC)
1415  * as real UNIX machines always do it. This avoids all headaches about
1416  * daylight saving times and warping kernel clocks.
1417  */
1418 void timekeeping_warp_clock(void)
1419 {
1420         if (sys_tz.tz_minuteswest != 0) {
1421                 struct timespec64 adjust;
1422
1423                 persistent_clock_is_local = 1;
1424                 adjust.tv_sec = sys_tz.tz_minuteswest * 60;
1425                 adjust.tv_nsec = 0;
1426                 timekeeping_inject_offset(&adjust);
1427         }
1428 }
1429
1430 /*
1431  * __timekeeping_set_tai_offset - Sets the TAI offset from UTC and monotonic
1432  */
1433 static void __timekeeping_set_tai_offset(struct timekeeper *tk, s32 tai_offset)
1434 {
1435         tk->tai_offset = tai_offset;
1436         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tai_offset, 0));
1437 }
1438
1439 /*
1440  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
1441  *
1442  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
1443  */
1444 static int change_clocksource(void *data)
1445 {
1446         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1447         struct clocksource *new, *old;
1448         unsigned long flags;
1449
1450         new = (struct clocksource *) data;
1451
1452         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1453         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1454
1455         timekeeping_forward_now(tk);
1456         /*
1457          * If the cs is in module, get a module reference. Succeeds
1458          * for built-in code (owner == NULL) as well.
1459          */
1460         if (try_module_get(new->owner)) {
1461                 if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
1462                         old = tk->tkr_mono.clock;
1463                         tk_setup_internals(tk, new);
1464                         if (old->disable)
1465                                 old->disable(old);
1466                         module_put(old->owner);
1467                 } else {
1468                         module_put(new->owner);
1469                 }
1470         }
1471         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1472
1473         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1474         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1475
1476         return 0;
1477 }
1478
1479 /**
1480  * timekeeping_notify - Install a new clock source
1481  * @clock:              pointer to the clock source
1482  *
1483  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
1484  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
1485  */
1486 int timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
1487 {
1488         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1489
1490         if (tk->tkr_mono.clock == clock)
1491                 return 0;
1492         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
1493         tick_clock_notify();
1494         return tk->tkr_mono.clock == clock ? 0 : -1;
1495 }
1496
1497 /**
1498  * ktime_get_raw_ts64 - Returns the raw monotonic time in a timespec
1499  * @ts:         pointer to the timespec64 to be set
1500  *
1501  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
1502  */
1503 void ktime_get_raw_ts64(struct timespec64 *ts)
1504 {
1505         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1506         unsigned int seq;
1507         u64 nsecs;
1508
1509         do {
1510                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1511                 ts->tv_sec = tk->raw_sec;
1512                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_raw);
1513
1514         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1515
1516         ts->tv_nsec = 0;
1517         timespec64_add_ns(ts, nsecs);
1518 }
1519 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_raw_ts64);
1520
1521
1522 /**
1523  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
1524  */
1525 int timekeeping_valid_for_hres(void)
1526 {
1527         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1528         unsigned int seq;
1529         int ret;
1530
1531         do {
1532                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1533
1534                 ret = tk->tkr_mono.clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
1535
1536         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1537
1538         return ret;
1539 }
1540
1541 /**
1542  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
1543  */
1544 u64 timekeeping_max_deferment(void)
1545 {
1546         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1547         unsigned int seq;
1548         u64 ret;
1549
1550         do {
1551                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1552
1553                 ret = tk->tkr_mono.clock->max_idle_ns;
1554
1555         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1556
1557         return ret;
1558 }
1559
1560 /**
1561  * read_persistent_clock64 -  Return time from the persistent clock.
1562  * @ts: Pointer to the storage for the readout value
1563  *
1564  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
1565  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
1566  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
1567  *
1568  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
1569  */
1570 void __weak read_persistent_clock64(struct timespec64 *ts)
1571 {
1572         ts->tv_sec = 0;
1573         ts->tv_nsec = 0;
1574 }
1575
1576 /**
1577  * read_persistent_wall_and_boot_offset - Read persistent clock, and also offset
1578  *                                        from the boot.
1579  *
1580  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
1581  * @wall_time:  - current time as returned by persistent clock
1582  * @boot_offset: - offset that is defined as wall_time - boot_time
1583  *
1584  * The default function calculates offset based on the current value of
1585  * local_clock(). This way architectures that support sched_clock() but don't
1586  * support dedicated boot time clock will provide the best estimate of the
1587  * boot time.
