GNU Linux-libre 5.19-rc6-gnu
[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
27 #include "tick-internal.h"
28 #include "ntp_internal.h"
29 #include "timekeeping_internal.h"
30
31 #define TK_CLEAR_NTP            (1 << 0)
32 #define TK_MIRROR               (1 << 1)
33 #define TK_CLOCK_WAS_SET        (1 << 2)
34
35 enum timekeeping_adv_mode {
36         /* Update timekeeper when a tick has passed */
37         TK_ADV_TICK,
38
39         /* Update timekeeper on a direct frequency change */
40         TK_ADV_FREQ
41 };
42
43 DEFINE_RAW_SPINLOCK(timekeeper_lock);
44
45 /*
46  * The most important data for readout fits into a single 64 byte
47  * cache line.
48  */
49 static struct {
50         seqcount_raw_spinlock_t seq;
51         struct timekeeper       timekeeper;
52 } tk_core ____cacheline_aligned = {
53         .seq = SEQCNT_RAW_SPINLOCK_ZERO(tk_core.seq, &timekeeper_lock),
54 };
55
56 static struct timekeeper shadow_timekeeper;
57
58 /* flag for if timekeeping is suspended */
59 int __read_mostly timekeeping_suspended;
60
61 /**
62  * struct tk_fast - NMI safe timekeeper
63  * @seq:        Sequence counter for protecting updates. The lowest bit
64  *              is the index for the tk_read_base array
65  * @base:       tk_read_base array. Access is indexed by the lowest bit of
66  *              @seq.
67  *
68  * See @update_fast_timekeeper() below.
69  */
70 struct tk_fast {
71         seqcount_latch_t        seq;
72         struct tk_read_base     base[2];
73 };
74
75 /* Suspend-time cycles value for halted fast timekeeper. */
76 static u64 cycles_at_suspend;
77
78 static u64 dummy_clock_read(struct clocksource *cs)
79 {
80         if (timekeeping_suspended)
81                 return cycles_at_suspend;
82         return local_clock();
83 }
84
85 static struct clocksource dummy_clock = {
86         .read = dummy_clock_read,
87 };
88
89 /*
90  * Boot time initialization which allows local_clock() to be utilized
91  * during early boot when clocksources are not available. local_clock()
92  * returns nanoseconds already so no conversion is required, hence mult=1
93  * and shift=0. When the first proper clocksource is installed then
94  * the fast time keepers are updated with the correct values.
95  */
96 #define FAST_TK_INIT                                            \
97         {                                                       \
98                 .clock          = &dummy_clock,                 \
99                 .mask           = CLOCKSOURCE_MASK(64),         \
100                 .mult           = 1,                            \
101                 .shift          = 0,                            \
102         }
103
104 static struct tk_fast tk_fast_mono ____cacheline_aligned = {
105         .seq     = SEQCNT_LATCH_ZERO(tk_fast_mono.seq),
106         .base[0] = FAST_TK_INIT,
107         .base[1] = FAST_TK_INIT,
108 };
109
110 static struct tk_fast tk_fast_raw  ____cacheline_aligned = {
111         .seq     = SEQCNT_LATCH_ZERO(tk_fast_raw.seq),
112         .base[0] = FAST_TK_INIT,
113         .base[1] = FAST_TK_INIT,
114 };
115
116 static inline void tk_normalize_xtime(struct timekeeper *tk)
117 {
118         while (tk->tkr_mono.xtime_nsec >= ((u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift)) {
119                 tk->tkr_mono.xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift;
120                 tk->xtime_sec++;
121         }
122         while (tk->tkr_raw.xtime_nsec >= ((u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift)) {
123                 tk->tkr_raw.xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift;
124                 tk->raw_sec++;
125         }
126 }
127
128 static inline struct timespec64 tk_xtime(const struct timekeeper *tk)
129 {
130         struct timespec64 ts;
131
132         ts.tv_sec = tk->xtime_sec;
133         ts.tv_nsec = (long)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift);
134         return ts;
135 }
136
137 static void tk_set_xtime(struct timekeeper *tk, const struct timespec64 *ts)
138 {
139         tk->xtime_sec = ts->tv_sec;
140         tk->tkr_mono.xtime_nsec = (u64)ts->tv_nsec << tk->tkr_mono.shift;
141 }
142
143 static void tk_xtime_add(struct timekeeper *tk, const struct timespec64 *ts)
144 {
145         tk->xtime_sec += ts->tv_sec;
146         tk->tkr_mono.xtime_nsec += (u64)ts->tv_nsec << tk->tkr_mono.shift;
147         tk_normalize_xtime(tk);
148 }
149
150 static void tk_set_wall_to_mono(struct timekeeper *tk, struct timespec64 wtm)
151 {
152         struct timespec64 tmp;
153
154         /*
155          * Verify consistency of: offset_real = -wall_to_monotonic
156          * before modifying anything
157          */
158         set_normalized_timespec64(&tmp, -tk->wall_to_monotonic.tv_sec,
159                                         -tk->wall_to_monotonic.tv_nsec);
160         WARN_ON_ONCE(tk->offs_real != timespec64_to_ktime(tmp));
161         tk->wall_to_monotonic = wtm;
162         set_normalized_timespec64(&tmp, -wtm.tv_sec, -wtm.tv_nsec);
163         tk->offs_real = timespec64_to_ktime(tmp);
164         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tk->tai_offset, 0));
165 }
166
167 static inline void tk_update_sleep_time(struct timekeeper *tk, ktime_t delta)
168 {
169         tk->offs_boot = ktime_add(tk->offs_boot, delta);
170         /*
171          * Timespec representation for VDSO update to avoid 64bit division
172          * on every update.
