GNU Linux-libre 5.10.217-gnu1
[releases.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/timex.h>
21 #include <linux/tick.h>
22 #include <linux/stop_machine.h>
23 #include <linux/pvclock_gtod.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/audit.h>
26 #include <linux/random.h>
27
28 #include "tick-internal.h"
29 #include "ntp_internal.h"
30 #include "timekeeping_internal.h"
31
32 #define TK_CLEAR_NTP            (1 << 0)
33 #define TK_MIRROR               (1 << 1)
34 #define TK_CLOCK_WAS_SET        (1 << 2)
35
36 enum timekeeping_adv_mode {
37         /* Update timekeeper when a tick has passed */
38         TK_ADV_TICK,
39
40         /* Update timekeeper on a direct frequency change */
41         TK_ADV_FREQ
42 };
43
44 DEFINE_RAW_SPINLOCK(timekeeper_lock);
45
46 /*
47  * The most important data for readout fits into a single 64 byte
48  * cache line.
49  */
50 static struct {
51         seqcount_raw_spinlock_t seq;
52         struct timekeeper       timekeeper;
53 } tk_core ____cacheline_aligned = {
54         .seq = SEQCNT_RAW_SPINLOCK_ZERO(tk_core.seq, &timekeeper_lock),
55 };
56
57 static struct timekeeper shadow_timekeeper;
58
59 /* flag for if timekeeping is suspended */
60 int __read_mostly timekeeping_suspended;
61
62 /**
63  * struct tk_fast - NMI safe timekeeper
64  * @seq:        Sequence counter for protecting updates. The lowest bit
65  *              is the index for the tk_read_base array
66  * @base:       tk_read_base array. Access is indexed by the lowest bit of
67  *              @seq.
68  *
69  * See @update_fast_timekeeper() below.
70  */
71 struct tk_fast {
72         seqcount_latch_t        seq;
73         struct tk_read_base     base[2];
74 };
75
76 /* Suspend-time cycles value for halted fast timekeeper. */
77 static u64 cycles_at_suspend;
78
79 static u64 dummy_clock_read(struct clocksource *cs)
80 {
81         if (timekeeping_suspended)
82                 return cycles_at_suspend;
83         return local_clock();
84 }
85
86 static struct clocksource dummy_clock = {
87         .read = dummy_clock_read,
88 };
89
90 /*
91  * Boot time initialization which allows local_clock() to be utilized
92  * during early boot when clocksources are not available. local_clock()
93  * returns nanoseconds already so no conversion is required, hence mult=1
94  * and shift=0. When the first proper clocksource is installed then
95  * the fast time keepers are updated with the correct values.
96  */
97 #define FAST_TK_INIT                                            \
98         {                                                       \
99                 .clock          = &dummy_clock,                 \
100                 .mask           = CLOCKSOURCE_MASK(64),         \
101                 .mult           = 1,                            \
102                 .shift          = 0,                            \
103         }
104
105 static struct tk_fast tk_fast_mono ____cacheline_aligned = {
106         .seq     = SEQCNT_LATCH_ZERO(tk_fast_mono.seq),
107         .base[0] = FAST_TK_INIT,
108         .base[1] = FAST_TK_INIT,
109 };
110
111 static struct tk_fast tk_fast_raw  ____cacheline_aligned = {
112         .seq     = SEQCNT_LATCH_ZERO(tk_fast_raw.seq),
113         .base[0] = FAST_TK_INIT,
114         .base[1] = FAST_TK_INIT,
115 };
116
117 static inline void tk_normalize_xtime(struct timekeeper *tk)
118 {
119         while (tk->tkr_mono.xtime_nsec >= ((u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift)) {
120                 tk->tkr_mono.xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift;
121                 tk->xtime_sec++;
122         }
123         while (tk->tkr_raw.xtime_nsec >= ((u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift)) {
124                 tk->tkr_raw.xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift;
125                 tk->raw_sec++;
126         }
127 }
128
129 static inline struct timespec64 tk_xtime(const struct timekeeper *tk)
130 {
131         struct timespec64 ts;
132
133         ts.tv_sec = tk->xtime_sec;
134         ts.tv_nsec = (long)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift);
135         return ts;
136 }
137
138 static void tk_set_xtime(struct timekeeper *tk, const struct timespec64 *ts)
139 {
140         tk->xtime_sec = ts->tv_sec;
141         tk->tkr_mono.xtime_nsec = (u64)ts->tv_nsec << tk->tkr_mono.shift;
142 }
143
144 static void tk_xtime_add(struct timekeeper *tk, const struct timespec64 *ts)
145 {
146         tk->xtime_sec += ts->tv_sec;
147         tk->tkr_mono.xtime_nsec += (u64)ts->tv_nsec << tk->tkr_mono.shift;
148         tk_normalize_xtime(tk);
149 }
150
151 static void tk_set_wall_to_mono(struct timekeeper *tk, struct timespec64 wtm)
152 {
153         struct timespec64 tmp;
154
155         /*
156          * Verify consistency of: offset_real = -wall_to_monotonic
157          * before modifying anything
158          */
159         set_normalized_timespec64(&tmp, -tk->wall_to_monotonic.tv_sec,
160                                         -tk->wall_to_monotonic.tv_nsec);
161         WARN_ON_ONCE(tk->offs_real != timespec64_to_ktime(tmp));
162         tk->wall_to_monotonic = wtm;
163         set_normalized_timespec64(&tmp, -wtm.tv_sec, -wtm.tv_nsec);
164         tk->offs_real = timespec64_to_ktime(tmp);
165         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tk->tai_offset, 0));
166 }
167
168 static inline void tk_update_sleep_time(struct timekeeper *tk, ktime_t delta)
169 {
170         tk->offs_boot = ktime_add(tk->offs_boot, delta);
171         /*
172          * Timespec representation for VDSO update to avoid 64bit division
173          * on every update.
174          */
175         tk->monotonic_to_boot = ktime_to_timespec64(tk->offs_boot);
176 }
177
178 /*
179  * tk_clock_read - atomic clocksource read() helper
180  *
181  * This helper is necessary to use in the read paths because, while the
182  * seqcount ensures we don't return a bad value while structures are updated,
183  * it doesn't protect from potential crashes. There is the possibility that
184  * the tkr's clocksource may change between the read reference, and the
185  * clock reference passed to the read function.  This can cause crashes if
186  * the wrong clocksource is passed to the wrong read function.
187  * This isn't necessary to use when holding the timekeeper_lock or doing
188  * a read of the fast-timekeeper tkrs (which is protected by its own locking
189  * and update logic).
190  */
191 static inline u64 tk_clock_read(const struct tk_read_base *tkr)
192 {
193         struct clocksource *clock = READ_ONCE(tkr->clock);
194
195         return clock->read(clock);
196 }
197
198 #ifdef CONFIG_DEBUG_TIMEKEEPING
199 #define WARNING_FREQ (HZ*300) /* 5 minute rate-limiting */
200
201 static void timekeeping_check_update(struct timekeeper *tk, u64 offset)
202 {
203
204         u64 max_cycles = tk->tkr_mono.clock->max_cycles;
205         const char *name = tk->tkr_mono.clock->name;
206
207         if (offset > max_cycles) {
208                 printk_deferred("WARNING: timekeeping: Cycle offset (%lld) is larger than allowed by the '%s' clock's max_cycles value (%lld): time overflow danger\n",
209                                 offset, name, max_cycles);
210                 printk_deferred("         timekeeping: Your kernel is sick, but tries to cope by capping time updates\n");
211         } else {
212                 if (offset > (max_cycles >> 1)) {
213                         printk_deferred("INFO: timekeeping: Cycle offset (%lld) is larger than the '%s' clock's 50%% safety margin (%lld)\n",
214                                         offset, name, max_cycles >> 1);
215                         printk_deferred("      timekeeping: Your kernel is still fine, but is feeling a bit nervous\n");
216                 }
217         }
218
219         if (tk->underflow_seen) {
220                 if (jiffies - tk->last_warning > WARNING_FREQ) {
221                         printk_deferred("WARNING: Underflow in clocksource '%s' observed, time update ignored.\n", name);
222                         printk_deferred("         Please report this, consider using a different clocksource, if possible.\n");
223                         printk_deferred("         Your kernel is probably still fine.\n");
224                         tk->last_warning = jiffies;
225                 }
226                 tk->underflow_seen = 0;
227         }
228
229         if (tk->overflow_seen) {
230                 if (jiffies - tk->last_warning > WARNING_FREQ) {
231                         printk_deferred("WARNING: Overflow in clocksource '%s' observed, time update capped.\n", name);
232                         printk_deferred("         Please report this, consider using a different clocksource, if possible.\n");
233                         printk_deferred("         Your kernel is probably still fine.\n");
234                         tk->last_warning = jiffies;
235                 }
236                 tk->overflow_seen = 0;
237         }
238 }
239
240 static inline u64 timekeeping_get_delta(const struct tk_read_base *tkr)
241 {
242         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
243         u64 now, last, mask, max, delta;
244         unsigned int seq;
245
246         /*
247          * Since we're called holding a seqcount, the data may shift
248          * under us while we're doing the calculation. This can cause
249          * false positives, since we'd note a problem but throw the
250          * results away. So nest another seqcount here to atomically
251          * grab the points we are checking with.
252          */
253         do {
254                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
255                 now = tk_clock_read(tkr);
256                 last = tkr->cycle_last;
257                 mask = tkr->mask;
258                 max = tkr->clock->max_cycles;
259         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
260
261         delta = clocksource_delta(now, last, mask);
262
263         /*
264          * Try to catch underflows by checking if we are seeing small
265          * mask-relative negative values.
266          */
267         if (unlikely((~delta & mask) < (mask >> 3))) {
268                 tk->underflow_seen = 1;
269                 delta = 0;
270         }
271
272         /* Cap delta value to the max_cycles values to avoid mult overflows */
273         if (unlikely(delta > max)) {
274                 tk->overflow_seen = 1;
275                 delta = tkr->clock->max_cycles;
276         }
277
278         return delta;
279 }
280 #else
281 static inline void timekeeping_check_update(struct timekeeper *tk, u64 offset)
282 {
283 }
284 static inline u64 timekeeping_get_delta(const struct tk_read_base *tkr)
285 {
286         u64 cycle_now, delta;
287
288         /* read clocksource */
289         cycle_now = tk_clock_read(tkr);
290
291         /* calculate the delta since the last update_wall_time */
292         delta = clocksource_delta(cycle_now, tkr->cycle_last, tkr->mask);
293
294         return delta;
295 }
296 #endif
297
298 /**
299  * tk_setup_internals - Set up internals to use clocksource clock.