1588  */
1589 void __weak __init
1590 read_persistent_wall_and_boot_offset(struct timespec64 *wall_time,
1591                                      struct timespec64 *boot_offset)
1592 {
1593         read_persistent_clock64(wall_time);
1594         *boot_offset = ns_to_timespec64(local_clock());
1595 }
1596
1597 /*
1598  * Flag reflecting whether timekeeping_resume() has injected sleeptime.
1599  *
1600  * The flag starts of false and is only set when a suspend reaches
1601  * timekeeping_suspend(), timekeeping_resume() sets it to false when the
1602  * timekeeper clocksource is not stopping across suspend and has been
1603  * used to update sleep time. If the timekeeper clocksource has stopped
1604  * then the flag stays true and is used by the RTC resume code to decide
1605  * whether sleeptime must be injected and if so the flag gets false then.
1606  *
1607  * If a suspend fails before reaching timekeeping_resume() then the flag
1608  * stays false and prevents erroneous sleeptime injection.
1609  */
1610 static bool suspend_timing_needed;
1611
1612 /* Flag for if there is a persistent clock on this platform */
1613 static bool persistent_clock_exists;
1614
1615 /*
1616  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
1617  */
1618 void __init timekeeping_init(void)
1619 {
1620         struct timespec64 wall_time, boot_offset, wall_to_mono;
1621         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1622         struct clocksource *clock;
1623         unsigned long flags;
1624
1625         read_persistent_wall_and_boot_offset(&wall_time, &boot_offset);
1626         if (timespec64_valid_settod(&wall_time) &&
1627             timespec64_to_ns(&wall_time) > 0) {
1628                 persistent_clock_exists = true;
1629         } else if (timespec64_to_ns(&wall_time) != 0) {
1630                 pr_warn("Persistent clock returned invalid value");
1631                 wall_time = (struct timespec64){0};
1632         }
1633
1634         if (timespec64_compare(&wall_time, &boot_offset) < 0)
1635                 boot_offset = (struct timespec64){0};
1636
1637         /*
1638          * We want set wall_to_mono, so the following is true:
1639          * wall time + wall_to_mono = boot time
1640          */
1641         wall_to_mono = timespec64_sub(boot_offset, wall_time);
1642
1643         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1644         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1645         ntp_init();
1646
1647         clock = clocksource_default_clock();
1648         if (clock->enable)
1649                 clock->enable(clock);
1650         tk_setup_internals(tk, clock);
1651
1652         tk_set_xtime(tk, &wall_time);
1653         tk->raw_sec = 0;
1654
1655         tk_set_wall_to_mono(tk, wall_to_mono);
1656
1657         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1658
1659         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1660         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1661 }
1662
1663 /* time in seconds when suspend began for persistent clock */
1664 static struct timespec64 timekeeping_suspend_time;
1665
1666 /**
1667  * __timekeeping_inject_sleeptime - Internal function to add sleep interval
1668  * @tk:         Pointer to the timekeeper to be updated
1669  * @delta:      Pointer to the delta value in timespec64 format
1670  *
1671  * Takes a timespec offset measuring a suspend interval and properly
1672  * adds the sleep offset to the timekeeping variables.
1673  */
1674 static void __timekeeping_inject_sleeptime(struct timekeeper *tk,
1675                                            const struct timespec64 *delta)
1676 {
1677         if (!timespec64_valid_strict(delta)) {
1678                 printk_deferred(KERN_WARNING
1679                                 "__timekeeping_inject_sleeptime: Invalid "
1680                                 "sleep delta value!\n");
1681                 return;
1682         }
1683         tk_xtime_add(tk, delta);
1684         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *delta));
1685         tk_update_sleep_time(tk, timespec64_to_ktime(*delta));
1686         tk_debug_account_sleep_time(delta);
1687 }
1688
1689 #if defined(CONFIG_PM_SLEEP) && defined(CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE)
1690 /**
1691  * We have three kinds of time sources to use for sleep time
1692  * injection, the preference order is:
1693  * 1) non-stop clocksource
1694  * 2) persistent clock (ie: RTC accessible when irqs are off)
1695  * 3) RTC
1696  *
1697  * 1) and 2) are used by timekeeping, 3) by RTC subsystem.
1698  * If system has neither 1) nor 2), 3) will be used finally.
1699  *
1700  *
1701  * If timekeeping has injected sleeptime via either 1) or 2),
1702  * 3) becomes needless, so in this case we don't need to call
1703  * rtc_resume(), and this is what timekeeping_rtc_skipresume()
1704  * means.
