blk-mq: Record nr_active_requests per queue for when using shared sbitmap
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / jiffies.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_JIFFIES_H
3 #define _LINUX_JIFFIES_H
4
5 #include <linux/cache.h>
6 #include <linux/math64.h>
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/types.h>
9 #include <linux/time.h>
10 #include <linux/timex.h>
11 #include <vdso/jiffies.h>
12 #include <asm/param.h>                  /* for HZ */
13 #include <generated/timeconst.h>
14
15 /*
16  * The following defines establish the engineering parameters of the PLL
17  * model. The HZ variable establishes the timer interrupt frequency, 100 Hz
18  * for the SunOS kernel, 256 Hz for the Ultrix kernel and 1024 Hz for the
19  * OSF/1 kernel. The SHIFT_HZ define expresses the same value as the
20  * nearest power of two in order to avoid hardware multiply operations.
21  */
22 #if HZ >= 12 && HZ < 24
23 # define SHIFT_HZ       4
24 #elif HZ >= 24 && HZ < 48
25 # define SHIFT_HZ       5
26 #elif HZ >= 48 && HZ < 96
27 # define SHIFT_HZ       6
28 #elif HZ >= 96 && HZ < 192
29 # define SHIFT_HZ       7
30 #elif HZ >= 192 && HZ < 384
31 # define SHIFT_HZ       8
32 #elif HZ >= 384 && HZ < 768
33 # define SHIFT_HZ       9
34 #elif HZ >= 768 && HZ < 1536
35 # define SHIFT_HZ       10
36 #elif HZ >= 1536 && HZ < 3072
37 # define SHIFT_HZ       11
38 #elif HZ >= 3072 && HZ < 6144
39 # define SHIFT_HZ       12
40 #elif HZ >= 6144 && HZ < 12288
41 # define SHIFT_HZ       13
42 #else
43 # error Invalid value of HZ.
44 #endif
45
46 /* Suppose we want to divide two numbers NOM and DEN: NOM/DEN, then we can
47  * improve accuracy by shifting LSH bits, hence calculating:
48  *     (NOM << LSH) / DEN
49  * This however means trouble for large NOM, because (NOM << LSH) may no
50  * longer fit in 32 bits. The following way of calculating this gives us
51  * some slack, under the following conditions:
52  *   - (NOM / DEN) fits in (32 - LSH) bits.
53  *   - (NOM % DEN) fits in (32 - LSH) bits.
54  */
55 #define SH_DIV(NOM,DEN,LSH) (   (((NOM) / (DEN)) << (LSH))              \
56                              + ((((NOM) % (DEN)) << (LSH)) + (DEN) / 2) / (DEN))
57
58 /* LATCH is used in the interval timer and ftape setup. */
59 #define LATCH ((CLOCK_TICK_RATE + HZ/2) / HZ)   /* For divider */
60
61 extern int register_refined_jiffies(long clock_tick_rate);
62
63 /* TICK_USEC is the time between ticks in usec assuming SHIFTED_HZ */
64 #define TICK_USEC ((USEC_PER_SEC + HZ/2) / HZ)
65
66 /* USER_TICK_USEC is the time between ticks in usec assuming fake USER_HZ */
67 #define USER_TICK_USEC ((1000000UL + USER_HZ/2) / USER_HZ)
68
69 #ifndef __jiffy_arch_data
70 #define __jiffy_arch_data
71 #endif
72
73 /*
74  * The 64-bit value is not atomic - you MUST NOT read it
75  * without sampling the sequence number in jiffies_lock.
76  * get_jiffies_64() will do this for you as appropriate.
77  */
78 extern u64 __cacheline_aligned_in_smp jiffies_64;
79 extern unsigned long volatile __cacheline_aligned_in_smp __jiffy_arch_data jiffies;
80
81 #if (BITS_PER_LONG < 64)
82 u64 get_jiffies_64(void);
83 #else
84 static inline u64 get_jiffies_64(void)
85 {
86         return (u64)jiffies;
87 }
88 #endif
89
90 /*
91  *      These inlines deal with timer wrapping correctly. You are 
92  *      strongly encouraged to use them
93  *      1. Because people otherwise forget
94  *      2. Because if the timer wrap changes in future you won't have to
95  *         alter your driver code.