173          */
174         tk->monotonic_to_boot = ktime_to_timespec64(tk->offs_boot);
175 }
176
177 /*
178  * tk_clock_read - atomic clocksource read() helper
179  *
180  * This helper is necessary to use in the read paths because, while the
181  * seqcount ensures we don't return a bad value while structures are updated,
182  * it doesn't protect from potential crashes. There is the possibility that
183  * the tkr's clocksource may change between the read reference, and the
184  * clock reference passed to the read function.  This can cause crashes if
185  * the wrong clocksource is passed to the wrong read function.
186  * This isn't necessary to use when holding the timekeeper_lock or doing
187  * a read of the fast-timekeeper tkrs (which is protected by its own locking
188  * and update logic).
189  */
190 static inline u64 tk_clock_read(const struct tk_read_base *tkr)
191 {
192         struct clocksource *clock = READ_ONCE(tkr->clock);
193
194         return clock->read(clock);
195 }
196
197 #ifdef CONFIG_DEBUG_TIMEKEEPING
198 #define WARNING_FREQ (HZ*300) /* 5 minute rate-limiting */
199
200 static void timekeeping_check_update(struct timekeeper *tk, u64 offset)
201 {
202
203         u64 max_cycles = tk->tkr_mono.clock->max_cycles;
204         const char *name = tk->tkr_mono.clock->name;
205
206         if (offset > max_cycles) {
207                 printk_deferred("WARNING: timekeeping: Cycle offset (%lld) is larger than allowed by the '%s' clock's max_cycles value (%lld): time overflow danger\n",
208                                 offset, name, max_cycles);
209                 printk_deferred("         timekeeping: Your kernel is sick, but tries to cope by capping time updates\n");
210         } else {
211                 if (offset > (max_cycles >> 1)) {
212                         printk_deferred("INFO: timekeeping: Cycle offset (%lld) is larger than the '%s' clock's 50%% safety margin (%lld)\n",
213                                         offset, name, max_cycles >> 1);
214                         printk_deferred("      timekeeping: Your kernel is still fine, but is feeling a bit nervous\n");
215                 }
216         }
217
218         if (tk->underflow_seen) {
219                 if (jiffies - tk->last_warning > WARNING_FREQ) {
220                         printk_deferred("WARNING: Underflow in clocksource '%s' observed, time update ignored.\n", name);
221                         printk_deferred("         Please report this, consider using a different clocksource, if possible.\n");
222                         printk_deferred("         Your kernel is probably still fine.\n");
223                         tk->last_warning = jiffies;
224                 }
225                 tk->underflow_seen = 0;
226         }
227
228         if (tk->overflow_seen) {
229                 if (jiffies - tk->last_warning > WARNING_FREQ) {
230                         printk_deferred("WARNING: Overflow in clocksource '%s' observed, time update capped.\n", name);
231                         printk_deferred("         Please report this, consider using a different clocksource, if possible.\n");
232                         printk_deferred("         Your kernel is probably still fine.\n");
233                         tk->last_warning = jiffies;
234                 }
235                 tk->overflow_seen = 0;
236         }
237 }
238
239 static inline u64 timekeeping_get_delta(const struct tk_read_base *tkr)
240 {
241         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
242         u64 now, last, mask, max, delta;
243         unsigned int seq;
244
245         /*
246          * Since we're called holding a seqcount, the data may shift
247          * under us while we're doing the calculation. This can cause
248          * false positives, since we'd note a problem but throw the
249          * results away. So nest another seqcount here to atomically
250          * grab the points we are checking with.
251          */
252         do {
253                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
254                 now = tk_clock_read(tkr);
255                 last = tkr->cycle_last;
256                 mask = tkr->mask;
257                 max = tkr->clock->max_cycles;
258         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
259
260         delta = clocksource_delta(now, last, mask);
261
262         /*
263          * Try to catch underflows by checking if we are seeing small
264          * mask-relative negative values.