300  *
301  * @tk:         The target timekeeper to setup.
302  * @clock:              Pointer to clocksource.
303  *
304  * Calculates a fixed cycle/nsec interval for a given clocksource/adjustment
305  * pair and interval request.
306  *
307  * Unless you're the timekeeping code, you should not be using this!
308  */
309 static void tk_setup_internals(struct timekeeper *tk, struct clocksource *clock)
310 {
311         u64 interval;
312         u64 tmp, ntpinterval;
313         struct clocksource *old_clock;
314
315         ++tk->cs_was_changed_seq;
316         old_clock = tk->tkr_mono.clock;
317         tk->tkr_mono.clock = clock;
318         tk->tkr_mono.mask = clock->mask;
319         tk->tkr_mono.cycle_last = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
320
321         tk->tkr_raw.clock = clock;
322         tk->tkr_raw.mask = clock->mask;
323         tk->tkr_raw.cycle_last = tk->tkr_mono.cycle_last;
324
325         /* Do the ns -> cycle conversion first, using original mult */
326         tmp = NTP_INTERVAL_LENGTH;
327         tmp <<= clock->shift;
328         ntpinterval = tmp;
329         tmp += clock->mult/2;
330         do_div(tmp, clock->mult);
331         if (tmp == 0)
332                 tmp = 1;
333
334         interval = (u64) tmp;
335         tk->cycle_interval = interval;
336
337         /* Go back from cycles -> shifted ns */
338         tk->xtime_interval = interval * clock->mult;
339         tk->xtime_remainder = ntpinterval - tk->xtime_interval;
340         tk->raw_interval = interval * clock->mult;
341
342          /* if changing clocks, convert xtime_nsec shift units */
343         if (old_clock) {
344                 int shift_change = clock->shift - old_clock->shift;
345                 if (shift_change < 0) {
346                         tk->tkr_mono.xtime_nsec >>= -shift_change;
347                         tk->tkr_raw.xtime_nsec >>= -shift_change;
348                 } else {
349                         tk->tkr_mono.xtime_nsec <<= shift_change;
350                         tk->tkr_raw.xtime_nsec <<= shift_change;
351                 }
352         }
353
354         tk->tkr_mono.shift = clock->shift;
355         tk->tkr_raw.shift = clock->shift;
356
357         tk->ntp_error = 0;
358         tk->ntp_error_shift = NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift;
359         tk->ntp_tick = ntpinterval << tk->ntp_error_shift;
360
361         /*
362          * The timekeeper keeps its own mult values for the currently
363          * active clocksource. These value will be adjusted via NTP
364          * to counteract clock drifting.
365          */
366         tk->tkr_mono.mult = clock->mult;
367         tk->tkr_raw.mult = clock->mult;
368         tk->ntp_err_mult = 0;
369         tk->skip_second_overflow = 0;
370 }
371
372 /* Timekeeper helper functions. */
373
374 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
375 static u32 default_arch_gettimeoffset(void) { return 0; }
376 u32 (*arch_gettimeoffset)(void) = default_arch_gettimeoffset;
377 #else
378 static inline u32 arch_gettimeoffset(void) { return 0; }
379 #endif
380
381 static inline u64 timekeeping_delta_to_ns(const struct tk_read_base *tkr, u64 delta)
382 {
383         u64 nsec;
384
385         nsec = delta * tkr->mult + tkr->xtime_nsec;
386         nsec >>= tkr->shift;
387
388         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
389         return nsec + arch_gettimeoffset();
390 }
391
392 static inline u64 timekeeping_get_ns(const struct tk_read_base *tkr)
393 {
394         u64 delta;
395
396         delta = timekeeping_get_delta(tkr);
397         return timekeeping_delta_to_ns(tkr, delta);
398 }
399
400 static inline u64 timekeeping_cycles_to_ns(const struct tk_read_base *tkr, u64 cycles)
401 {
402         u64 delta;
403
404         /* calculate the delta since the last update_wall_time */
405         delta = clocksource_delta(cycles, tkr->cycle_last, tkr->mask);
406         return timekeeping_delta_to_ns(tkr, delta);
407 }
408
409 /**
410  * update_fast_timekeeper - Update the fast and NMI safe monotonic timekeeper.
411  * @tkr: Timekeeping readout base from which we take the update
412  *
413  * We want to use this from any context including NMI and tracing /
414  * instrumenting the timekeeping code itself.
415  *
416  * Employ the latch technique; see @raw_write_seqcount_latch.
417  *
418  * So if a NMI hits the update of base[0] then it will use base[1]
419  * which is still consistent. In the worst case this can result is a
420  * slightly wrong timestamp (a few nanoseconds). See
421  * @ktime_get_mono_fast_ns.
422  */
423 static void update_fast_timekeeper(const struct tk_read_base *tkr,
424                                    struct tk_fast *tkf)
425 {
426         struct tk_read_base *base = tkf->base;
427
428         /* Force readers off to base[1] */
429         raw_write_seqcount_latch(&tkf->seq);
430
431         /* Update base[0] */
432         memcpy(base, tkr, sizeof(*base));
433
434         /* Force readers back to base[0] */
435         raw_write_seqcount_latch(&tkf->seq);
436
437         /* Update base[1] */
438         memcpy(base + 1, base, sizeof(*base));
439 }
440
441 /**
442  * ktime_get_mono_fast_ns - Fast NMI safe access to clock monotonic
443  *
444  * This timestamp is not guaranteed to be monotonic across an update.
445  * The timestamp is calculated by:
446  *
447  *      now = base_mono + clock_delta * slope
448  *
449  * So if the update lowers the slope, readers who are forced to the
450  * not yet updated second array are still using the old steeper slope.
451  *
452  * tmono
453  * ^
454  * |    o  n
455  * |   o n
456  * |  u
457  * | o
458  * |o
459  * |12345678---> reader order
460  *
461  * o = old slope
462  * u = update
463  * n = new slope
464  *
465  * So reader 6 will observe time going backwards versus reader 5.
466  *
467  * While other CPUs are likely to be able observe that, the only way
468  * for a CPU local observation is when an NMI hits in the middle of
469  * the update. Timestamps taken from that NMI context might be ahead
470  * of the following timestamps. Callers need to be aware of that and
471  * deal with it.
472  */
473 static __always_inline u64 __ktime_get_fast_ns(struct tk_fast *tkf)
474 {
475         struct tk_read_base *tkr;
476         unsigned int seq;
477         u64 now;
478
479         do {
480                 seq = raw_read_seqcount_latch(&tkf->seq);
481                 tkr = tkf->base + (seq & 0x01);
482                 now = ktime_to_ns(tkr->base);
483
484                 now += timekeeping_delta_to_ns(tkr,
485                                 clocksource_delta(
486                                         tk_clock_read(tkr),
487                                         tkr->cycle_last,
488                                         tkr->mask));
489         } while (read_seqcount_latch_retry(&tkf->seq, seq));
490
491         return now;
492 }
493
494 u64 ktime_get_mono_fast_ns(void)
495 {
496         return __ktime_get_fast_ns(&tk_fast_mono);
497 }
498 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_mono_fast_ns);
499
500 u64 ktime_get_raw_fast_ns(void)
501 {
502         return __ktime_get_fast_ns(&tk_fast_raw);
503 }
504 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_raw_fast_ns);
505
506 /**
507  * ktime_get_boot_fast_ns - NMI safe and fast access to boot clock.
508  *
509  * To keep it NMI safe since we're accessing from tracing, we're not using a
510  * separate timekeeper with updates to monotonic clock and boot offset
511  * protected with seqcounts. This has the following minor side effects:
512  *
513  * (1) Its possible that a timestamp be taken after the boot offset is updated
514  * but before the timekeeper is updated. If this happens, the new boot offset
515  * is added to the old timekeeping making the clock appear to update slightly
516  * earlier:
517  *    CPU 0                                        CPU 1
518  *    timekeeping_inject_sleeptime64()
519  *    __timekeeping_inject_sleeptime(tk, delta);
520  *                                                 timestamp();
521  *    timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP...);
522  *
523  * (2) On 32-bit systems, the 64-bit boot offset (tk->offs_boot) may be
524  * partially updated.  Since the tk->offs_boot update is a rare event, this
525  * should be a rare occurrence which postprocessing should be able to handle.
526  */
527 u64 notrace ktime_get_boot_fast_ns(void)
528 {
529         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
530
531         return (ktime_get_mono_fast_ns() + ktime_to_ns(tk->offs_boot));
532 }
533 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_boot_fast_ns);
534
535 /*
536  * See comment for __ktime_get_fast_ns() vs. timestamp ordering
537  */
538 static __always_inline u64 __ktime_get_real_fast(struct tk_fast *tkf, u64 *mono)
539 {
540         struct tk_read_base *tkr;
541         u64 basem, baser, delta;
542         unsigned int seq;
543
544         do {
545                 seq = raw_read_seqcount_latch(&tkf->seq);
546                 tkr = tkf->base + (seq & 0x01);
547                 basem = ktime_to_ns(tkr->base);
548                 baser = ktime_to_ns(tkr->base_real);
549
550                 delta = timekeeping_delta_to_ns(tkr,
551                                 clocksource_delta(tk_clock_read(tkr),
552                                 tkr->cycle_last, tkr->mask));
553         } while (read_seqcount_latch_retry(&tkf->seq, seq));
554
555         if (mono)
556                 *mono = basem + delta;
557         return baser + delta;
558 }
559
560 /**
561  * ktime_get_real_fast_ns: - NMI safe and fast access to clock realtime.
562  */
563 u64 ktime_get_real_fast_ns(void)
564 {
565         return __ktime_get_real_fast(&tk_fast_mono, NULL);
566 }
567 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real_fast_ns);
568
569 /**
570  * ktime_get_fast_timestamps: - NMI safe timestamps
571  * @snapshot:   Pointer to timestamp storage
572  *
573  * Stores clock monotonic, boottime and realtime timestamps.
574  *
575  * Boot time is a racy access on 32bit systems if the sleep time injection
576  * happens late during resume and not in timekeeping_resume(). That could
577  * be avoided by expanding struct tk_read_base with boot offset for 32bit
578  * and adding more overhead to the update. As this is a hard to observe
579  * once per resume event which can be filtered with reasonable effort using
580  * the accurate mono/real timestamps, it's probably not worth the trouble.
581  *
582  * Aside of that it might be possible on 32 and 64 bit to observe the
583  * following when the sleep time injection happens late:
584  *
585  * CPU 0                                CPU 1
586  * timekeeping_resume()
587  * ktime_get_fast_timestamps()
588  *      mono, real = __ktime_get_real_fast()
589  *                                      inject_sleep_time()
590  *                                         update boot offset
591  *      boot = mono + bootoffset;
592  *
593  * That means that boot time already has the sleep time adjustment, but
594  * real time does not. On the next readout both are in sync again.