96  *
97  * time_after(a,b) returns true if the time a is after time b.
98  *
99  * Do this with "<0" and ">=0" to only test the sign of the result. A
100  * good compiler would generate better code (and a really good compiler
101  * wouldn't care). Gcc is currently neither.
102  */
103 #define time_after(a,b)         \
104         (typecheck(unsigned long, a) && \
105          typecheck(unsigned long, b) && \
106          ((long)((b) - (a)) < 0))
107 #define time_before(a,b)        time_after(b,a)
108
109 #define time_after_eq(a,b)      \
110         (typecheck(unsigned long, a) && \
111          typecheck(unsigned long, b) && \
112          ((long)((a) - (b)) >= 0))
113 #define time_before_eq(a,b)     time_after_eq(b,a)
114
115 /*
116  * Calculate whether a is in the range of [b, c].
117  */
118 #define time_in_range(a,b,c) \
119         (time_after_eq(a,b) && \
120          time_before_eq(a,c))
121
122 /*
123  * Calculate whether a is in the range of [b, c).
124  */
125 #define time_in_range_open(a,b,c) \
126         (time_after_eq(a,b) && \
127          time_before(a,c))
128
129 /* Same as above, but does so with platform independent 64bit types.
130  * These must be used when utilizing jiffies_64 (i.e. return value of
131  * get_jiffies_64() */
132 #define time_after64(a,b)       \
133         (typecheck(__u64, a) && \
134          typecheck(__u64, b) && \
135          ((__s64)((b) - (a)) < 0))
136 #define time_before64(a,b)      time_after64(b,a)
137
138 #define time_after_eq64(a,b)    \
139         (typecheck(__u64, a) && \
140          typecheck(__u64, b) && \
141          ((__s64)((a) - (b)) >= 0))
142 #define time_before_eq64(a,b)   time_after_eq64(b,a)
143
144 #define time_in_range64(a, b, c) \
145         (time_after_eq64(a, b) && \
146          time_before_eq64(a, c))
147
148 /*
149  * These four macros compare jiffies and 'a' for convenience.
150  */
151
152 /* time_is_before_jiffies(a) return true if a is before jiffies */
153 #define time_is_before_jiffies(a) time_after(jiffies, a)
154 #define time_is_before_jiffies64(a) time_after64(get_jiffies_64(), a)
155
156 /* time_is_after_jiffies(a) return true if a is after jiffies */
157 #define time_is_after_jiffies(a) time_before(jiffies, a)
158 #define time_is_after_jiffies64(a) time_before64(get_jiffies_64(), a)
159
160 /* time_is_before_eq_jiffies(a) return true if a is before or equal to jiffies*/
161 #define time_is_before_eq_jiffies(a) time_after_eq(jiffies, a)
162 #define time_is_before_eq_jiffies64(a) time_after_eq64(get_jiffies_64(), a)
163
164 /* time_is_after_eq_jiffies(a) return true if a is after or equal to jiffies*/
165 #define time_is_after_eq_jiffies(a) time_before_eq(jiffies, a)
166 #define time_is_after_eq_jiffies64(a) time_before_eq64(get_jiffies_64(), a)
167
168 /*
169  * Have the 32 bit jiffies value wrap 5 minutes after boot
170  * so jiffies wrap bugs show up earlier.
171  */
172 #define INITIAL_JIFFIES ((unsigned long)(unsigned int) (-300*HZ))
173
174 /*
175  * Change timeval to jiffies, trying to avoid the
176  * most obvious overflows..
177  *
178  * And some not so obvious.
179  *
180  * Note that we don't want to return LONG_MAX, because
181  * for various timeout reasons we often end up having
182  * to wait "jiffies+1" in order to guarantee that we wait
183  * at _least_ "jiffies" - so "jiffies+1" had better still
184  * be positive.