1705  */
1706 bool timekeeping_rtc_skipresume(void)
1707 {
1708         return !suspend_timing_needed;
1709 }
1710
1711 /**
1712  * 1) can be determined whether to use or not only when doing
1713  * timekeeping_resume() which is invoked after rtc_suspend(),
1714  * so we can't skip rtc_suspend() surely if system has 1).
1715  *
1716  * But if system has 2), 2) will definitely be used, so in this
1717  * case we don't need to call rtc_suspend(), and this is what
1718  * timekeeping_rtc_skipsuspend() means.
1719  */
1720 bool timekeeping_rtc_skipsuspend(void)
1721 {
1722         return persistent_clock_exists;
1723 }
1724
1725 /**
1726  * timekeeping_inject_sleeptime64 - Adds suspend interval to timeekeeping values
1727  * @delta: pointer to a timespec64 delta value
1728  *
1729  * This hook is for architectures that cannot support read_persistent_clock64
1730  * because their RTC/persistent clock is only accessible when irqs are enabled.
1731  * and also don't have an effective nonstop clocksource.
1732  *
1733  * This function should only be called by rtc_resume(), and allows
1734  * a suspend offset to be injected into the timekeeping values.
1735  */
1736 void timekeeping_inject_sleeptime64(const struct timespec64 *delta)
1737 {
1738         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1739         unsigned long flags;
1740
1741         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1742         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1743
1744         suspend_timing_needed = false;
1745
1746         timekeeping_forward_now(tk);
1747
1748         __timekeeping_inject_sleeptime(tk, delta);
1749
1750         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1751
1752         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1753         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1754
1755         /* signal hrtimers about time change */
1756         clock_was_set();
1757 }
1758 #endif
1759
1760 /**
1761  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
1762  */
1763 void timekeeping_resume(void)
1764 {
1765         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1766         struct clocksource *clock = tk->tkr_mono.clock;
1767         unsigned long flags;
1768         struct timespec64 ts_new, ts_delta;
1769         u64 cycle_now, nsec;
1770         bool inject_sleeptime = false;
1771
1772         read_persistent_clock64(&ts_new);
1773
1774         clockevents_resume();
1775         clocksource_resume();
1776
1777         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1778         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1779
1780         /*
1781          * After system resumes, we need to calculate the suspended time and
1782          * compensate it for the OS time. There are 3 sources that could be
1783          * used: Nonstop clocksource during suspend, persistent clock and rtc
1784          * device.
1785          *
1786          * One specific platform may have 1 or 2 or all of them, and the
1787          * preference will be:
1788          *      suspend-nonstop clocksource -> persistent clock -> rtc
1789          * The less preferred source will only be tried if there is no better
1790          * usable source. The rtc part is handled separately in rtc core code.
1791          */
1792         cycle_now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1793         nsec = clocksource_stop_suspend_timing(clock, cycle_now);
1794         if (nsec > 0) {
1795                 ts_delta = ns_to_timespec64(nsec);
1796                 inject_sleeptime = true;
1797         } else if (timespec64_compare(&ts_new, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
1798                 ts_delta = timespec64_sub(ts_new, timekeeping_suspend_time);
1799                 inject_sleeptime = true;
1800         }
1801
1802         if (inject_sleeptime) {
1803                 suspend_timing_needed = false;
1804                 __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &ts_delta);
1805         }
1806
1807         /* Re-base the last cycle value */
1808         tk->tkr_mono.cycle_last = cycle_now;
1809         tk->tkr_raw.cycle_last  = cycle_now;
1810
1811         tk->ntp_error = 0;
1812         timekeeping_suspended = 0;
1813         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1814         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1815         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1816
1817         touch_softlockup_watchdog();
1818
1819         tick_resume();
1820         hrtimers_resume();
1821 }
1822
1823 int timekeeping_suspend(void)
1824 {
1825         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1826         unsigned long flags;
1827         struct timespec64               delta, delta_delta;
1828         static struct timespec64        old_delta;
1829         struct clocksource *curr_clock;
1830         u64 cycle_now;
1831
1832         read_persistent_clock64(&timekeeping_suspend_time);
1833
1834         /*
1835          * On some systems the persistent_clock can not be detected at
1836          * timekeeping_init by its return value, so if we see a valid
1837          * value returned, update the persistent_clock_exists flag.
1838          */
1839         if (timekeeping_suspend_time.tv_sec || timekeeping_suspend_time.tv_nsec)
1840                 persistent_clock_exists = true;
1841
1842         suspend_timing_needed = true;
1843
1844         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1845         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1846         timekeeping_forward_now(tk);
1847         timekeeping_suspended = 1;
1848
1849         /*
1850          * Since we've called forward_now, cycle_last stores the value
1851          * just read from the current clocksource. Save this to potentially
1852          * use in suspend timing.