265          */
266         if (unlikely((~delta & mask) < (mask >> 3))) {
267                 tk->underflow_seen = 1;
268                 delta = 0;
269         }
270
271         /* Cap delta value to the max_cycles values to avoid mult overflows */
272         if (unlikely(delta > max)) {
273                 tk->overflow_seen = 1;
274                 delta = tkr->clock->max_cycles;
275         }
276
277         return delta;
278 }
279 #else
280 static inline void timekeeping_check_update(struct timekeeper *tk, u64 offset)
281 {
282 }
283 static inline u64 timekeeping_get_delta(const struct tk_read_base *tkr)
284 {
285         u64 cycle_now, delta;
286
287         /* read clocksource */
288         cycle_now = tk_clock_read(tkr);
289
290         /* calculate the delta since the last update_wall_time */
291         delta = clocksource_delta(cycle_now, tkr->cycle_last, tkr->mask);
292
293         return delta;
294 }
295 #endif
296
297 /**
298  * tk_setup_internals - Set up internals to use clocksource clock.
299  *
300  * @tk:         The target timekeeper to setup.
301  * @clock:              Pointer to clocksource.
302  *
303  * Calculates a fixed cycle/nsec interval for a given clocksource/adjustment
304  * pair and interval request.
305  *
306  * Unless you're the timekeeping code, you should not be using this!
307  */
308 static void tk_setup_internals(struct timekeeper *tk, struct clocksource *clock)
309 {
310         u64 interval;
311         u64 tmp, ntpinterval;
312         struct clocksource *old_clock;
313
314         ++tk->cs_was_changed_seq;
315         old_clock = tk->tkr_mono.clock;
316         tk->tkr_mono.clock = clock;
317         tk->tkr_mono.mask = clock->mask;
318         tk->tkr_mono.cycle_last = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
319
320         tk->tkr_raw.clock = clock;
321         tk->tkr_raw.mask = clock->mask;
322         tk->tkr_raw.cycle_last = tk->tkr_mono.cycle_last;
323
324         /* Do the ns -> cycle conversion first, using original mult */
325         tmp = NTP_INTERVAL_LENGTH;
326         tmp <<= clock->shift;
327         ntpinterval = tmp;
328         tmp += clock->mult/2;
329         do_div(tmp, clock->mult);
330         if (tmp == 0)
331                 tmp = 1;
332
333         interval = (u64) tmp;
334         tk->cycle_interval = interval;
335
336         /* Go back from cycles -> shifted ns */
337         tk->xtime_interval = interval * clock->mult;
338         tk->xtime_remainder = ntpinterval - tk->xtime_interval;
339         tk->raw_interval = interval * clock->mult;
340
341          /* if changing clocks, convert xtime_nsec shift units */
342         if (old_clock) {
343                 int shift_change = clock->shift - old_clock->shift;
344                 if (shift_change < 0) {
345                         tk->tkr_mono.xtime_nsec >>= -shift_change;
346                         tk->tkr_raw.xtime_nsec >>= -shift_change;
347                 } else {
348                         tk->tkr_mono.xtime_nsec <<= shift_change;
349                         tk->tkr_raw.xtime_nsec <<= shift_change;
350                 }
351         }
352
353         tk->tkr_mono.shift = clock->shift;
354         tk->tkr_raw.shift = clock->shift;
355
356         tk->ntp_error = 0;
357         tk->ntp_error_shift = NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift;
358         tk->ntp_tick = ntpinterval << tk->ntp_error_shift;
359
360         /*
361          * The timekeeper keeps its own mult values for the currently
362          * active clocksource. These value will be adjusted via NTP
363          * to counteract clock drifting.
364          */
365         tk->tkr_mono.mult = clock->mult;
366         tk->tkr_raw.mult = clock->mult;
367         tk->ntp_err_mult = 0;
368         tk->skip_second_overflow = 0;
369 }
370
371 /* Timekeeper helper functions. */
372
373 static inline u64 timekeeping_delta_to_ns(const struct tk_read_base *tkr, u64 delta)
374 {
375         u64 nsec;
376
377         nsec = delta * tkr->mult + tkr->xtime_nsec;
378         nsec >>= tkr->shift;
379
380         return nsec;
381 }
382
383 static inline u64 timekeeping_get_ns(const struct tk_read_base *tkr)
384 {
385         u64 delta;
386
387         delta = timekeeping_get_delta(tkr);
388         return timekeeping_delta_to_ns(tkr, delta);
389 }
390
391 static inline u64 timekeeping_cycles_to_ns(const struct tk_read_base *tkr, u64 cycles)
392 {
393         u64 delta;
394
395         /* calculate the delta since the last update_wall_time */
396         delta = clocksource_delta(cycles, tkr->cycle_last, tkr->mask);
397         return timekeeping_delta_to_ns(tkr, delta);
398 }
399
400 /**
401  * update_fast_timekeeper - Update the fast and NMI safe monotonic timekeeper.
402  * @tkr: Timekeeping readout base from which we take the update
403  * @tkf: Pointer to NMI safe timekeeper
404  *
405  * We want to use this from any context including NMI and tracing /
406  * instrumenting the timekeeping code itself.
407  *
408  * Employ the latch technique; see @raw_write_seqcount_latch.