185  */
186 #define MAX_JIFFY_OFFSET ((LONG_MAX >> 1)-1)
187
188 extern unsigned long preset_lpj;
189
190 /*
191  * We want to do realistic conversions of time so we need to use the same
192  * values the update wall clock code uses as the jiffies size.  This value
193  * is: TICK_NSEC (which is defined in timex.h).  This
194  * is a constant and is in nanoseconds.  We will use scaled math
195  * with a set of scales defined here as SEC_JIFFIE_SC,  USEC_JIFFIE_SC and
196  * NSEC_JIFFIE_SC.  Note that these defines contain nothing but
197  * constants and so are computed at compile time.  SHIFT_HZ (computed in
198  * timex.h) adjusts the scaling for different HZ values.
199
200  * Scaled math???  What is that?
201  *
202  * Scaled math is a way to do integer math on values that would,
203  * otherwise, either overflow, underflow, or cause undesired div
204  * instructions to appear in the execution path.  In short, we "scale"
205  * up the operands so they take more bits (more precision, less
206  * underflow), do the desired operation and then "scale" the result back
207  * by the same amount.  If we do the scaling by shifting we avoid the
208  * costly mpy and the dastardly div instructions.
209
210  * Suppose, for example, we want to convert from seconds to jiffies
211  * where jiffies is defined in nanoseconds as NSEC_PER_JIFFIE.  The
212  * simple math is: jiff = (sec * NSEC_PER_SEC) / NSEC_PER_JIFFIE; We
213  * observe that (NSEC_PER_SEC / NSEC_PER_JIFFIE) is a constant which we
214  * might calculate at compile time, however, the result will only have
215  * about 3-4 bits of precision (less for smaller values of HZ).
216  *
217  * So, we scale as follows:
218  * jiff = (sec) * (NSEC_PER_SEC / NSEC_PER_JIFFIE);
219  * jiff = ((sec) * ((NSEC_PER_SEC * SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE)) / SCALE;
220  * Then we make SCALE a power of two so:
221  * jiff = ((sec) * ((NSEC_PER_SEC << SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE)) >> SCALE;
222  * Now we define:
223  * #define SEC_CONV = ((NSEC_PER_SEC << SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE))
224  * jiff = (sec * SEC_CONV) >> SCALE;
225  *
226  * Often the math we use will expand beyond 32-bits so we tell C how to
227  * do this and pass the 64-bit result of the mpy through the ">> SCALE"
228  * which should take the result back to 32-bits.  We want this expansion
229  * to capture as much precision as possible.  At the same time we don't
230  * want to overflow so we pick the SCALE to avoid this.  In this file,
231  * that means using a different scale for each range of HZ values (as
232  * defined in timex.h).
233  *
234  * For those who want to know, gcc will give a 64-bit result from a "*"
235  * operator if the result is a long long AND at least one of the
236  * operands is cast to long long (usually just prior to the "*" so as
237  * not to confuse it into thinking it really has a 64-bit operand,
238  * which, buy the way, it can do, but it takes more code and at least 2
239  * mpys).
240
241  * We also need to be aware that one second in nanoseconds is only a
242  * couple of bits away from overflowing a 32-bit word, so we MUST use
243  * 64-bits to get the full range time in nanoseconds.
244
245  */
246
247 /*
248  * Here are the scales we will use.  One for seconds, nanoseconds and
249  * microseconds.
250  *
251  * Within the limits of cpp we do a rough cut at the SEC_JIFFIE_SC and
252  * check if the sign bit is set.  If not, we bump the shift count by 1.
253  * (Gets an extra bit of precision where we can use it.)
254  * We know it is set for HZ = 1024 and HZ = 100 not for 1000.
255  * Haven't tested others.
256
257  * Limits of cpp (for #if expressions) only long (no long long), but
258  * then we only need the most signicant bit.