1853          */
1854         curr_clock = tk->tkr_mono.clock;
1855         cycle_now = tk->tkr_mono.cycle_last;
1856         clocksource_start_suspend_timing(curr_clock, cycle_now);
1857
1858         if (persistent_clock_exists) {
1859                 /*
1860                  * To avoid drift caused by repeated suspend/resumes,
1861                  * which each can add ~1 second drift error,
1862                  * try to compensate so the difference in system time
1863                  * and persistent_clock time stays close to constant.
1864                  */
1865                 delta = timespec64_sub(tk_xtime(tk), timekeeping_suspend_time);
1866                 delta_delta = timespec64_sub(delta, old_delta);
1867                 if (abs(delta_delta.tv_sec) >= 2) {
1868                         /*
1869                          * if delta_delta is too large, assume time correction
1870                          * has occurred and set old_delta to the current delta.
1871                          */
1872                         old_delta = delta;
1873                 } else {
1874                         /* Otherwise try to adjust old_system to compensate */
1875                         timekeeping_suspend_time =
1876                                 timespec64_add(timekeeping_suspend_time, delta_delta);
1877                 }
1878         }
1879
1880         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
1881         halt_fast_timekeeper(tk);
1882         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1883         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1884
1885         tick_suspend();
1886         clocksource_suspend();
1887         clockevents_suspend();
1888
1889         return 0;
1890 }
1891
1892 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
1893 static struct syscore_ops timekeeping_syscore_ops = {
1894         .resume         = timekeeping_resume,
1895         .suspend        = timekeeping_suspend,
1896 };
1897
1898 static int __init timekeeping_init_ops(void)
1899 {
1900         register_syscore_ops(&timekeeping_syscore_ops);
1901         return 0;
1902 }
1903 device_initcall(timekeeping_init_ops);
1904
1905 /*
1906  * Apply a multiplier adjustment to the timekeeper
1907  */
1908 static __always_inline void timekeeping_apply_adjustment(struct timekeeper *tk,
1909                                                          s64 offset,
1910                                                          s32 mult_adj)
1911 {
1912         s64 interval = tk->cycle_interval;
1913
1914         if (mult_adj == 0) {
1915                 return;
1916         } else if (mult_adj == -1) {
1917                 interval = -interval;
1918                 offset = -offset;
1919         } else if (mult_adj != 1) {
1920                 interval *= mult_adj;
1921                 offset *= mult_adj;
1922         }
1923
1924         /*
1925          * So the following can be confusing.
1926          *
1927          * To keep things simple, lets assume mult_adj == 1 for now.
1928          *
1929          * When mult_adj != 1, remember that the interval and offset values
1930          * have been appropriately scaled so the math is the same.
1931          *
1932          * The basic idea here is that we're increasing the multiplier
1933          * by one, this causes the xtime_interval to be incremented by
1934          * one cycle_interval. This is because:
1935          *      xtime_interval = cycle_interval * mult
1936          * So if mult is being incremented by one:
1937          *      xtime_interval = cycle_interval * (mult + 1)
1938          * Its the same as:
1939          *      xtime_interval = (cycle_interval * mult) + cycle_interval
1940          * Which can be shortened to:
1941          *      xtime_interval += cycle_interval
1942          *
1943          * So offset stores the non-accumulated cycles. Thus the current
1944          * time (in shifted nanoseconds) is:
1945          *      now = (offset * adj) + xtime_nsec
1946          * Now, even though we're adjusting the clock frequency, we have
1947          * to keep time consistent. In other words, we can't jump back
1948          * in time, and we also want to avoid jumping forward in time.
1949          *
1950          * So given the same offset value, we need the time to be the same
1951          * both before and after the freq adjustment.
1952          *      now = (offset * adj_1) + xtime_nsec_1
1953          *      now = (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1954          * So:
1955          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1956          *              (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1957          * And we know:
1958          *      adj_2 = adj_1 + 1
1959          * So:
1960          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1961          *              (offset * (adj_1+1)) + xtime_nsec_2
1962          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1963          *              (offset * adj_1) + offset + xtime_nsec_2
1964          * Canceling the sides:
1965          *      xtime_nsec_1 = offset + xtime_nsec_2
1966          * Which gives us:
1967          *      xtime_nsec_2 = xtime_nsec_1 - offset
1968          * Which simplfies to:
1969          *      xtime_nsec -= offset
1970          */
1971         if ((mult_adj > 0) && (tk->tkr_mono.mult + mult_adj < mult_adj)) {
1972                 /* NTP adjustment caused clocksource mult overflow */
1973                 WARN_ON_ONCE(1);
1974                 return;
1975         }
1976
1977         tk->tkr_mono.mult += mult_adj;
1978         tk->xtime_interval += interval;
1979         tk->tkr_mono.xtime_nsec -= offset;
1980 }
1981
1982 /*
1983  * Adjust the timekeeper's multiplier to the correct frequency
1984  * and also to reduce the accumulated error value.