595  *
596  * Preventing this for 64bit is not really feasible without destroying the
597  * careful cache layout of the timekeeper because the sequence count and
598  * struct tk_read_base would then need two cache lines instead of one.
599  *
600  * Access to the time keeper clock source is disabled accross the innermost
601  * steps of suspend/resume. The accessors still work, but the timestamps
602  * are frozen until time keeping is resumed which happens very early.
603  *
604  * For regular suspend/resume there is no observable difference vs. sched
605  * clock, but it might affect some of the nasty low level debug printks.
606  *
607  * OTOH, access to sched clock is not guaranteed accross suspend/resume on
608  * all systems either so it depends on the hardware in use.
609  *
610  * If that turns out to be a real problem then this could be mitigated by
611  * using sched clock in a similar way as during early boot. But it's not as
612  * trivial as on early boot because it needs some careful protection
613  * against the clock monotonic timestamp jumping backwards on resume.
614  */
615 void ktime_get_fast_timestamps(struct ktime_timestamps *snapshot)
616 {
617         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
618
619         snapshot->real = __ktime_get_real_fast(&tk_fast_mono, &snapshot->mono);
620         snapshot->boot = snapshot->mono + ktime_to_ns(data_race(tk->offs_boot));
621 }
622
623 /**
624  * halt_fast_timekeeper - Prevent fast timekeeper from accessing clocksource.
625  * @tk: Timekeeper to snapshot.
626  *
627  * It generally is unsafe to access the clocksource after timekeeping has been
628  * suspended, so take a snapshot of the readout base of @tk and use it as the
629  * fast timekeeper's readout base while suspended.  It will return the same
630  * number of cycles every time until timekeeping is resumed at which time the
631  * proper readout base for the fast timekeeper will be restored automatically.
632  */
633 static void halt_fast_timekeeper(const struct timekeeper *tk)
634 {
635         static struct tk_read_base tkr_dummy;
636         const struct tk_read_base *tkr = &tk->tkr_mono;
637
638         memcpy(&tkr_dummy, tkr, sizeof(tkr_dummy));
639         cycles_at_suspend = tk_clock_read(tkr);
640         tkr_dummy.clock = &dummy_clock;
641         tkr_dummy.base_real = tkr->base + tk->offs_real;
642         update_fast_timekeeper(&tkr_dummy, &tk_fast_mono);
643
644         tkr = &tk->tkr_raw;
645         memcpy(&tkr_dummy, tkr, sizeof(tkr_dummy));
646         tkr_dummy.clock = &dummy_clock;
647         update_fast_timekeeper(&tkr_dummy, &tk_fast_raw);
648 }
649
650 static RAW_NOTIFIER_HEAD(pvclock_gtod_chain);
651
652 static void update_pvclock_gtod(struct timekeeper *tk, bool was_set)
653 {
654         raw_notifier_call_chain(&pvclock_gtod_chain, was_set, tk);
655 }
656
657 /**
658  * pvclock_gtod_register_notifier - register a pvclock timedata update listener
659  */
660 int pvclock_gtod_register_notifier(struct notifier_block *nb)
661 {
662         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
663         unsigned long flags;
664         int ret;
665
666         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
667         ret = raw_notifier_chain_register(&pvclock_gtod_chain, nb);
668         update_pvclock_gtod(tk, true);
669         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
670
671         return ret;
672 }
673 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_register_notifier);
674
675 /**
676  * pvclock_gtod_unregister_notifier - unregister a pvclock
677  * timedata update listener
678  */
679 int pvclock_gtod_unregister_notifier(struct notifier_block *nb)
680 {
681         unsigned long flags;
682         int ret;
683
684         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
685         ret = raw_notifier_chain_unregister(&pvclock_gtod_chain, nb);
686         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
687
688         return ret;
689 }
690 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_unregister_notifier);
691
692 /*
693  * tk_update_leap_state - helper to update the next_leap_ktime
694  */
695 static inline void tk_update_leap_state(struct timekeeper *tk)
696 {
697         tk->next_leap_ktime = ntp_get_next_leap();
698         if (tk->next_leap_ktime != KTIME_MAX)
699                 /* Convert to monotonic time */
700                 tk->next_leap_ktime = ktime_sub(tk->next_leap_ktime, tk->offs_real);
701 }
702
703 /*
704  * Update the ktime_t based scalar nsec members of the timekeeper
705  */
706 static inline void tk_update_ktime_data(struct timekeeper *tk)
707 {
708         u64 seconds;
709         u32 nsec;
710
711         /*
712          * The xtime based monotonic readout is:
713          *      nsec = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec + now();
714          * The ktime based monotonic readout is:
715          *      nsec = base_mono + now();
716          * ==> base_mono = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec
717          */
718         seconds = (u64)(tk->xtime_sec + tk->wall_to_monotonic.tv_sec);
719         nsec = (u32) tk->wall_to_monotonic.tv_nsec;
720         tk->tkr_mono.base = ns_to_ktime(seconds * NSEC_PER_SEC + nsec);
721
722         /*
723          * The sum of the nanoseconds portions of xtime and
724          * wall_to_monotonic can be greater/equal one second. Take
725          * this into account before updating tk->ktime_sec.
726          */
727         nsec += (u32)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift);
728         if (nsec >= NSEC_PER_SEC)
729                 seconds++;
730         tk->ktime_sec = seconds;
731
732         /* Update the monotonic raw base */
733         tk->tkr_raw.base = ns_to_ktime(tk->raw_sec * NSEC_PER_SEC);
734 }
735
736 /* must hold timekeeper_lock */
737 static void timekeeping_update(struct timekeeper *tk, unsigned int action)
738 {
739         if (action & TK_CLEAR_NTP) {
740                 tk->ntp_error = 0;
741                 ntp_clear();
742         }
743
744         tk_update_leap_state(tk);
745         tk_update_ktime_data(tk);
746
747         update_vsyscall(tk);
748         update_pvclock_gtod(tk, action & TK_CLOCK_WAS_SET);
749
750         tk->tkr_mono.base_real = tk->tkr_mono.base + tk->offs_real;
751         update_fast_timekeeper(&tk->tkr_mono, &tk_fast_mono);
752         update_fast_timekeeper(&tk->tkr_raw,  &tk_fast_raw);
753
754         if (action & TK_CLOCK_WAS_SET)
755                 tk->clock_was_set_seq++;
756         /*
757          * The mirroring of the data to the shadow-timekeeper needs
758          * to happen last here to ensure we don't over-write the
759          * timekeeper structure on the next update with stale data
760          */
761         if (action & TK_MIRROR)
762                 memcpy(&shadow_timekeeper, &tk_core.timekeeper,
763                        sizeof(tk_core.timekeeper));
764 }
765
766 /**
767  * timekeeping_forward_now - update clock to the current time
768  *
769  * Forward the current clock to update its state since the last call to
770  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
771  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
772  */
773 static void timekeeping_forward_now(struct timekeeper *tk)
774 {
775         u64 cycle_now, delta;
776
777         cycle_now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
778         delta = clocksource_delta(cycle_now, tk->tkr_mono.cycle_last, tk->tkr_mono.mask);
779         tk->tkr_mono.cycle_last = cycle_now;
780         tk->tkr_raw.cycle_last  = cycle_now;
781
782         tk->tkr_mono.xtime_nsec += delta * tk->tkr_mono.mult;
783
784         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
785         tk->tkr_mono.xtime_nsec += (u64)arch_gettimeoffset() << tk->tkr_mono.shift;
786
787
788         tk->tkr_raw.xtime_nsec += delta * tk->tkr_raw.mult;
789
790         /* If arch requires, add in get_arch_timeoffset() */
791         tk->tkr_raw.xtime_nsec += (u64)arch_gettimeoffset() << tk->tkr_raw.shift;
792
793         tk_normalize_xtime(tk);
794 }
795
796 /**
797  * ktime_get_real_ts64 - Returns the time of day in a timespec64.
798  * @ts:         pointer to the timespec to be set
799  *
800  * Returns the time of day in a timespec64 (WARN if suspended).
801  */
802 void ktime_get_real_ts64(struct timespec64 *ts)
803 {
804         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
805         unsigned int seq;
806         u64 nsecs;
807
808         WARN_ON(timekeeping_suspended);
809
810         do {
811                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
812
813                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
814                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
815
816         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
817
818         ts->tv_nsec = 0;
819         timespec64_add_ns(ts, nsecs);
820 }
821 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_real_ts64);
822
823 ktime_t ktime_get(void)
824 {
825         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
826         unsigned int seq;
827         ktime_t base;
828         u64 nsecs;
829
830         WARN_ON(timekeeping_suspended);
831
832         do {
833                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
834                 base = tk->tkr_mono.base;
835                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
836
837         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
838
839         return ktime_add_ns(base, nsecs);
840 }
841 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
842
843 u32 ktime_get_resolution_ns(void)
844 {
845         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
846         unsigned int seq;
847         u32 nsecs;
848
849         WARN_ON(timekeeping_suspended);
850
851         do {
852                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
853                 nsecs = tk->tkr_mono.mult >> tk->tkr_mono.shift;
854         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
855
856         return nsecs;
857 }
858 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_resolution_ns);
859
860 static ktime_t *offsets[TK_OFFS_MAX] = {
861         [TK_OFFS_REAL]  = &tk_core.timekeeper.offs_real,
862         [TK_OFFS_BOOT]  = &tk_core.timekeeper.offs_boot,
863         [TK_OFFS_TAI]   = &tk_core.timekeeper.offs_tai,
864 };
865
866 ktime_t ktime_get_with_offset(enum tk_offsets offs)
867 {
868         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
869         unsigned int seq;
870         ktime_t base, *offset = offsets[offs];
871         u64 nsecs;
872
873         WARN_ON(timekeeping_suspended);
874
875         do {
876                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
877                 base = ktime_add(tk->tkr_mono.base, *offset);
878                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
879
880         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
881
882         return ktime_add_ns(base, nsecs);
883
884 }
885 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_with_offset);
886
887 ktime_t ktime_get_coarse_with_offset(enum tk_offsets offs)
888 {
889         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
890         unsigned int seq;
891         ktime_t base, *offset = offsets[offs];
892         u64 nsecs;
893
894         WARN_ON(timekeeping_suspended);
895
896         do {
897                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
898                 base = ktime_add(tk->tkr_mono.base, *offset);
899                 nsecs = tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift;
900
901         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
902
903         return ktime_add_ns(base, nsecs);
904 }
905 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_coarse_with_offset);
906
907 /**
908  * ktime_mono_to_any() - convert mononotic time to any other time
909  * @tmono:      time to convert.