409  *
410  * So if a NMI hits the update of base[0] then it will use base[1]
411  * which is still consistent. In the worst case this can result is a
412  * slightly wrong timestamp (a few nanoseconds). See
413  * @ktime_get_mono_fast_ns.
414  */
415 static void update_fast_timekeeper(const struct tk_read_base *tkr,
416                                    struct tk_fast *tkf)
417 {
418         struct tk_read_base *base = tkf->base;
419
420         /* Force readers off to base[1] */
421         raw_write_seqcount_latch(&tkf->seq);
422
423         /* Update base[0] */
424         memcpy(base, tkr, sizeof(*base));
425
426         /* Force readers back to base[0] */
427         raw_write_seqcount_latch(&tkf->seq);
428
429         /* Update base[1] */
430         memcpy(base + 1, base, sizeof(*base));
431 }
432
433 static __always_inline u64 fast_tk_get_delta_ns(struct tk_read_base *tkr)
434 {
435         u64 delta, cycles = tk_clock_read(tkr);
436
437         delta = clocksource_delta(cycles, tkr->cycle_last, tkr->mask);
438         return timekeeping_delta_to_ns(tkr, delta);
439 }
440
441 static __always_inline u64 __ktime_get_fast_ns(struct tk_fast *tkf)
442 {
443         struct tk_read_base *tkr;
444         unsigned int seq;
445         u64 now;
446
447         do {
448                 seq = raw_read_seqcount_latch(&tkf->seq);
449                 tkr = tkf->base + (seq & 0x01);
450                 now = ktime_to_ns(tkr->base);
451                 now += fast_tk_get_delta_ns(tkr);
452         } while (read_seqcount_latch_retry(&tkf->seq, seq));
453
454         return now;
455 }
456
457 /**
458  * ktime_get_mono_fast_ns - Fast NMI safe access to clock monotonic
459  *
460  * This timestamp is not guaranteed to be monotonic across an update.
461  * The timestamp is calculated by:
462  *
463  *      now = base_mono + clock_delta * slope
464  *
465  * So if the update lowers the slope, readers who are forced to the
466  * not yet updated second array are still using the old steeper slope.
467  *
468  * tmono
469  * ^
470  * |    o  n
471  * |   o n
472  * |  u
473  * | o
474  * |o
475  * |12345678---> reader order
476  *
477  * o = old slope
478  * u = update
479  * n = new slope
480  *
481  * So reader 6 will observe time going backwards versus reader 5.
482  *
483  * While other CPUs are likely to be able to observe that, the only way
484  * for a CPU local observation is when an NMI hits in the middle of
485  * the update. Timestamps taken from that NMI context might be ahead
486  * of the following timestamps. Callers need to be aware of that and
487  * deal with it.
488  */
489 u64 notrace ktime_get_mono_fast_ns(void)
490 {
491         return __ktime_get_fast_ns(&tk_fast_mono);
492 }
493 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_mono_fast_ns);
494
495 /**
496  * ktime_get_raw_fast_ns - Fast NMI safe access to clock monotonic raw
497  *
498  * Contrary to ktime_get_mono_fast_ns() this is always correct because the
499  * conversion factor is not affected by NTP/PTP correction.
500  */
501 u64 notrace ktime_get_raw_fast_ns(void)
502 {
503         return __ktime_get_fast_ns(&tk_fast_raw);
504 }
505 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_raw_fast_ns);
506
507 /**
508  * ktime_get_boot_fast_ns - NMI safe and fast access to boot clock.
509  *
510  * To keep it NMI safe since we're accessing from tracing, we're not using a
511  * separate timekeeper with updates to monotonic clock and boot offset
512  * protected with seqcounts. This has the following minor side effects:
513  *
514  * (1) Its possible that a timestamp be taken after the boot offset is updated
515  * but before the timekeeper is updated. If this happens, the new boot offset
516  * is added to the old timekeeping making the clock appear to update slightly
517  * earlier:
518  *    CPU 0                                        CPU 1
519  *    timekeeping_inject_sleeptime64()
520  *    __timekeeping_inject_sleeptime(tk, delta);
521  *                                                 timestamp();
522  *    timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP...);
523  *
524  * (2) On 32-bit systems, the 64-bit boot offset (tk->offs_boot) may be
525  * partially updated.  Since the tk->offs_boot update is a rare event, this
526  * should be a rare occurrence which postprocessing should be able to handle.
527  *
528  * The caveats vs. timestamp ordering as documented for ktime_get_fast_ns()
529  * apply as well.
530  */
531 u64 notrace ktime_get_boot_fast_ns(void)
532 {
533         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
534
535         return (ktime_get_mono_fast_ns() + ktime_to_ns(data_race(tk->offs_boot)));
536 }
537 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_boot_fast_ns);
538
539 /**
540  * ktime_get_tai_fast_ns - NMI safe and fast access to tai clock.
541  *
542  * The same limitations as described for ktime_get_boot_fast_ns() apply. The
543  * mono time and the TAI offset are not read atomically which may yield wrong
544  * readouts. However, an update of the TAI offset is an rare event e.g., caused
545  * by settime or adjtimex with an offset. The user of this function has to deal
546  * with the possibility of wrong timestamps in post processing.