1985  */
1986 static void timekeeping_adjust(struct timekeeper *tk, s64 offset)
1987 {
1988         u32 mult;
1989
1990         /*
1991          * Determine the multiplier from the current NTP tick length.
1992          * Avoid expensive division when the tick length doesn't change.
1993          */
1994         if (likely(tk->ntp_tick == ntp_tick_length())) {
1995                 mult = tk->tkr_mono.mult - tk->ntp_err_mult;
1996         } else {
1997                 tk->ntp_tick = ntp_tick_length();
1998                 mult = div64_u64((tk->ntp_tick >> tk->ntp_error_shift) -
1999                                  tk->xtime_remainder, tk->cycle_interval);
2000         }
2001
2002         /*
2003          * If the clock is behind the NTP time, increase the multiplier by 1
2004          * to catch up with it. If it's ahead and there was a remainder in the
2005          * tick division, the clock will slow down. Otherwise it will stay
2006          * ahead until the tick length changes to a non-divisible value.
2007          */
2008         tk->ntp_err_mult = tk->ntp_error > 0 ? 1 : 0;
2009         mult += tk->ntp_err_mult;
2010
2011         timekeeping_apply_adjustment(tk, offset, mult - tk->tkr_mono.mult);
2012
2013         if (unlikely(tk->tkr_mono.clock->maxadj &&
2014                 (abs(tk->tkr_mono.mult - tk->tkr_mono.clock->mult)
2015                         > tk->tkr_mono.clock->maxadj))) {
2016                 printk_once(KERN_WARNING
2017                         "Adjusting %s more than 11%% (%ld vs %ld)\n",
2018                         tk->tkr_mono.clock->name, (long)tk->tkr_mono.mult,
2019                         (long)tk->tkr_mono.clock->mult + tk->tkr_mono.clock->maxadj);
2020         }
2021
2022         /*
2023          * It may be possible that when we entered this function, xtime_nsec
2024          * was very small.  Further, if we're slightly speeding the clocksource
2025          * in the code above, its possible the required corrective factor to
2026          * xtime_nsec could cause it to underflow.
2027          *
2028          * Now, since we have already accumulated the second and the NTP
2029          * subsystem has been notified via second_overflow(), we need to skip
2030          * the next update.
2031          */
2032         if (unlikely((s64)tk->tkr_mono.xtime_nsec < 0)) {
2033                 tk->tkr_mono.xtime_nsec += (u64)NSEC_PER_SEC <<
2034                                                         tk->tkr_mono.shift;
2035                 tk->xtime_sec--;
2036                 tk->skip_second_overflow = 1;
2037         }
2038 }
2039
2040 /*
2041  * accumulate_nsecs_to_secs - Accumulates nsecs into secs
2042  *
2043  * Helper function that accumulates the nsecs greater than a second
2044  * from the xtime_nsec field to the xtime_secs field.
2045  * It also calls into the NTP code to handle leapsecond processing.
2046  */
2047 static inline unsigned int accumulate_nsecs_to_secs(struct timekeeper *tk)
2048 {
2049         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift;
2050         unsigned int clock_set = 0;
2051
2052         while (tk->tkr_mono.xtime_nsec >= nsecps) {
2053                 int leap;
2054
2055                 tk->tkr_mono.xtime_nsec -= nsecps;
2056                 tk->xtime_sec++;
2057
2058                 /*
2059                  * Skip NTP update if this second was accumulated before,
2060                  * i.e. xtime_nsec underflowed in timekeeping_adjust()
2061                  */
2062                 if (unlikely(tk->skip_second_overflow)) {
2063                         tk->skip_second_overflow = 0;
2064                         continue;
2065                 }
2066
2067                 /* Figure out if its a leap sec and apply if needed */
2068                 leap = second_overflow(tk->xtime_sec);
2069                 if (unlikely(leap)) {
2070                         struct timespec64 ts;
2071
2072                         tk->xtime_sec += leap;
2073
2074                         ts.tv_sec = leap;
2075                         ts.tv_nsec = 0;
2076                         tk_set_wall_to_mono(tk,
2077                                 timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts));
2078
2079                         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tk->tai_offset - leap);
2080
2081                         clock_set = TK_CLOCK_WAS_SET;
2082                 }
2083         }
2084         return clock_set;
2085 }
2086
2087 /*
2088  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
2089  *
2090  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
2091  * a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
2092  * loop.