910  * @offs:       which offset to use
911  */
912 ktime_t ktime_mono_to_any(ktime_t tmono, enum tk_offsets offs)
913 {
914         ktime_t *offset = offsets[offs];
915         unsigned int seq;
916         ktime_t tconv;
917
918         do {
919                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
920                 tconv = ktime_add(tmono, *offset);
921         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
922
923         return tconv;
924 }
925 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_mono_to_any);
926
927 /**
928  * ktime_get_raw - Returns the raw monotonic time in ktime_t format
929  */
930 ktime_t ktime_get_raw(void)
931 {
932         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
933         unsigned int seq;
934         ktime_t base;
935         u64 nsecs;
936
937         do {
938                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
939                 base = tk->tkr_raw.base;
940                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_raw);
941
942         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
943
944         return ktime_add_ns(base, nsecs);
945 }
946 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_raw);
947
948 /**
949  * ktime_get_ts64 - get the monotonic clock in timespec64 format
950  * @ts:         pointer to timespec variable
951  *
952  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
953  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
954  * in normalized timespec64 format in the variable pointed to by @ts.
955  */
956 void ktime_get_ts64(struct timespec64 *ts)
957 {
958         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
959         struct timespec64 tomono;
960         unsigned int seq;
961         u64 nsec;
962
963         WARN_ON(timekeeping_suspended);
964
965         do {
966                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
967                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
968                 nsec = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
969                 tomono = tk->wall_to_monotonic;
970
971         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
972
973         ts->tv_sec += tomono.tv_sec;
974         ts->tv_nsec = 0;
975         timespec64_add_ns(ts, nsec + tomono.tv_nsec);
976 }
977 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts64);
978
979 /**
980  * ktime_get_seconds - Get the seconds portion of CLOCK_MONOTONIC
981  *
982  * Returns the seconds portion of CLOCK_MONOTONIC with a single non
983  * serialized read. tk->ktime_sec is of type 'unsigned long' so this
984  * works on both 32 and 64 bit systems. On 32 bit systems the readout
985  * covers ~136 years of uptime which should be enough to prevent
986  * premature wrap arounds.
987  */
988 time64_t ktime_get_seconds(void)
989 {
990         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
991
992         WARN_ON(timekeeping_suspended);
993         return tk->ktime_sec;
994 }
995 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_seconds);
996
997 /**
998  * ktime_get_real_seconds - Get the seconds portion of CLOCK_REALTIME
999  *
1000  * Returns the wall clock seconds since 1970. This replaces the
1001  * get_seconds() interface which is not y2038 safe on 32bit systems.
1002  *
1003  * For 64bit systems the fast access to tk->xtime_sec is preserved. On
1004  * 32bit systems the access must be protected with the sequence
1005  * counter to provide "atomic" access to the 64bit tk->xtime_sec
1006  * value.
1007  */
1008 time64_t ktime_get_real_seconds(void)
1009 {
1010         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1011         time64_t seconds;
1012         unsigned int seq;
1013
1014         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1015                 return tk->xtime_sec;
1016
1017         do {
1018                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1019                 seconds = tk->xtime_sec;
1020
1021         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1022
1023         return seconds;
1024 }
1025 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real_seconds);
1026
1027 /**
1028  * __ktime_get_real_seconds - The same as ktime_get_real_seconds
1029  * but without the sequence counter protect. This internal function
1030  * is called just when timekeeping lock is already held.
1031  */
1032 noinstr time64_t __ktime_get_real_seconds(void)
1033 {
1034         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1035
1036         return tk->xtime_sec;
1037 }
1038
1039 /**
1040  * ktime_get_snapshot - snapshots the realtime/monotonic raw clocks with counter
1041  * @systime_snapshot:   pointer to struct receiving the system time snapshot
1042  */
1043 void ktime_get_snapshot(struct system_time_snapshot *systime_snapshot)
1044 {
1045         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1046         unsigned int seq;
1047         ktime_t base_raw;
1048         ktime_t base_real;
1049         u64 nsec_raw;
1050         u64 nsec_real;
1051         u64 now;
1052
1053         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
1054
1055         do {
1056                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1057                 now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1058                 systime_snapshot->cs_was_changed_seq = tk->cs_was_changed_seq;
1059                 systime_snapshot->clock_was_set_seq = tk->clock_was_set_seq;
1060                 base_real = ktime_add(tk->tkr_mono.base,
1061                                       tk_core.timekeeper.offs_real);
1062                 base_raw = tk->tkr_raw.base;
1063                 nsec_real = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_mono, now);
1064                 nsec_raw  = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_raw, now);
1065         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1066
1067         systime_snapshot->cycles = now;
1068         systime_snapshot->real = ktime_add_ns(base_real, nsec_real);
1069         systime_snapshot->raw = ktime_add_ns(base_raw, nsec_raw);
1070 }
1071 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_snapshot);
1072
1073 /* Scale base by mult/div checking for overflow */
1074 static int scale64_check_overflow(u64 mult, u64 div, u64 *base)
1075 {
1076         u64 tmp, rem;
1077
1078         tmp = div64_u64_rem(*base, div, &rem);
1079
1080         if (((int)sizeof(u64)*8 - fls64(mult) < fls64(tmp)) ||
1081             ((int)sizeof(u64)*8 - fls64(mult) < fls64(rem)))
1082                 return -EOVERFLOW;
1083         tmp *= mult;
1084
1085         rem = div64_u64(rem * mult, div);
1086         *base = tmp + rem;
1087         return 0;
1088 }
1089
1090 /**
1091  * adjust_historical_crosststamp - adjust crosstimestamp previous to current interval
1092  * @history:                    Snapshot representing start of history
1093  * @partial_history_cycles:     Cycle offset into history (fractional part)
1094  * @total_history_cycles:       Total history length in cycles
1095  * @discontinuity:              True indicates clock was set on history period
1096  * @ts:                         Cross timestamp that should be adjusted using
1097  *      partial/total ratio
1098  *
1099  * Helper function used by get_device_system_crosststamp() to correct the
1100  * crosstimestamp corresponding to the start of the current interval to the
1101  * system counter value (timestamp point) provided by the driver. The
1102  * total_history_* quantities are the total history starting at the provided
1103  * reference point and ending at the start of the current interval. The cycle
1104  * count between the driver timestamp point and the start of the current
1105  * interval is partial_history_cycles.
1106  */
1107 static int adjust_historical_crosststamp(struct system_time_snapshot *history,
1108                                          u64 partial_history_cycles,
1109                                          u64 total_history_cycles,
1110                                          bool discontinuity,
1111                                          struct system_device_crosststamp *ts)
1112 {
1113         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1114         u64 corr_raw, corr_real;
1115         bool interp_forward;
1116         int ret;
1117
1118         if (total_history_cycles == 0 || partial_history_cycles == 0)
1119                 return 0;
1120
1121         /* Interpolate shortest distance from beginning or end of history */
1122         interp_forward = partial_history_cycles > total_history_cycles / 2;
1123         partial_history_cycles = interp_forward ?
1124                 total_history_cycles - partial_history_cycles :
1125                 partial_history_cycles;
1126
1127         /*
1128          * Scale the monotonic raw time delta by:
1129          *      partial_history_cycles / total_history_cycles
1130          */
1131         corr_raw = (u64)ktime_to_ns(
1132                 ktime_sub(ts->sys_monoraw, history->raw));
1133         ret = scale64_check_overflow(partial_history_cycles,
1134                                      total_history_cycles, &corr_raw);
1135         if (ret)
1136                 return ret;
1137
1138         /*
1139          * If there is a discontinuity in the history, scale monotonic raw
1140          *      correction by:
1141          *      mult(real)/mult(raw) yielding the realtime correction
1142          * Otherwise, calculate the realtime correction similar to monotonic
1143          *      raw calculation
1144          */
1145         if (discontinuity) {
1146                 corr_real = mul_u64_u32_div
1147                         (corr_raw, tk->tkr_mono.mult, tk->tkr_raw.mult);
1148         } else {
1149                 corr_real = (u64)ktime_to_ns(
1150                         ktime_sub(ts->sys_realtime, history->real));
1151                 ret = scale64_check_overflow(partial_history_cycles,
1152                                              total_history_cycles, &corr_real);
1153                 if (ret)
1154                         return ret;
1155         }
1156
1157         /* Fixup monotonic raw and real time time values */
1158         if (interp_forward) {
1159                 ts->sys_monoraw = ktime_add_ns(history->raw, corr_raw);
1160                 ts->sys_realtime = ktime_add_ns(history->real, corr_real);
1161         } else {
1162                 ts->sys_monoraw = ktime_sub_ns(ts->sys_monoraw, corr_raw);
1163                 ts->sys_realtime = ktime_sub_ns(ts->sys_realtime, corr_real);
1164         }
1165
1166         return 0;
1167 }
1168
1169 /*
1170  * timestamp_in_interval - true if ts is chronologically in [start, end]
1171  *
1172  * True if ts occurs chronologically at or after start, and before or at end.
1173  */
1174 static bool timestamp_in_interval(u64 start, u64 end, u64 ts)
1175 {
1176         if (ts >= start && ts <= end)
1177                 return true;
1178         if (start > end && (ts >= start || ts <= end))
1179                 return true;
1180         return false;
1181 }
1182
1183 /**
1184  * get_device_system_crosststamp - Synchronously capture system/device timestamp
1185  * @get_time_fn:        Callback to get simultaneous device time and
1186  *      system counter from the device driver
1187  * @ctx:                Context passed to get_time_fn()
1188  * @history_begin:      Historical reference point used to interpolate system
1189  *      time when counter provided by the driver is before the current interval
1190  * @xtstamp:            Receives simultaneously captured system and device time
1191  *
1192  * Reads a timestamp from a device and correlates it to system time
1193  */
1194 int get_device_system_crosststamp(int (*get_time_fn)
1195                                   (ktime_t *device_time,
1196                                    struct system_counterval_t *sys_counterval,
1197                                    void *ctx),
1198                                   void *ctx,
1199                                   struct system_time_snapshot *history_begin,
1200                                   struct system_device_crosststamp *xtstamp)
1201 {
1202         struct system_counterval_t system_counterval;
1203         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1204         u64 cycles, now, interval_start;
1205         unsigned int clock_was_set_seq = 0;
1206         ktime_t base_real, base_raw;
1207         u64 nsec_real, nsec_raw;
1208         u8 cs_was_changed_seq;
1209         unsigned int seq;
1210         bool do_interp;
1211         int ret;
1212
1213         do {
1214                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1215                 /*
1216                  * Try to synchronously capture device time and a system
1217                  * counter value calling back into the device driver
1218                  */
1219                 ret = get_time_fn(&xtstamp->device, &system_counterval, ctx);
1220                 if (ret)
1221                         return ret;
1222
1223                 /*
1224                  * Verify that the clocksource associated with the captured
1225                  * system counter value is the same as the currently installed
1226                  * timekeeper clocksource
1227                  */
1228                 if (tk->tkr_mono.clock != system_counterval.cs)
1229                         return -ENODEV;
1230                 cycles = system_counterval.cycles;
1231
1232                 /*
1233                  * Check whether the system counter value provided by the
1234                  * device driver is on the current timekeeping interval.