259  */
260
261 #define SEC_JIFFIE_SC (31 - SHIFT_HZ)
262 #if !((((NSEC_PER_SEC << 2) / TICK_NSEC) << (SEC_JIFFIE_SC - 2)) & 0x80000000)
263 #undef SEC_JIFFIE_SC
264 #define SEC_JIFFIE_SC (32 - SHIFT_HZ)
265 #endif
266 #define NSEC_JIFFIE_SC (SEC_JIFFIE_SC + 29)
267 #define SEC_CONVERSION ((unsigned long)((((u64)NSEC_PER_SEC << SEC_JIFFIE_SC) +\
268                                 TICK_NSEC -1) / (u64)TICK_NSEC))
269
270 #define NSEC_CONVERSION ((unsigned long)((((u64)1 << NSEC_JIFFIE_SC) +\
271                                         TICK_NSEC -1) / (u64)TICK_NSEC))
272 /*
273  * The maximum jiffie value is (MAX_INT >> 1).  Here we translate that
274  * into seconds.  The 64-bit case will overflow if we are not careful,
275  * so use the messy SH_DIV macro to do it.  Still all constants.
276  */
277 #if BITS_PER_LONG < 64
278 # define MAX_SEC_IN_JIFFIES \
279         (long)((u64)((u64)MAX_JIFFY_OFFSET * TICK_NSEC) / NSEC_PER_SEC)
280 #else   /* take care of overflow on 64 bits machines */
281 # define MAX_SEC_IN_JIFFIES \
282         (SH_DIV((MAX_JIFFY_OFFSET >> SEC_JIFFIE_SC) * TICK_NSEC, NSEC_PER_SEC, 1) - 1)
283
284 #endif
285
286 /*
287  * Convert various time units to each other:
288  */
289 extern unsigned int jiffies_to_msecs(const unsigned long j);
290 extern unsigned int jiffies_to_usecs(const unsigned long j);
291
292 static inline u64 jiffies_to_nsecs(const unsigned long j)
293 {
294         return (u64)jiffies_to_usecs(j) * NSEC_PER_USEC;
295 }
296
297 extern u64 jiffies64_to_nsecs(u64 j);
298 extern u64 jiffies64_to_msecs(u64 j);
299
300 extern unsigned long __msecs_to_jiffies(const unsigned int m);
301 #if HZ <= MSEC_PER_SEC && !(MSEC_PER_SEC % HZ)
302 /*
303  * HZ is equal to or smaller than 1000, and 1000 is a nice round
304  * multiple of HZ, divide with the factor between them, but round
305  * upwards:
306  */
307 static inline unsigned long _msecs_to_jiffies(const unsigned int m)
308 {
309         return (m + (MSEC_PER_SEC / HZ) - 1) / (MSEC_PER_SEC / HZ);
310 }
311 #elif HZ > MSEC_PER_SEC && !(HZ % MSEC_PER_SEC)
312 /*
313  * HZ is larger than 1000, and HZ is a nice round multiple of 1000 -
314  * simply multiply with the factor between them.
315  *
316  * But first make sure the multiplication result cannot overflow:
317  */
318 static inline unsigned long _msecs_to_jiffies(const unsigned int m)
319 {
320         if (m > jiffies_to_msecs(MAX_JIFFY_OFFSET))
321                 return MAX_JIFFY_OFFSET;
322         return m * (HZ / MSEC_PER_SEC);
323 }
324 #else
325 /*
326  * Generic case - multiply, round and divide. But first check that if
327  * we are doing a net multiplication, that we wouldn't overflow:
328  */
329 static inline unsigned long _msecs_to_jiffies(const unsigned int m)
330 {
331         if (HZ > MSEC_PER_SEC && m > jiffies_to_msecs(MAX_JIFFY_OFFSET))
332                 return MAX_JIFFY_OFFSET;
333
334         return (MSEC_TO_HZ_MUL32 * m + MSEC_TO_HZ_ADJ32) >> MSEC_TO_HZ_SHR32;
335 }
336 #endif
337 /**
338  * msecs_to_jiffies: - convert milliseconds to jiffies
339  * @m:  time in milliseconds
340  *
341  * conversion is done as follows:
342  *
343  * - negative values mean 'infinite timeout' (MAX_JIFFY_OFFSET)
344  *
345  * - 'too large' values [that would result in larger than
346  *   MAX_JIFFY_OFFSET values] mean 'infinite timeout' too.