2093  *
2094  * Returns the unconsumed cycles.
2095  */
2096 static u64 logarithmic_accumulation(struct timekeeper *tk, u64 offset,
2097                                     u32 shift, unsigned int *clock_set)
2098 {
2099         u64 interval = tk->cycle_interval << shift;
2100         u64 snsec_per_sec;
2101
2102         /* If the offset is smaller than a shifted interval, do nothing */
2103         if (offset < interval)
2104                 return offset;
2105
2106         /* Accumulate one shifted interval */
2107         offset -= interval;
2108         tk->tkr_mono.cycle_last += interval;
2109         tk->tkr_raw.cycle_last  += interval;
2110
2111         tk->tkr_mono.xtime_nsec += tk->xtime_interval << shift;
2112         *clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
2113
2114         /* Accumulate raw time */
2115         tk->tkr_raw.xtime_nsec += tk->raw_interval << shift;
2116         snsec_per_sec = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift;
2117         while (tk->tkr_raw.xtime_nsec >= snsec_per_sec) {
2118                 tk->tkr_raw.xtime_nsec -= snsec_per_sec;
2119                 tk->raw_sec++;
2120         }
2121
2122         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
2123         tk->ntp_error += tk->ntp_tick << shift;
2124         tk->ntp_error -= (tk->xtime_interval + tk->xtime_remainder) <<
2125                                                 (tk->ntp_error_shift + shift);
2126
2127         return offset;
2128 }
2129
2130 /*
2131  * timekeeping_advance - Updates the timekeeper to the current time and
2132  * current NTP tick length
2133  */
2134 static void timekeeping_advance(enum timekeeping_adv_mode mode)
2135 {
2136         struct timekeeper *real_tk = &tk_core.timekeeper;
2137         struct timekeeper *tk = &shadow_timekeeper;
2138         u64 offset;
2139         int shift = 0, maxshift;
2140         unsigned int clock_set = 0;
2141         unsigned long flags;
2142
2143         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2144
2145         /* Make sure we're fully resumed: */
2146         if (unlikely(timekeeping_suspended))
2147                 goto out;
2148
2149 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
2150         offset = real_tk->cycle_interval;
2151
2152         if (mode != TK_ADV_TICK)
2153                 goto out;
2154 #else
2155         offset = clocksource_delta(tk_clock_read(&tk->tkr_mono),
2156                                    tk->tkr_mono.cycle_last, tk->tkr_mono.mask);
2157
2158         /* Check if there's really nothing to do */
2159         if (offset < real_tk->cycle_interval && mode == TK_ADV_TICK)
2160                 goto out;
2161 #endif
2162
2163         /* Do some additional sanity checking */
2164         timekeeping_check_update(tk, offset);
2165
2166         /*
2167          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
2168          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
2169          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
2170          * that is smaller than the offset.  We then accumulate that
2171          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
2172          * doubled multiple.
2173          */
2174         shift = ilog2(offset) - ilog2(tk->cycle_interval);
2175         shift = max(0, shift);
2176         /* Bound shift to one less than what overflows tick_length */
2177         maxshift = (64 - (ilog2(ntp_tick_length())+1)) - 1;
2178         shift = min(shift, maxshift);
2179         while (offset >= tk->cycle_interval) {
2180                 offset = logarithmic_accumulation(tk, offset, shift,
2181                                                         &clock_set);
2182                 if (offset < tk->cycle_interval<<shift)
2183                         shift--;
2184         }
2185
2186         /* Adjust the multiplier to correct NTP error */
2187         timekeeping_adjust(tk, offset);
2188
2189         /*
2190          * Finally, make sure that after the rounding
2191          * xtime_nsec isn't larger than NSEC_PER_SEC
2192          */
2193         clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
2194
2195         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2196         /*
2197          * Update the real timekeeper.
2198          *
2199          * We could avoid this memcpy by switching pointers, but that
2200          * requires changes to all other timekeeper usage sites as
2201          * well, i.e. move the timekeeper pointer getter into the
2202          * spinlocked/seqcount protected sections. And we trade this
2203          * memcpy under the tk_core.seq against one before we start
2204          * updating.