1235                  */
1236                 now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1237                 interval_start = tk->tkr_mono.cycle_last;
1238                 if (!timestamp_in_interval(interval_start, now, cycles)) {
1239                         clock_was_set_seq = tk->clock_was_set_seq;
1240                         cs_was_changed_seq = tk->cs_was_changed_seq;
1241                         cycles = interval_start;
1242                         do_interp = true;
1243                 } else {
1244                         do_interp = false;
1245                 }
1246
1247                 base_real = ktime_add(tk->tkr_mono.base,
1248                                       tk_core.timekeeper.offs_real);
1249                 base_raw = tk->tkr_raw.base;
1250
1251                 nsec_real = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_mono, cycles);
1252                 nsec_raw = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_raw, cycles);
1253         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1254
1255         xtstamp->sys_realtime = ktime_add_ns(base_real, nsec_real);
1256         xtstamp->sys_monoraw = ktime_add_ns(base_raw, nsec_raw);
1257
1258         /*
1259          * Interpolate if necessary, adjusting back from the start of the
1260          * current interval
1261          */
1262         if (do_interp) {
1263                 u64 partial_history_cycles, total_history_cycles;
1264                 bool discontinuity;
1265
1266                 /*
1267                  * Check that the counter value is not before the provided
1268                  * history reference and that the history doesn't cross a
1269                  * clocksource change
1270                  */
1271                 if (!history_begin ||
1272                     !timestamp_in_interval(history_begin->cycles,
1273                                            cycles, system_counterval.cycles) ||
1274                     history_begin->cs_was_changed_seq != cs_was_changed_seq)
1275                         return -EINVAL;
1276                 partial_history_cycles = cycles - system_counterval.cycles;
1277                 total_history_cycles = cycles - history_begin->cycles;
1278                 discontinuity =
1279                         history_begin->clock_was_set_seq != clock_was_set_seq;
1280
1281                 ret = adjust_historical_crosststamp(history_begin,
1282                                                     partial_history_cycles,
1283                                                     total_history_cycles,
1284                                                     discontinuity, xtstamp);
1285                 if (ret)
1286                         return ret;
1287         }
1288
1289         return 0;
1290 }
1291 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_device_system_crosststamp);
1292
1293 /**
1294  * do_settimeofday64 - Sets the time of day.
1295  * @ts:     pointer to the timespec64 variable containing the new time
1296  *
1297  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
1298  */
1299 int do_settimeofday64(const struct timespec64 *ts)
1300 {
1301         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1302         struct timespec64 ts_delta, xt;
1303         unsigned long flags;
1304         int ret = 0;
1305
1306         if (!timespec64_valid_settod(ts))
1307                 return -EINVAL;
1308
1309         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1310         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1311
1312         timekeeping_forward_now(tk);
1313
1314         xt = tk_xtime(tk);
1315         ts_delta = timespec64_sub(*ts, xt);
1316
1317         if (timespec64_compare(&tk->wall_to_monotonic, &ts_delta) > 0) {
1318                 ret = -EINVAL;
1319                 goto out;
1320         }
1321
1322         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts_delta));
1323
1324         tk_set_xtime(tk, ts);
1325 out:
1326         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1327
1328         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1329         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1330
1331         /* signal hrtimers about time change */
1332         clock_was_set();
1333
1334         if (!ret) {
1335                 audit_tk_injoffset(ts_delta);
1336                 add_device_randomness(ts, sizeof(*ts));
1337         }
1338
1339         return ret;
1340 }
1341 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday64);
1342
1343 /**
1344  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
1345  * @tv:         pointer to the timespec variable containing the offset
1346  *
1347  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
1348  */
1349 static int timekeeping_inject_offset(const struct timespec64 *ts)
1350 {
1351         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1352         unsigned long flags;
1353         struct timespec64 tmp;
1354         int ret = 0;
1355
1356         if (ts->tv_nsec < 0 || ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
1357                 return -EINVAL;
1358
1359         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1360         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1361
1362         timekeeping_forward_now(tk);
1363
1364         /* Make sure the proposed value is valid */
1365         tmp = timespec64_add(tk_xtime(tk), *ts);
1366         if (timespec64_compare(&tk->wall_to_monotonic, ts) > 0 ||
1367             !timespec64_valid_settod(&tmp)) {
1368                 ret = -EINVAL;
1369                 goto error;
1370         }
1371
1372         tk_xtime_add(tk, ts);
1373         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *ts));
1374
1375 error: /* even if we error out, we forwarded the time, so call update */
1376         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1377
1378         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1379         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1380
1381         /* signal hrtimers about time change */
1382         clock_was_set();
1383
1384         return ret;
1385 }
1386
1387 /*
1388  * Indicates if there is an offset between the system clock and the hardware
1389  * clock/persistent clock/rtc.
1390  */
1391 int persistent_clock_is_local;
1392
1393 /*
1394  * Adjust the time obtained from the CMOS to be UTC time instead of
1395  * local time.
1396  *
1397  * This is ugly, but preferable to the alternatives.  Otherwise we
1398  * would either need to write a program to do it in /etc/rc (and risk
1399  * confusion if the program gets run more than once; it would also be
1400  * hard to make the program warp the clock precisely n hours)  or
1401  * compile in the timezone information into the kernel.  Bad, bad....
1402  *
1403  *                                              - TYT, 1992-01-01
1404  *
1405  * The best thing to do is to keep the CMOS clock in universal time (UTC)
1406  * as real UNIX machines always do it. This avoids all headaches about
1407  * daylight saving times and warping kernel clocks.
1408  */
1409 void timekeeping_warp_clock(void)
1410 {
1411         if (sys_tz.tz_minuteswest != 0) {
1412                 struct timespec64 adjust;
1413
1414                 persistent_clock_is_local = 1;
1415                 adjust.tv_sec = sys_tz.tz_minuteswest * 60;
1416                 adjust.tv_nsec = 0;
1417                 timekeeping_inject_offset(&adjust);
1418         }
1419 }
1420
1421 /**
1422  * __timekeeping_set_tai_offset - Sets the TAI offset from UTC and monotonic
1423  *
1424  */
1425 static void __timekeeping_set_tai_offset(struct timekeeper *tk, s32 tai_offset)
1426 {
1427         tk->tai_offset = tai_offset;
1428         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tai_offset, 0));
1429 }
1430
1431 /**
1432  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
1433  *
1434  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
1435  */
1436 static int change_clocksource(void *data)
1437 {
1438         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1439         struct clocksource *new, *old;
1440         unsigned long flags;
1441
1442         new = (struct clocksource *) data;
1443
1444         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1445         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1446
1447         timekeeping_forward_now(tk);
1448         /*
1449          * If the cs is in module, get a module reference. Succeeds
1450          * for built-in code (owner == NULL) as well.
1451          */
1452         if (try_module_get(new->owner)) {
1453                 if (!new->enable || new->enable(new) == 0) {
1454                         old = tk->tkr_mono.clock;
1455                         tk_setup_internals(tk, new);
1456                         if (old->disable)
1457                                 old->disable(old);
1458                         module_put(old->owner);
1459                 } else {
1460                         module_put(new->owner);
1461                 }
1462         }
1463         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1464
1465         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1466         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1467
1468         return 0;
1469 }
1470
1471 /**
1472  * timekeeping_notify - Install a new clock source
1473  * @clock:              pointer to the clock source
1474  *
1475  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
1476  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
1477  */
1478 int timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
1479 {
1480         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1481
1482         if (tk->tkr_mono.clock == clock)
1483                 return 0;
1484         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
1485         tick_clock_notify();
1486         return tk->tkr_mono.clock == clock ? 0 : -1;
1487 }
1488
1489 /**
1490  * ktime_get_raw_ts64 - Returns the raw monotonic time in a timespec
1491  * @ts:         pointer to the timespec64 to be set
1492  *
1493  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
1494  */
1495 void ktime_get_raw_ts64(struct timespec64 *ts)
1496 {
1497         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1498         unsigned int seq;
1499         u64 nsecs;
1500
1501         do {
1502                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1503                 ts->tv_sec = tk->raw_sec;
1504                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_raw);
1505
1506         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1507
1508         ts->tv_nsec = 0;
1509         timespec64_add_ns(ts, nsecs);
1510 }
1511 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_raw_ts64);
1512
1513
1514 /**
1515  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
1516  */
1517 int timekeeping_valid_for_hres(void)
1518 {
1519         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1520         unsigned int seq;
1521         int ret;
1522
1523         do {
1524                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1525
1526                 ret = tk->tkr_mono.clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
1527
1528         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1529
1530         return ret;
1531 }
1532
1533 /**
1534  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
1535  */
1536 u64 timekeeping_max_deferment(void)
1537 {
1538         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1539         unsigned int seq;
1540         u64 ret;
1541
1542         do {
1543                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1544
1545                 ret = tk->tkr_mono.clock->max_idle_ns;
1546
1547         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1548
1549         return ret;
1550 }
1551
1552 /**
1553  * read_persistent_clock64 -  Return time from the persistent clock.
1554  *
1555  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
1556  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
1557  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
1558  *
1559  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
1560  */
1561 void __weak read_persistent_clock64(struct timespec64 *ts)
1562 {
1563         ts->tv_sec = 0;
1564         ts->tv_nsec = 0;
1565 }
1566
1567 /**
1568  * read_persistent_wall_and_boot_offset - Read persistent clock, and also offset
1569  *                                        from the boot.
1570  *
1571  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
1572  * wall_time    - current time as returned by persistent clock
1573  * boot_offset  - offset that is defined as wall_time - boot_time
1574  * The default function calculates offset based on the current value of
1575  * local_clock(). This way architectures that support sched_clock() but don't
1576  * support dedicated boot time clock will provide the best estimate of the
1577  * boot time.