547  */
548 u64 notrace ktime_get_tai_fast_ns(void)
549 {
550         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
551
552         return (ktime_get_mono_fast_ns() + ktime_to_ns(data_race(tk->offs_tai)));
553 }
554 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_tai_fast_ns);
555
556 static __always_inline u64 __ktime_get_real_fast(struct tk_fast *tkf, u64 *mono)
557 {
558         struct tk_read_base *tkr;
559         u64 basem, baser, delta;
560         unsigned int seq;
561
562         do {
563                 seq = raw_read_seqcount_latch(&tkf->seq);
564                 tkr = tkf->base + (seq & 0x01);
565                 basem = ktime_to_ns(tkr->base);
566                 baser = ktime_to_ns(tkr->base_real);
567                 delta = fast_tk_get_delta_ns(tkr);
568         } while (read_seqcount_latch_retry(&tkf->seq, seq));
569
570         if (mono)
571                 *mono = basem + delta;
572         return baser + delta;
573 }
574
575 /**
576  * ktime_get_real_fast_ns: - NMI safe and fast access to clock realtime.
577  *
578  * See ktime_get_fast_ns() for documentation of the time stamp ordering.
579  */
580 u64 ktime_get_real_fast_ns(void)
581 {
582         return __ktime_get_real_fast(&tk_fast_mono, NULL);
583 }
584 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real_fast_ns);
585
586 /**
587  * ktime_get_fast_timestamps: - NMI safe timestamps
588  * @snapshot:   Pointer to timestamp storage
589  *
590  * Stores clock monotonic, boottime and realtime timestamps.
591  *
592  * Boot time is a racy access on 32bit systems if the sleep time injection
593  * happens late during resume and not in timekeeping_resume(). That could
594  * be avoided by expanding struct tk_read_base with boot offset for 32bit
595  * and adding more overhead to the update. As this is a hard to observe
596  * once per resume event which can be filtered with reasonable effort using
597  * the accurate mono/real timestamps, it's probably not worth the trouble.
598  *
599  * Aside of that it might be possible on 32 and 64 bit to observe the
600  * following when the sleep time injection happens late:
601  *
602  * CPU 0                                CPU 1
603  * timekeeping_resume()
604  * ktime_get_fast_timestamps()
605  *      mono, real = __ktime_get_real_fast()
606  *                                      inject_sleep_time()
607  *                                         update boot offset
608  *      boot = mono + bootoffset;
609  *
610  * That means that boot time already has the sleep time adjustment, but
611  * real time does not. On the next readout both are in sync again.
612  *
613  * Preventing this for 64bit is not really feasible without destroying the
614  * careful cache layout of the timekeeper because the sequence count and
615  * struct tk_read_base would then need two cache lines instead of one.
616  *
617  * Access to the time keeper clock source is disabled across the innermost
618  * steps of suspend/resume. The accessors still work, but the timestamps
619  * are frozen until time keeping is resumed which happens very early.
620  *
621  * For regular suspend/resume there is no observable difference vs. sched
622  * clock, but it might affect some of the nasty low level debug printks.
623  *
624  * OTOH, access to sched clock is not guaranteed across suspend/resume on
625  * all systems either so it depends on the hardware in use.
626  *
627  * If that turns out to be a real problem then this could be mitigated by
628  * using sched clock in a similar way as during early boot. But it's not as
629  * trivial as on early boot because it needs some careful protection
630  * against the clock monotonic timestamp jumping backwards on resume.
631  */
632 void ktime_get_fast_timestamps(struct ktime_timestamps *snapshot)
633 {
634         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
635
636         snapshot->real = __ktime_get_real_fast(&tk_fast_mono, &snapshot->mono);
637         snapshot->boot = snapshot->mono + ktime_to_ns(data_race(tk->offs_boot));
638 }
639
640 /**
641  * halt_fast_timekeeper - Prevent fast timekeeper from accessing clocksource.
642  * @tk: Timekeeper to snapshot.
643  *
644  * It generally is unsafe to access the clocksource after timekeeping has been
645  * suspended, so take a snapshot of the readout base of @tk and use it as the
646  * fast timekeeper's readout base while suspended.  It will return the same
647  * number of cycles every time until timekeeping is resumed at which time the
648  * proper readout base for the fast timekeeper will be restored automatically.