2205          */
2206         timekeeping_update(tk, clock_set);
2207         memcpy(real_tk, tk, sizeof(*tk));
2208         /* The memcpy must come last. Do not put anything here! */
2209         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2210 out:
2211         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2212         if (clock_set)
2213                 /* Have to call _delayed version, since in irq context*/
2214                 clock_was_set_delayed();
2215 }
2216
2217 /**
2218  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
2219  *
2220  */
2221 void update_wall_time(void)
2222 {
2223         timekeeping_advance(TK_ADV_TICK);
2224 }
2225
2226 /**
2227  * getboottime64 - Return the real time of system boot.
2228  * @ts:         pointer to the timespec64 to be set
2229  *
2230  * Returns the wall-time of boot in a timespec64.
2231  *
2232  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
2233  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
2234  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
2235  * you get the right time here).
2236  */
2237 void getboottime64(struct timespec64 *ts)
2238 {
2239         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2240         ktime_t t = ktime_sub(tk->offs_real, tk->offs_boot);
2241
2242         *ts = ktime_to_timespec64(t);
2243 }
2244 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime64);
2245
2246 void ktime_get_coarse_real_ts64(struct timespec64 *ts)
2247 {
2248         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2249         unsigned int seq;
2250
2251         do {
2252                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2253
2254                 *ts = tk_xtime(tk);
2255         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2256 }
2257 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_coarse_real_ts64);
2258
2259 void ktime_get_coarse_ts64(struct timespec64 *ts)
2260 {
2261         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2262         struct timespec64 now, mono;
2263         unsigned int seq;
2264
2265         do {
2266                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2267
2268                 now = tk_xtime(tk);
2269                 mono = tk->wall_to_monotonic;
2270         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2271
2272         set_normalized_timespec64(ts, now.tv_sec + mono.tv_sec,
2273                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
2274 }
2275 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_coarse_ts64);
2276
2277 /*
2278  * Must hold jiffies_lock
2279  */
2280 void do_timer(unsigned long ticks)
2281 {
2282         jiffies_64 += ticks;
2283         calc_global_load();
2284 }
2285
2286 /**
2287  * ktime_get_update_offsets_now - hrtimer helper
2288  * @cwsseq:     pointer to check and store the clock was set sequence number
2289  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
2290  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
2291  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
2292  *
2293  * Returns current monotonic time and updates the offsets if the
2294  * sequence number in @cwsseq and timekeeper.clock_was_set_seq are
2295  * different.
2296  *
2297  * Called from hrtimer_interrupt() or retrigger_next_event()
2298  */
2299 ktime_t ktime_get_update_offsets_now(unsigned int *cwsseq, ktime_t *offs_real,
2300                                      ktime_t *offs_boot, ktime_t *offs_tai)
2301 {
2302         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2303         unsigned int seq;
2304         ktime_t base;
2305         u64 nsecs;
2306
2307         do {
2308                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2309
2310                 base = tk->tkr_mono.base;
2311                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
2312                 base = ktime_add_ns(base, nsecs);
2313
2314                 if (*cwsseq != tk->clock_was_set_seq) {
2315                         *cwsseq = tk->clock_was_set_seq;
2316                         *offs_real = tk->offs_real;
2317                         *offs_boot = tk->offs_boot;
2318                         *offs_tai = tk->offs_tai;
2319                 }
2320
2321                 /* Handle leapsecond insertion adjustments */
2322                 if (unlikely(base >= tk->next_leap_ktime))
2323                         *offs_real = ktime_sub(tk->offs_real, ktime_set(1, 0));
2324
2325         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2326
2327         return base;
2328 }
2329
2330 /*
2331  * timekeeping_validate_timex - Ensures the timex is ok for use in do_adjtimex
2332  */
2333 static int timekeeping_validate_timex(const struct __kernel_timex *txc)
2334 {
2335         if (txc->modes & ADJ_ADJTIME) {
2336                 /* singleshot must not be used with any other mode bits */
2337                 if (!(txc->modes & ADJ_OFFSET_SINGLESHOT))
2338                         return -EINVAL;
2339                 if (!(txc->modes & ADJ_OFFSET_READONLY) &&
2340                     !capable(CAP_SYS_TIME))
2341                         return -EPERM;
2342         } else {
2343                 /* In order to modify anything, you gotta be super-user! */
2344                 if (txc->modes && !capable(CAP_SYS_TIME))
2345                         return -EPERM;
2346                 /*
2347                  * if the quartz is off by more than 10% then
2348                  * something is VERY wrong!