1578  */
1579 void __weak __init
1580 read_persistent_wall_and_boot_offset(struct timespec64 *wall_time,
1581                                      struct timespec64 *boot_offset)
1582 {
1583         read_persistent_clock64(wall_time);
1584         *boot_offset = ns_to_timespec64(local_clock());
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Flag reflecting whether timekeeping_resume() has injected sleeptime.
1589  *
1590  * The flag starts of false and is only set when a suspend reaches
1591  * timekeeping_suspend(), timekeeping_resume() sets it to false when the
1592  * timekeeper clocksource is not stopping across suspend and has been
1593  * used to update sleep time. If the timekeeper clocksource has stopped
1594  * then the flag stays true and is used by the RTC resume code to decide
1595  * whether sleeptime must be injected and if so the flag gets false then.
1596  *
1597  * If a suspend fails before reaching timekeeping_resume() then the flag
1598  * stays false and prevents erroneous sleeptime injection.
1599  */
1600 static bool suspend_timing_needed;
1601
1602 /* Flag for if there is a persistent clock on this platform */
1603 static bool persistent_clock_exists;
1604
1605 /*
1606  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
1607  */
1608 void __init timekeeping_init(void)
1609 {
1610         struct timespec64 wall_time, boot_offset, wall_to_mono;
1611         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1612         struct clocksource *clock;
1613         unsigned long flags;
1614
1615         read_persistent_wall_and_boot_offset(&wall_time, &boot_offset);
1616         if (timespec64_valid_settod(&wall_time) &&
1617             timespec64_to_ns(&wall_time) > 0) {
1618                 persistent_clock_exists = true;
1619         } else if (timespec64_to_ns(&wall_time) != 0) {
1620                 pr_warn("Persistent clock returned invalid value");
1621                 wall_time = (struct timespec64){0};
1622         }
1623
1624         if (timespec64_compare(&wall_time, &boot_offset) < 0)
1625                 boot_offset = (struct timespec64){0};
1626
1627         /*
1628          * We want set wall_to_mono, so the following is true:
1629          * wall time + wall_to_mono = boot time
1630          */
1631         wall_to_mono = timespec64_sub(boot_offset, wall_time);
1632
1633         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1634         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1635         ntp_init();
1636
1637         clock = clocksource_default_clock();
1638         if (clock->enable)
1639                 clock->enable(clock);
1640         tk_setup_internals(tk, clock);
1641
1642         tk_set_xtime(tk, &wall_time);
1643         tk->raw_sec = 0;
1644
1645         tk_set_wall_to_mono(tk, wall_to_mono);
1646
1647         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1648
1649         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1650         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1651 }
1652
1653 /* time in seconds when suspend began for persistent clock */
1654 static struct timespec64 timekeeping_suspend_time;
1655
1656 /**
1657  * __timekeeping_inject_sleeptime - Internal function to add sleep interval
1658  * @delta: pointer to a timespec delta value
1659  *
1660  * Takes a timespec offset measuring a suspend interval and properly
1661  * adds the sleep offset to the timekeeping variables.
1662  */
1663 static void __timekeeping_inject_sleeptime(struct timekeeper *tk,
1664                                            const struct timespec64 *delta)
1665 {
1666         if (!timespec64_valid_strict(delta)) {
1667                 printk_deferred(KERN_WARNING
1668                                 "__timekeeping_inject_sleeptime: Invalid "
1669                                 "sleep delta value!\n");
1670                 return;
1671         }
1672         tk_xtime_add(tk, delta);
1673         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *delta));
1674         tk_update_sleep_time(tk, timespec64_to_ktime(*delta));
1675         tk_debug_account_sleep_time(delta);
1676 }
1677
1678 #if defined(CONFIG_PM_SLEEP) && defined(CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE)
1679 /**
1680  * We have three kinds of time sources to use for sleep time
1681  * injection, the preference order is:
1682  * 1) non-stop clocksource
1683  * 2) persistent clock (ie: RTC accessible when irqs are off)
1684  * 3) RTC
1685  *
1686  * 1) and 2) are used by timekeeping, 3) by RTC subsystem.
1687  * If system has neither 1) nor 2), 3) will be used finally.
1688  *
1689  *
1690  * If timekeeping has injected sleeptime via either 1) or 2),
1691  * 3) becomes needless, so in this case we don't need to call
1692  * rtc_resume(), and this is what timekeeping_rtc_skipresume()
1693  * means.
1694  */
1695 bool timekeeping_rtc_skipresume(void)
1696 {
1697         return !suspend_timing_needed;
1698 }
1699
1700 /**
1701  * 1) can be determined whether to use or not only when doing
1702  * timekeeping_resume() which is invoked after rtc_suspend(),
1703  * so we can't skip rtc_suspend() surely if system has 1).
1704  *
1705  * But if system has 2), 2) will definitely be used, so in this
1706  * case we don't need to call rtc_suspend(), and this is what
1707  * timekeeping_rtc_skipsuspend() means.
1708  */
1709 bool timekeeping_rtc_skipsuspend(void)
1710 {
1711         return persistent_clock_exists;
1712 }
1713
1714 /**
1715  * timekeeping_inject_sleeptime64 - Adds suspend interval to timeekeeping values
1716  * @delta: pointer to a timespec64 delta value
1717  *
1718  * This hook is for architectures that cannot support read_persistent_clock64
1719  * because their RTC/persistent clock is only accessible when irqs are enabled.
1720  * and also don't have an effective nonstop clocksource.
1721  *
1722  * This function should only be called by rtc_resume(), and allows
1723  * a suspend offset to be injected into the timekeeping values.
1724  */
1725 void timekeeping_inject_sleeptime64(const struct timespec64 *delta)
1726 {
1727         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1728         unsigned long flags;
1729
1730         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1731         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1732
1733         suspend_timing_needed = false;
1734
1735         timekeeping_forward_now(tk);
1736
1737         __timekeeping_inject_sleeptime(tk, delta);
1738
1739         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1740
1741         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1742         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1743
1744         /* signal hrtimers about time change */
1745         clock_was_set();
1746 }
1747 #endif
1748
1749 /**
1750  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
1751  */
1752 void timekeeping_resume(void)
1753 {
1754         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1755         struct clocksource *clock = tk->tkr_mono.clock;
1756         unsigned long flags;
1757         struct timespec64 ts_new, ts_delta;
1758         u64 cycle_now, nsec;
1759         bool inject_sleeptime = false;
1760
1761         read_persistent_clock64(&ts_new);
1762
1763         clockevents_resume();
1764         clocksource_resume();
1765
1766         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1767         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1768
1769         /*
1770          * After system resumes, we need to calculate the suspended time and
1771          * compensate it for the OS time. There are 3 sources that could be
1772          * used: Nonstop clocksource during suspend, persistent clock and rtc
1773          * device.
1774          *
1775          * One specific platform may have 1 or 2 or all of them, and the
1776          * preference will be:
1777          *      suspend-nonstop clocksource -> persistent clock -> rtc
1778          * The less preferred source will only be tried if there is no better
1779          * usable source. The rtc part is handled separately in rtc core code.
1780          */
1781         cycle_now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1782         nsec = clocksource_stop_suspend_timing(clock, cycle_now);
1783         if (nsec > 0) {
1784                 ts_delta = ns_to_timespec64(nsec);
1785                 inject_sleeptime = true;
1786         } else if (timespec64_compare(&ts_new, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
1787                 ts_delta = timespec64_sub(ts_new, timekeeping_suspend_time);
1788                 inject_sleeptime = true;
1789         }
1790
1791         if (inject_sleeptime) {
1792                 suspend_timing_needed = false;
1793                 __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &ts_delta);
1794         }
1795
1796         /* Re-base the last cycle value */
1797         tk->tkr_mono.cycle_last = cycle_now;
1798         tk->tkr_raw.cycle_last  = cycle_now;
1799
1800         tk->ntp_error = 0;
1801         timekeeping_suspended = 0;
1802         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1803         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1804         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1805
1806         touch_softlockup_watchdog();
1807
1808         tick_resume();
1809         hrtimers_resume();
1810 }
1811
1812 int timekeeping_suspend(void)
1813 {
1814         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1815         unsigned long flags;
1816         struct timespec64               delta, delta_delta;
1817         static struct timespec64        old_delta;
1818         struct clocksource *curr_clock;
1819         u64 cycle_now;
1820
1821         read_persistent_clock64(&timekeeping_suspend_time);
1822
1823         /*
1824          * On some systems the persistent_clock can not be detected at
1825          * timekeeping_init by its return value, so if we see a valid
1826          * value returned, update the persistent_clock_exists flag.
1827          */
1828         if (timekeeping_suspend_time.tv_sec || timekeeping_suspend_time.tv_nsec)
1829                 persistent_clock_exists = true;
1830
1831         suspend_timing_needed = true;
1832
1833         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1834         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1835         timekeeping_forward_now(tk);
1836         timekeeping_suspended = 1;
1837
1838         /*
1839          * Since we've called forward_now, cycle_last stores the value
1840          * just read from the current clocksource. Save this to potentially
1841          * use in suspend timing.
1842          */
1843         curr_clock = tk->tkr_mono.clock;
1844         cycle_now = tk->tkr_mono.cycle_last;
1845         clocksource_start_suspend_timing(curr_clock, cycle_now);
1846
1847         if (persistent_clock_exists) {
1848                 /*
1849                  * To avoid drift caused by repeated suspend/resumes,
1850                  * which each can add ~1 second drift error,
1851                  * try to compensate so the difference in system time
1852                  * and persistent_clock time stays close to constant.
1853                  */
1854                 delta = timespec64_sub(tk_xtime(tk), timekeeping_suspend_time);
1855                 delta_delta = timespec64_sub(delta, old_delta);
1856                 if (abs(delta_delta.tv_sec) >= 2) {
1857                         /*
1858                          * if delta_delta is too large, assume time correction
1859                          * has occurred and set old_delta to the current delta.
1860                          */
1861                         old_delta = delta;
1862                 } else {
1863                         /* Otherwise try to adjust old_system to compensate */
1864                         timekeeping_suspend_time =
1865                                 timespec64_add(timekeeping_suspend_time, delta_delta);
1866                 }
1867         }
1868
1869         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
1870         halt_fast_timekeeper(tk);
1871         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1872         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1873
1874         tick_suspend();
1875         clocksource_suspend();
1876         clockevents_suspend();
1877
1878         return 0;
1879 }
1880
1881 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
1882 static struct syscore_ops timekeeping_syscore_ops = {
1883         .resume         = timekeeping_resume,
1884         .suspend        = timekeeping_suspend,
1885 };
1886
1887 static int __init timekeeping_init_ops(void)
1888 {
1889         register_syscore_ops(&timekeeping_syscore_ops);
1890         return 0;
1891 }
1892 device_initcall(timekeeping_init_ops);
1893
1894 /*
1895  * Apply a multiplier adjustment to the timekeeper
1896  */
1897 static __always_inline void timekeeping_apply_adjustment(struct timekeeper *tk,
1898                                                          s64 offset,
1899                                                          s32 mult_adj)
1900 {
1901         s64 interval = tk->cycle_interval;
1902
1903         if (mult_adj == 0) {
1904                 return;
1905         } else if (mult_adj == -1) {
1906                 interval = -interval;
1907                 offset = -offset;
1908         } else if (mult_adj != 1) {
1909                 interval *= mult_adj;
1910                 offset *= mult_adj;
1911         }
1912
1913         /*
1914          * So the following can be confusing.