649  */
650 static void halt_fast_timekeeper(const struct timekeeper *tk)
651 {
652         static struct tk_read_base tkr_dummy;
653         const struct tk_read_base *tkr = &tk->tkr_mono;
654
655         memcpy(&tkr_dummy, tkr, sizeof(tkr_dummy));
656         cycles_at_suspend = tk_clock_read(tkr);
657         tkr_dummy.clock = &dummy_clock;
658         tkr_dummy.base_real = tkr->base + tk->offs_real;
659         update_fast_timekeeper(&tkr_dummy, &tk_fast_mono);
660
661         tkr = &tk->tkr_raw;
662         memcpy(&tkr_dummy, tkr, sizeof(tkr_dummy));
663         tkr_dummy.clock = &dummy_clock;
664         update_fast_timekeeper(&tkr_dummy, &tk_fast_raw);
665 }
666
667 static RAW_NOTIFIER_HEAD(pvclock_gtod_chain);
668
669 static void update_pvclock_gtod(struct timekeeper *tk, bool was_set)
670 {
671         raw_notifier_call_chain(&pvclock_gtod_chain, was_set, tk);
672 }
673
674 /**
675  * pvclock_gtod_register_notifier - register a pvclock timedata update listener
676  * @nb: Pointer to the notifier block to register
677  */
678 int pvclock_gtod_register_notifier(struct notifier_block *nb)
679 {
680         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
681         unsigned long flags;
682         int ret;
683
684         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
685         ret = raw_notifier_chain_register(&pvclock_gtod_chain, nb);
686         update_pvclock_gtod(tk, true);
687         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
688
689         return ret;
690 }
691 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_register_notifier);
692
693 /**
694  * pvclock_gtod_unregister_notifier - unregister a pvclock
695  * timedata update listener
696  * @nb: Pointer to the notifier block to unregister
697  */
698 int pvclock_gtod_unregister_notifier(struct notifier_block *nb)
699 {
700         unsigned long flags;
701         int ret;
702
703         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
704         ret = raw_notifier_chain_unregister(&pvclock_gtod_chain, nb);
705         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
706
707         return ret;
708 }
709 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_unregister_notifier);
710
711 /*
712  * tk_update_leap_state - helper to update the next_leap_ktime
713  */
714 static inline void tk_update_leap_state(struct timekeeper *tk)
715 {
716         tk->next_leap_ktime = ntp_get_next_leap();
717         if (tk->next_leap_ktime != KTIME_MAX)
718                 /* Convert to monotonic time */
719                 tk->next_leap_ktime = ktime_sub(tk->next_leap_ktime, tk->offs_real);
720 }
721
722 /*
723  * Update the ktime_t based scalar nsec members of the timekeeper
724  */
725 static inline void tk_update_ktime_data(struct timekeeper *tk)
726 {
727         u64 seconds;
728         u32 nsec;
729
730         /*
731          * The xtime based monotonic readout is:
732          *      nsec = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec + now();
733          * The ktime based monotonic readout is:
734          *      nsec = base_mono + now();
735          * ==> base_mono = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec
736          */
737         seconds = (u64)(tk->xtime_sec + tk->wall_to_monotonic.tv_sec);
738         nsec = (u32) tk->wall_to_monotonic.tv_nsec;
739         tk->tkr_mono.base = ns_to_ktime(seconds * NSEC_PER_SEC + nsec);
740
741         /*
742          * The sum of the nanoseconds portions of xtime and
743          * wall_to_monotonic can be greater/equal one second. Take
744          * this into account before updating tk->ktime_sec.
745          */
746         nsec += (u32)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift);
747         if (nsec >= NSEC_PER_SEC)
748                 seconds++;
749         tk->ktime_sec = seconds;
750
751         /* Update the monotonic raw base */
752         tk->tkr_raw.base = ns_to_ktime(tk->raw_sec * NSEC_PER_SEC);
753 }
754
755 /* must hold timekeeper_lock */
756 static void timekeeping_update(struct timekeeper *tk, unsigned int action)
757 {
758         if (action & TK_CLEAR_NTP) {
759                 tk->ntp_error = 0;
760                 ntp_clear();
761         }
762
763         tk_update_leap_state(tk);
764         tk_update_ktime_data(tk);
765
766         update_vsyscall(tk);
767         update_pvclock_gtod(tk, action & TK_CLOCK_WAS_SET);
768
769         tk->tkr_mono.base_real = tk->tkr_mono.base + tk->offs_real;
770         update_fast_timekeeper(&tk->tkr_mono, &tk_fast_mono);
771         update_fast_timekeeper(&tk->tkr_raw,  &tk_fast_raw);
772
773         if (action & TK_CLOCK_WAS_SET)
774                 tk->clock_was_set_seq++;
775         /*
776          * The mirroring of the data to the shadow-timekeeper needs
777          * to happen last here to ensure we don't over-write the
778          * timekeeper structure on the next update with stale data
779          */
780         if (action & TK_MIRROR)
781                 memcpy(&shadow_timekeeper, &tk_core.timekeeper,
782                        sizeof(tk_core.timekeeper));
783 }
784
785 /**
786  * timekeeping_forward_now - update clock to the current time
787  * @tk:         Pointer to the timekeeper to update
788  *
789  * Forward the current clock to update its state since the last call to
790  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
791  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
792  */
793 static void timekeeping_forward_now(struct timekeeper *tk)
794 {
795         u64 cycle_now, delta;
796
797         cycle_now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
798         delta = clocksource_delta(cycle_now, tk->tkr_mono.cycle_last, tk->tkr_mono.mask);
799         tk->tkr_mono.cycle_last = cycle_now;
800         tk->tkr_raw.cycle_last  = cycle_now;
801
802         tk->tkr_mono.xtime_nsec += delta * tk->tkr_mono.mult;
803         tk->tkr_raw.xtime_nsec += delta * tk->tkr_raw.mult;
804
805         tk_normalize_xtime(tk);
806 }
807
808 /**
809  * ktime_get_real_ts64 - Returns the time of day in a timespec64.