2349                  */
2350                 if (txc->modes & ADJ_TICK &&
2351                     (txc->tick <  900000/USER_HZ ||
2352                      txc->tick > 1100000/USER_HZ))
2353                         return -EINVAL;
2354         }
2355
2356         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
2357                 /* In order to inject time, you gotta be super-user! */
2358                 if (!capable(CAP_SYS_TIME))
2359                         return -EPERM;
2360
2361                 /*
2362                  * Validate if a timespec/timeval used to inject a time
2363                  * offset is valid.  Offsets can be postive or negative, so
2364                  * we don't check tv_sec. The value of the timeval/timespec
2365                  * is the sum of its fields,but *NOTE*:
2366                  * The field tv_usec/tv_nsec must always be non-negative and
2367                  * we can't have more nanoseconds/microseconds than a second.
2368                  */
2369                 if (txc->time.tv_usec < 0)
2370                         return -EINVAL;
2371
2372                 if (txc->modes & ADJ_NANO) {
2373                         if (txc->time.tv_usec >= NSEC_PER_SEC)
2374                                 return -EINVAL;
2375                 } else {
2376                         if (txc->time.tv_usec >= USEC_PER_SEC)
2377                                 return -EINVAL;
2378                 }
2379         }
2380
2381         /*
2382          * Check for potential multiplication overflows that can
2383          * only happen on 64-bit systems:
2384          */
2385         if ((txc->modes & ADJ_FREQUENCY) && (BITS_PER_LONG == 64)) {
2386                 if (LLONG_MIN / PPM_SCALE > txc->freq)
2387                         return -EINVAL;
2388                 if (LLONG_MAX / PPM_SCALE < txc->freq)
2389                         return -EINVAL;
2390         }
2391
2392         return 0;
2393 }
2394
2395
2396 /**
2397  * do_adjtimex() - Accessor function to NTP __do_adjtimex function
2398  */
2399 int do_adjtimex(struct __kernel_timex *txc)
2400 {
2401         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2402         struct audit_ntp_data ad;
2403         unsigned long flags;
2404         struct timespec64 ts;
2405         s32 orig_tai, tai;
2406         int ret;
2407
2408         /* Validate the data before disabling interrupts */
2409         ret = timekeeping_validate_timex(txc);
2410         if (ret)
2411                 return ret;
2412
2413         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
2414                 struct timespec64 delta;
2415                 delta.tv_sec  = txc->time.tv_sec;
2416                 delta.tv_nsec = txc->time.tv_usec;
2417                 if (!(txc->modes & ADJ_NANO))
2418                         delta.tv_nsec *= 1000;
2419                 ret = timekeeping_inject_offset(&delta);
2420                 if (ret)
2421                         return ret;
2422
2423                 audit_tk_injoffset(delta);
2424         }
2425
2426         audit_ntp_init(&ad);
2427
2428         ktime_get_real_ts64(&ts);
2429
2430         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2431         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2432
2433         orig_tai = tai = tk->tai_offset;
2434         ret = __do_adjtimex(txc, &ts, &tai, &ad);
2435
2436         if (tai != orig_tai) {
2437                 __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai);
2438                 timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
2439         }
2440         tk_update_leap_state(tk);
2441
2442         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2443         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2444
2445         audit_ntp_log(&ad);
2446
2447         /* Update the multiplier immediately if frequency was set directly */
2448         if (txc->modes & (ADJ_FREQUENCY | ADJ_TICK))
2449                 timekeeping_advance(TK_ADV_FREQ);
2450
2451         if (tai != orig_tai)
2452                 clock_was_set();
2453
2454         ntp_notify_cmos_timer();
2455
2456         return ret;
2457 }
2458
2459 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
2460 /**
2461  * hardpps() - Accessor function to NTP __hardpps function
2462  */
2463 void hardpps(const struct timespec64 *phase_ts, const struct timespec64 *raw_ts)
2464 {
2465         unsigned long flags;
2466
2467         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2468         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2469
2470         __hardpps(phase_ts, raw_ts);
2471
2472         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2473         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2474 }
2475 EXPORT_SYMBOL(hardpps);
2476 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */
2477
2478 /**
2479  * xtime_update() - advances the timekeeping infrastructure
2480  * @ticks:      number of ticks, that have elapsed since the last call.
2481  *
2482  * Must be called with interrupts disabled.
2483  */
2484 void xtime_update(unsigned long ticks)
2485 {
2486         raw_spin_lock(&jiffies_lock);
2487         write_seqcount_begin(&jiffies_seq);
2488         do_timer(ticks);
2489         write_seqcount_end(&jiffies_seq);
2490         raw_spin_unlock(&jiffies_lock);
2491         update_wall_time();
2492 }