1915          *
1916          * To keep things simple, lets assume mult_adj == 1 for now.
1917          *
1918          * When mult_adj != 1, remember that the interval and offset values
1919          * have been appropriately scaled so the math is the same.
1920          *
1921          * The basic idea here is that we're increasing the multiplier
1922          * by one, this causes the xtime_interval to be incremented by
1923          * one cycle_interval. This is because:
1924          *      xtime_interval = cycle_interval * mult
1925          * So if mult is being incremented by one:
1926          *      xtime_interval = cycle_interval * (mult + 1)
1927          * Its the same as:
1928          *      xtime_interval = (cycle_interval * mult) + cycle_interval
1929          * Which can be shortened to:
1930          *      xtime_interval += cycle_interval
1931          *
1932          * So offset stores the non-accumulated cycles. Thus the current
1933          * time (in shifted nanoseconds) is:
1934          *      now = (offset * adj) + xtime_nsec
1935          * Now, even though we're adjusting the clock frequency, we have
1936          * to keep time consistent. In other words, we can't jump back
1937          * in time, and we also want to avoid jumping forward in time.
1938          *
1939          * So given the same offset value, we need the time to be the same
1940          * both before and after the freq adjustment.
1941          *      now = (offset * adj_1) + xtime_nsec_1
1942          *      now = (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1943          * So:
1944          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1945          *              (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1946          * And we know:
1947          *      adj_2 = adj_1 + 1
1948          * So:
1949          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1950          *              (offset * (adj_1+1)) + xtime_nsec_2
1951          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1952          *              (offset * adj_1) + offset + xtime_nsec_2
1953          * Canceling the sides:
1954          *      xtime_nsec_1 = offset + xtime_nsec_2
1955          * Which gives us:
1956          *      xtime_nsec_2 = xtime_nsec_1 - offset
1957          * Which simplfies to:
1958          *      xtime_nsec -= offset
1959          */
1960         if ((mult_adj > 0) && (tk->tkr_mono.mult + mult_adj < mult_adj)) {
1961                 /* NTP adjustment caused clocksource mult overflow */
1962                 WARN_ON_ONCE(1);
1963                 return;
1964         }
1965
1966         tk->tkr_mono.mult += mult_adj;
1967         tk->xtime_interval += interval;
1968         tk->tkr_mono.xtime_nsec -= offset;
1969 }
1970
1971 /*
1972  * Adjust the timekeeper's multiplier to the correct frequency
1973  * and also to reduce the accumulated error value.
1974  */
1975 static void timekeeping_adjust(struct timekeeper *tk, s64 offset)
1976 {
1977         u32 mult;
1978
1979         /*
1980          * Determine the multiplier from the current NTP tick length.
1981          * Avoid expensive division when the tick length doesn't change.
1982          */
1983         if (likely(tk->ntp_tick == ntp_tick_length())) {
1984                 mult = tk->tkr_mono.mult - tk->ntp_err_mult;
1985         } else {
1986                 tk->ntp_tick = ntp_tick_length();
1987                 mult = div64_u64((tk->ntp_tick >> tk->ntp_error_shift) -
1988                                  tk->xtime_remainder, tk->cycle_interval);
1989         }
1990
1991         /*
1992          * If the clock is behind the NTP time, increase the multiplier by 1
1993          * to catch up with it. If it's ahead and there was a remainder in the
1994          * tick division, the clock will slow down. Otherwise it will stay
1995          * ahead until the tick length changes to a non-divisible value.
1996          */
1997         tk->ntp_err_mult = tk->ntp_error > 0 ? 1 : 0;
1998         mult += tk->ntp_err_mult;
1999
2000         timekeeping_apply_adjustment(tk, offset, mult - tk->tkr_mono.mult);
2001
2002         if (unlikely(tk->tkr_mono.clock->maxadj &&
2003                 (abs(tk->tkr_mono.mult - tk->tkr_mono.clock->mult)
2004                         > tk->tkr_mono.clock->maxadj))) {
2005                 printk_once(KERN_WARNING
2006                         "Adjusting %s more than 11%% (%ld vs %ld)\n",
2007                         tk->tkr_mono.clock->name, (long)tk->tkr_mono.mult,
2008                         (long)tk->tkr_mono.clock->mult + tk->tkr_mono.clock->maxadj);
2009         }
2010
2011         /*
2012          * It may be possible that when we entered this function, xtime_nsec
2013          * was very small.  Further, if we're slightly speeding the clocksource
2014          * in the code above, its possible the required corrective factor to
2015          * xtime_nsec could cause it to underflow.
2016          *
2017          * Now, since we have already accumulated the second and the NTP
2018          * subsystem has been notified via second_overflow(), we need to skip
2019          * the next update.
2020          */
2021         if (unlikely((s64)tk->tkr_mono.xtime_nsec < 0)) {
2022                 tk->tkr_mono.xtime_nsec += (u64)NSEC_PER_SEC <<
2023                                                         tk->tkr_mono.shift;
2024                 tk->xtime_sec--;
2025                 tk->skip_second_overflow = 1;
2026         }
2027 }
2028
2029 /**
2030  * accumulate_nsecs_to_secs - Accumulates nsecs into secs
2031  *
2032  * Helper function that accumulates the nsecs greater than a second
2033  * from the xtime_nsec field to the xtime_secs field.
2034  * It also calls into the NTP code to handle leapsecond processing.
2035  *
2036  */
2037 static inline unsigned int accumulate_nsecs_to_secs(struct timekeeper *tk)
2038 {
2039         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift;
2040         unsigned int clock_set = 0;
2041
2042         while (tk->tkr_mono.xtime_nsec >= nsecps) {
2043                 int leap;
2044
2045                 tk->tkr_mono.xtime_nsec -= nsecps;
2046                 tk->xtime_sec++;
2047
2048                 /*
2049                  * Skip NTP update if this second was accumulated before,
2050                  * i.e. xtime_nsec underflowed in timekeeping_adjust()
2051                  */
2052                 if (unlikely(tk->skip_second_overflow)) {
2053                         tk->skip_second_overflow = 0;
2054                         continue;
2055                 }
2056
2057                 /* Figure out if its a leap sec and apply if needed */
2058                 leap = second_overflow(tk->xtime_sec);
2059                 if (unlikely(leap)) {
2060                         struct timespec64 ts;
2061
2062                         tk->xtime_sec += leap;
2063
2064                         ts.tv_sec = leap;
2065                         ts.tv_nsec = 0;
2066                         tk_set_wall_to_mono(tk,
2067                                 timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts));
2068
2069                         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tk->tai_offset - leap);
2070
2071                         clock_set = TK_CLOCK_WAS_SET;
2072                 }
2073         }
2074         return clock_set;
2075 }
2076
2077 /**
2078  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
2079  *
2080  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
2081  * a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
2082  * loop.
2083  *
2084  * Returns the unconsumed cycles.
2085  */
2086 static u64 logarithmic_accumulation(struct timekeeper *tk, u64 offset,
2087                                     u32 shift, unsigned int *clock_set)
2088 {
2089         u64 interval = tk->cycle_interval << shift;
2090         u64 snsec_per_sec;
2091
2092         /* If the offset is smaller than a shifted interval, do nothing */
2093         if (offset < interval)
2094                 return offset;
2095
2096         /* Accumulate one shifted interval */
2097         offset -= interval;
2098         tk->tkr_mono.cycle_last += interval;
2099         tk->tkr_raw.cycle_last  += interval;
2100
2101         tk->tkr_mono.xtime_nsec += tk->xtime_interval << shift;
2102         *clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
2103
2104         /* Accumulate raw time */
2105         tk->tkr_raw.xtime_nsec += tk->raw_interval << shift;
2106         snsec_per_sec = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift;
2107         while (tk->tkr_raw.xtime_nsec >= snsec_per_sec) {
2108                 tk->tkr_raw.xtime_nsec -= snsec_per_sec;
2109                 tk->raw_sec++;
2110         }
2111
2112         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
2113         tk->ntp_error += tk->ntp_tick << shift;
2114         tk->ntp_error -= (tk->xtime_interval + tk->xtime_remainder) <<
2115                                                 (tk->ntp_error_shift + shift);
2116
2117         return offset;
2118 }
2119
2120 /*
2121  * timekeeping_advance - Updates the timekeeper to the current time and
2122  * current NTP tick length
2123  */
2124 static void timekeeping_advance(enum timekeeping_adv_mode mode)
2125 {
2126         struct timekeeper *real_tk = &tk_core.timekeeper;
2127         struct timekeeper *tk = &shadow_timekeeper;
2128         u64 offset;
2129         int shift = 0, maxshift;
2130         unsigned int clock_set = 0;
2131         unsigned long flags;
2132
2133         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2134
2135         /* Make sure we're fully resumed: */
2136         if (unlikely(timekeeping_suspended))
2137                 goto out;
2138
2139 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET
2140         offset = real_tk->cycle_interval;
2141
2142         if (mode != TK_ADV_TICK)
2143                 goto out;
2144 #else
2145         offset = clocksource_delta(tk_clock_read(&tk->tkr_mono),
2146                                    tk->tkr_mono.cycle_last, tk->tkr_mono.mask);
2147
2148         /* Check if there's really nothing to do */
2149         if (offset < real_tk->cycle_interval && mode == TK_ADV_TICK)
2150                 goto out;
2151 #endif
2152
2153         /* Do some additional sanity checking */
2154         timekeeping_check_update(tk, offset);
2155
2156         /*
2157          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
2158          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
2159          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
2160          * that is smaller than the offset.  We then accumulate that
2161          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
2162          * doubled multiple.