810  * @ts:         pointer to the timespec to be set
811  *
812  * Returns the time of day in a timespec64 (WARN if suspended).
813  */
814 void ktime_get_real_ts64(struct timespec64 *ts)
815 {
816         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
817         unsigned int seq;
818         u64 nsecs;
819
820         WARN_ON(timekeeping_suspended);
821
822         do {
823                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
824
825                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
826                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
827
828         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
829
830         ts->tv_nsec = 0;
831         timespec64_add_ns(ts, nsecs);
832 }
833 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_real_ts64);
834
835 ktime_t ktime_get(void)
836 {
837         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
838         unsigned int seq;
839         ktime_t base;
840         u64 nsecs;
841
842         WARN_ON(timekeeping_suspended);
843
844         do {
845                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
846                 base = tk->tkr_mono.base;
847                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
848
849         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
850
851         return ktime_add_ns(base, nsecs);
852 }
853 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
854
855 u32 ktime_get_resolution_ns(void)
856 {
857         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
858         unsigned int seq;
859         u32 nsecs;
860
861         WARN_ON(timekeeping_suspended);
862
863         do {
864                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
865                 nsecs = tk->tkr_mono.mult >> tk->tkr_mono.shift;
866         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
867
868         return nsecs;
869 }
870 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_resolution_ns);
871
872 static ktime_t *offsets[TK_OFFS_MAX] = {
873         [TK_OFFS_REAL]  = &tk_core.timekeeper.offs_real,
874         [TK_OFFS_BOOT]  = &tk_core.timekeeper.offs_boot,
875         [TK_OFFS_TAI]   = &tk_core.timekeeper.offs_tai,
876 };
877
878 ktime_t ktime_get_with_offset(enum tk_offsets offs)
879 {
880         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
881         unsigned int seq;
882         ktime_t base, *offset = offsets[offs];
883         u64 nsecs;
884
885         WARN_ON(timekeeping_suspended);
886
887         do {
888                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
889                 base = ktime_add(tk->tkr_mono.base, *offset);
890                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
891
892         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
893
894         return ktime_add_ns(base, nsecs);
895
896 }
897 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_with_offset);
898
899 ktime_t ktime_get_coarse_with_offset(enum tk_offsets offs)
900 {
901         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
902         unsigned int seq;
903         ktime_t base, *offset = offsets[offs];
904         u64 nsecs;
905
906         WARN_ON(timekeeping_suspended);
907
908         do {
909                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
910                 base = ktime_add(tk->tkr_mono.base, *offset);
911                 nsecs = tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift;
912
913         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
914
915         return ktime_add_ns(base, nsecs);
916 }
917 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_coarse_with_offset);
918
919 /**
920  * ktime_mono_to_any() - convert monotonic time to any other time
921  * @tmono:      time to convert.
922  * @offs:       which offset to use
923  */
924 ktime_t ktime_mono_to_any(ktime_t tmono, enum tk_offsets offs)
925 {
926         ktime_t *offset = offsets[offs];
927         unsigned int seq;
928         ktime_t tconv;
929
930         do {
931                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
932                 tconv = ktime_add(tmono, *offset);
933         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
934
935         return tconv;
936 }
937 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_mono_to_any);
938
939 /**
940  * ktime_get_raw - Returns the raw monotonic time in ktime_t format
941  */
942 ktime_t ktime_get_raw(void)
943 {
944         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
945         unsigned int seq;
946         ktime_t base;
947         u64 nsecs;
948
949         do {
950                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
951                 base = tk->tkr_raw.base;
952                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_raw);
953
954         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
955
956         return ktime_add_ns(base, nsecs);
957 }
958 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_raw);
959
960 /**
961  * ktime_get_ts64 - get the monotonic clock in timespec64 format
962  * @ts:         pointer to timespec variable
963  *
964  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
965  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
966  * in normalized timespec64 format in the variable pointed to by @ts.
967  */
968 void ktime_get_ts64(struct timespec64 *ts)
969 {
970         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
971         struct timespec64 tomono;
972         unsigned int seq;
973         u64 nsec;
974
975         WARN_ON(timekeeping_suspended);
976
977         do {
978                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
979                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
980                 nsec = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
981                 tomono = tk->wall_to_monotonic;
982
983         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
984
985         ts->tv_sec += tomono.tv_sec;
986         ts->tv_nsec = 0;
987         timespec64_add_ns(ts, nsec + tomono.tv_nsec);
988 }
989 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts64);
990
991 /**
992  * ktime_get_seconds - Get the seconds portion of CLOCK_MONOTONIC
993  *
994  * Returns the seconds portion of CLOCK_MONOTONIC with a single non
995  * serialized read. tk->ktime_sec is of type 'unsigned long' so this
996  * works on both 32 and 64 bit systems. On 32 bit systems the readout
997  * covers ~136 years of uptime which should be enough to prevent
998  * premature wrap arounds.