347  *
348  * - all other values are converted to jiffies by either multiplying
349  *   the input value by a factor or dividing it with a factor and
350  *   handling any 32-bit overflows.
351  *   for the details see __msecs_to_jiffies()
352  *
353  * msecs_to_jiffies() checks for the passed in value being a constant
354  * via __builtin_constant_p() allowing gcc to eliminate most of the
355  * code, __msecs_to_jiffies() is called if the value passed does not
356  * allow constant folding and the actual conversion must be done at
357  * runtime.
358  * the HZ range specific helpers _msecs_to_jiffies() are called both
359  * directly here and from __msecs_to_jiffies() in the case where
360  * constant folding is not possible.
361  */
362 static __always_inline unsigned long msecs_to_jiffies(const unsigned int m)
363 {
364         if (__builtin_constant_p(m)) {
365                 if ((int)m < 0)
366                         return MAX_JIFFY_OFFSET;
367                 return _msecs_to_jiffies(m);
368         } else {
369                 return __msecs_to_jiffies(m);
370         }
371 }
372
373 extern unsigned long __usecs_to_jiffies(const unsigned int u);
374 #if !(USEC_PER_SEC % HZ)
375 static inline unsigned long _usecs_to_jiffies(const unsigned int u)
376 {
377         return (u + (USEC_PER_SEC / HZ) - 1) / (USEC_PER_SEC / HZ);
378 }
379 #else
380 static inline unsigned long _usecs_to_jiffies(const unsigned int u)
381 {
382         return (USEC_TO_HZ_MUL32 * u + USEC_TO_HZ_ADJ32)
383                 >> USEC_TO_HZ_SHR32;
384 }
385 #endif
386
387 /**
388  * usecs_to_jiffies: - convert microseconds to jiffies
389  * @u:  time in microseconds
390  *
391  * conversion is done as follows:
392  *
393  * - 'too large' values [that would result in larger than
394  *   MAX_JIFFY_OFFSET values] mean 'infinite timeout' too.
395  *
396  * - all other values are converted to jiffies by either multiplying
397  *   the input value by a factor or dividing it with a factor and
398  *   handling any 32-bit overflows as for msecs_to_jiffies.
399  *
400  * usecs_to_jiffies() checks for the passed in value being a constant
401  * via __builtin_constant_p() allowing gcc to eliminate most of the
402  * code, __usecs_to_jiffies() is called if the value passed does not
403  * allow constant folding and the actual conversion must be done at
404  * runtime.
405  * the HZ range specific helpers _usecs_to_jiffies() are called both
406  * directly here and from __msecs_to_jiffies() in the case where
407  * constant folding is not possible.
408  */
409 static __always_inline unsigned long usecs_to_jiffies(const unsigned int u)
410 {
411         if (__builtin_constant_p(u)) {
412                 if (u > jiffies_to_usecs(MAX_JIFFY_OFFSET))
413                         return MAX_JIFFY_OFFSET;
414                 return _usecs_to_jiffies(u);
415         } else {
416                 return __usecs_to_jiffies(u);
417         }
418 }
419
420 extern unsigned long timespec64_to_jiffies(const struct timespec64 *value);
421 extern void jiffies_to_timespec64(const unsigned long jiffies,
422                                   struct timespec64 *value);
423 extern clock_t jiffies_to_clock_t(unsigned long x);
424 static inline clock_t jiffies_delta_to_clock_t(long delta)
425 {
426         return jiffies_to_clock_t(max(0L, delta));
427 }
428
429 static inline unsigned int jiffies_delta_to_msecs(long delta)
430 {
431         return jiffies_to_msecs(max(0L, delta));
432 }
433
434 extern unsigned long clock_t_to_jiffies(unsigned long x);
435 extern u64 jiffies_64_to_clock_t(u64 x);
436 extern u64 nsec_to_clock_t(u64 x);
437 extern u64 nsecs_to_jiffies64(u64 n);
438 extern unsigned long nsecs_to_jiffies(u64 n);
439
440 #define TIMESTAMP_SIZE  30
441
442 #endif