2163          */
2164         shift = ilog2(offset) - ilog2(tk->cycle_interval);
2165         shift = max(0, shift);
2166         /* Bound shift to one less than what overflows tick_length */
2167         maxshift = (64 - (ilog2(ntp_tick_length())+1)) - 1;
2168         shift = min(shift, maxshift);
2169         while (offset >= tk->cycle_interval) {
2170                 offset = logarithmic_accumulation(tk, offset, shift,
2171                                                         &clock_set);
2172                 if (offset < tk->cycle_interval<<shift)
2173                         shift--;
2174         }
2175
2176         /* Adjust the multiplier to correct NTP error */
2177         timekeeping_adjust(tk, offset);
2178
2179         /*
2180          * Finally, make sure that after the rounding
2181          * xtime_nsec isn't larger than NSEC_PER_SEC
2182          */
2183         clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
2184
2185         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2186         /*
2187          * Update the real timekeeper.
2188          *
2189          * We could avoid this memcpy by switching pointers, but that
2190          * requires changes to all other timekeeper usage sites as
2191          * well, i.e. move the timekeeper pointer getter into the
2192          * spinlocked/seqcount protected sections. And we trade this
2193          * memcpy under the tk_core.seq against one before we start
2194          * updating.
2195          */
2196         timekeeping_update(tk, clock_set);
2197         memcpy(real_tk, tk, sizeof(*tk));
2198         /* The memcpy must come last. Do not put anything here! */
2199         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2200 out:
2201         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2202         if (clock_set)
2203                 /* Have to call _delayed version, since in irq context*/
2204                 clock_was_set_delayed();
2205 }
2206
2207 /**
2208  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
2209  *
2210  */
2211 void update_wall_time(void)
2212 {
2213         timekeeping_advance(TK_ADV_TICK);
2214 }
2215
2216 /**
2217  * getboottime64 - Return the real time of system boot.
2218  * @ts:         pointer to the timespec64 to be set
2219  *
2220  * Returns the wall-time of boot in a timespec64.
2221  *
2222  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
2223  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
2224  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
2225  * you get the right time here).
2226  */
2227 void getboottime64(struct timespec64 *ts)
2228 {
2229         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2230         ktime_t t = ktime_sub(tk->offs_real, tk->offs_boot);
2231
2232         *ts = ktime_to_timespec64(t);
2233 }
2234 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime64);
2235
2236 void ktime_get_coarse_real_ts64(struct timespec64 *ts)
2237 {
2238         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2239         unsigned int seq;
2240
2241         do {
2242                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2243
2244                 *ts = tk_xtime(tk);
2245         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2246 }
2247 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_coarse_real_ts64);
2248
2249 void ktime_get_coarse_ts64(struct timespec64 *ts)
2250 {
2251         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2252         struct timespec64 now, mono;
2253         unsigned int seq;
2254
2255         do {
2256                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2257
2258                 now = tk_xtime(tk);
2259                 mono = tk->wall_to_monotonic;
2260         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2261
2262         set_normalized_timespec64(ts, now.tv_sec + mono.tv_sec,
2263                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
2264 }
2265 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_coarse_ts64);
2266
2267 /*
2268  * Must hold jiffies_lock
2269  */
2270 void do_timer(unsigned long ticks)
2271 {
2272         jiffies_64 += ticks;
2273         calc_global_load();
2274 }
2275
2276 /**
2277  * ktime_get_update_offsets_now - hrtimer helper
2278  * @cwsseq:     pointer to check and store the clock was set sequence number
2279  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
2280  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
2281  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
2282  *
2283  * Returns current monotonic time and updates the offsets if the
2284  * sequence number in @cwsseq and timekeeper.clock_was_set_seq are
2285  * different.
2286  *
2287  * Called from hrtimer_interrupt() or retrigger_next_event()
2288  */
2289 ktime_t ktime_get_update_offsets_now(unsigned int *cwsseq, ktime_t *offs_real,
2290                                      ktime_t *offs_boot, ktime_t *offs_tai)
2291 {
2292         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2293         unsigned int seq;
2294         ktime_t base;
2295         u64 nsecs;
2296
2297         do {
2298                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2299
2300                 base = tk->tkr_mono.base;
2301                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
2302                 base = ktime_add_ns(base, nsecs);
2303
2304                 if (*cwsseq != tk->clock_was_set_seq) {
2305                         *cwsseq = tk->clock_was_set_seq;
2306                         *offs_real = tk->offs_real;
2307                         *offs_boot = tk->offs_boot;
2308                         *offs_tai = tk->offs_tai;
2309                 }
2310
2311                 /* Handle leapsecond insertion adjustments */
2312                 if (unlikely(base >= tk->next_leap_ktime))
2313                         *offs_real = ktime_sub(tk->offs_real, ktime_set(1, 0));
2314
2315         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2316
2317         return base;
2318 }
2319
2320 /**
2321  * timekeeping_validate_timex - Ensures the timex is ok for use in do_adjtimex
2322  */
2323 static int timekeeping_validate_timex(const struct __kernel_timex *txc)
2324 {
2325         if (txc->modes & ADJ_ADJTIME) {
2326                 /* singleshot must not be used with any other mode bits */
2327                 if (!(txc->modes & ADJ_OFFSET_SINGLESHOT))
2328                         return -EINVAL;
2329                 if (!(txc->modes & ADJ_OFFSET_READONLY) &&
2330                     !capable(CAP_SYS_TIME))
2331                         return -EPERM;
2332         } else {
2333                 /* In order to modify anything, you gotta be super-user! */
2334                 if (txc->modes && !capable(CAP_SYS_TIME))
2335                         return -EPERM;
2336                 /*
2337                  * if the quartz is off by more than 10% then
2338                  * something is VERY wrong!
2339                  */
2340                 if (txc->modes & ADJ_TICK &&
2341                     (txc->tick <  900000/USER_HZ ||
2342                      txc->tick > 1100000/USER_HZ))
2343                         return -EINVAL;
2344         }
2345
2346         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
2347                 /* In order to inject time, you gotta be super-user! */
2348                 if (!capable(CAP_SYS_TIME))
2349                         return -EPERM;
2350
2351                 /*
2352                  * Validate if a timespec/timeval used to inject a time
2353                  * offset is valid.  Offsets can be postive or negative, so
2354                  * we don't check tv_sec. The value of the timeval/timespec
2355                  * is the sum of its fields,but *NOTE*:
2356                  * The field tv_usec/tv_nsec must always be non-negative and
2357                  * we can't have more nanoseconds/microseconds than a second.
2358                  */
2359                 if (txc->time.tv_usec < 0)
2360                         return -EINVAL;
2361
2362                 if (txc->modes & ADJ_NANO) {
2363                         if (txc->time.tv_usec >= NSEC_PER_SEC)
2364                                 return -EINVAL;
2365                 } else {
2366                         if (txc->time.tv_usec >= USEC_PER_SEC)
2367                                 return -EINVAL;
2368                 }
2369         }
2370
2371         /*
2372          * Check for potential multiplication overflows that can
2373          * only happen on 64-bit systems:
2374          */
2375         if ((txc->modes & ADJ_FREQUENCY) && (BITS_PER_LONG == 64)) {
2376                 if (LLONG_MIN / PPM_SCALE > txc->freq)
2377                         return -EINVAL;
2378                 if (LLONG_MAX / PPM_SCALE < txc->freq)
2379                         return -EINVAL;
2380         }
2381
2382         return 0;
2383 }
2384
2385 /**
2386  * random_get_entropy_fallback - Returns the raw clock source value,
2387  * used by random.c for platforms with no valid random_get_entropy().
2388  */
2389 unsigned long random_get_entropy_fallback(void)
2390 {
2391         struct tk_read_base *tkr = &tk_core.timekeeper.tkr_mono;
2392         struct clocksource *clock = READ_ONCE(tkr->clock);
2393
2394         if (unlikely(timekeeping_suspended || !clock))
2395                 return 0;
2396         return clock->read(clock);
2397 }
2398 EXPORT_SYMBOL_GPL(random_get_entropy_fallback);
2399
2400 /**
2401  * do_adjtimex() - Accessor function to NTP __do_adjtimex function
2402  */
2403 int do_adjtimex(struct __kernel_timex *txc)
2404 {
2405         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2406         struct audit_ntp_data ad;
2407         unsigned long flags;
2408         struct timespec64 ts;
2409         s32 orig_tai, tai;
2410         int ret;
2411
2412         /* Validate the data before disabling interrupts */
2413         ret = timekeeping_validate_timex(txc);
2414         if (ret)
2415                 return ret;
2416         add_device_randomness(txc, sizeof(*txc));
2417
2418         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
2419                 struct timespec64 delta;
2420                 delta.tv_sec  = txc->time.tv_sec;
2421                 delta.tv_nsec = txc->time.tv_usec;
2422                 if (!(txc->modes & ADJ_NANO))
2423                         delta.tv_nsec *= 1000;
2424                 ret = timekeeping_inject_offset(&delta);
2425                 if (ret)
2426                         return ret;
2427
2428                 audit_tk_injoffset(delta);
2429         }
2430
2431         audit_ntp_init(&ad);
2432
2433         ktime_get_real_ts64(&ts);
2434         add_device_randomness(&ts, sizeof(ts));
2435
2436         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2437         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2438
2439         orig_tai = tai = tk->tai_offset;
2440         ret = __do_adjtimex(txc, &ts, &tai, &ad);
2441
2442         if (tai != orig_tai) {
2443                 __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai);
2444                 timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
2445         }
2446         tk_update_leap_state(tk);
2447
2448         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2449         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2450
2451         audit_ntp_log(&ad);
2452
2453         /* Update the multiplier immediately if frequency was set directly */
2454         if (txc->modes & (ADJ_FREQUENCY | ADJ_TICK))
2455                 timekeeping_advance(TK_ADV_FREQ);
2456
2457         if (tai != orig_tai)
2458                 clock_was_set();
2459
2460         ntp_notify_cmos_timer();
2461
2462         return ret;
2463 }
2464
2465 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
2466 /**
2467  * hardpps() - Accessor function to NTP __hardpps function
2468  */
2469 void hardpps(const struct timespec64 *phase_ts, const struct timespec64 *raw_ts)
2470 {
2471         unsigned long flags;
2472
2473         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2474         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2475
2476         __hardpps(phase_ts, raw_ts);
2477
2478         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2479         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2480 }
2481 EXPORT_SYMBOL(hardpps);
2482 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */
2483
2484 /**
2485  * xtime_update() - advances the timekeeping infrastructure
2486  * @ticks:      number of ticks, that have elapsed since the last call.
2487  *
2488  * Must be called with interrupts disabled.
2489  */
2490 void xtime_update(unsigned long ticks)
2491 {
2492         raw_spin_lock(&jiffies_lock);
2493         write_seqcount_begin(&jiffies_seq);
2494         do_timer(ticks);
2495         write_seqcount_end(&jiffies_seq);
2496         raw_spin_unlock(&jiffies_lock);
2497         update_wall_time();
2498 }