999  */
1000 time64_t ktime_get_seconds(void)
1001 {
1002         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1003
1004         WARN_ON(timekeeping_suspended);
1005         return tk->ktime_sec;
1006 }
1007 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_seconds);
1008
1009 /**
1010  * ktime_get_real_seconds - Get the seconds portion of CLOCK_REALTIME
1011  *
1012  * Returns the wall clock seconds since 1970.
1013  *
1014  * For 64bit systems the fast access to tk->xtime_sec is preserved. On
1015  * 32bit systems the access must be protected with the sequence
1016  * counter to provide "atomic" access to the 64bit tk->xtime_sec
1017  * value.
1018  */
1019 time64_t ktime_get_real_seconds(void)
1020 {
1021         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1022         time64_t seconds;
1023         unsigned int seq;
1024
1025         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1026                 return tk->xtime_sec;
1027
1028         do {
1029                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1030                 seconds = tk->xtime_sec;
1031
1032         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1033
1034         return seconds;
1035 }
1036 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real_seconds);
1037
1038 /**
1039  * __ktime_get_real_seconds - The same as ktime_get_real_seconds
1040  * but without the sequence counter protect. This internal function
1041  * is called just when timekeeping lock is already held.
1042  */
1043 noinstr time64_t __ktime_get_real_seconds(void)
1044 {
1045         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1046
1047         return tk->xtime_sec;
1048 }
1049
1050 /**
1051  * ktime_get_snapshot - snapshots the realtime/monotonic raw clocks with counter
1052  * @systime_snapshot:   pointer to struct receiving the system time snapshot
1053  */
1054 void ktime_get_snapshot(struct system_time_snapshot *systime_snapshot)
1055 {
1056         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1057         unsigned int seq;
1058         ktime_t base_raw;
1059         ktime_t base_real;
1060         u64 nsec_raw;
1061         u64 nsec_real;
1062         u64 now;
1063
1064         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
1065
1066         do {
1067                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1068                 now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1069                 systime_snapshot->cs_id = tk->tkr_mono.clock->id;
1070                 systime_snapshot->cs_was_changed_seq = tk->cs_was_changed_seq;
1071                 systime_snapshot->clock_was_set_seq = tk->clock_was_set_seq;
1072                 base_real = ktime_add(tk->tkr_mono.base,
1073                                       tk_core.timekeeper.offs_real);
1074                 base_raw = tk->tkr_raw.base;
1075                 nsec_real = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_mono, now);
1076                 nsec_raw  = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_raw, now);
1077         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1078
1079         systime_snapshot->cycles = now;
1080         systime_snapshot->real = ktime_add_ns(base_real, nsec_real);
1081         systime_snapshot->raw = ktime_add_ns(base_raw, nsec_raw);
1082 }
1083 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_snapshot);
1084
1085 /* Scale base by mult/div checking for overflow */
1086 static int scale64_check_overflow(u64 mult, u64 div, u64 *base)
1087 {
1088         u64 tmp, rem;
1089
1090         tmp = div64_u64_rem(*base, div, &rem);
1091
1092         if (((int)sizeof(u64)*8 - fls64(mult) < fls64(tmp)) ||
1093             ((int)sizeof(u64)*8 - fls64(mult) < fls64(rem)))
1094                 return -EOVERFLOW;
1095         tmp *= mult;
1096
1097         rem = div64_u64(rem * mult, div);
1098         *base = tmp + rem;
1099         return 0;
1100 }
1101
1102 /**
1103  * adjust_historical_crosststamp - adjust crosstimestamp previous to current interval
1104  * @history:                    Snapshot representing start of history
1105  * @partial_history_cycles:     Cycle offset into history (fractional part)
1106  * @total_history_cycles:       Total history length in cycles
1107  * @discontinuity:              True indicates clock was set on history period
1108  * @ts:                         Cross timestamp that should be adjusted using
1109  *      partial/total ratio
1110  *
1111  * Helper function used by get_device_system_crosststamp() to correct the
1112  * crosstimestamp corresponding to the start of the current interval to the
1113  * system counter value (timestamp point) provided by the driver. The
1114  * total_history_* quantities are the total history starting at the provided
1115  * reference point and ending at the start of the current interval. The cycle
1116  * count between the driver timestamp point and the start of the current
1117  * interval is partial_history_cycles.
1118  */
1119 static int adjust_historical_crosststamp(struct system_time_snapshot *history,
1120                                          u64 partial_history_cycles,
1121                                          u64 total_history_cycles,
1122                                          bool discontinuity,
1123                                          struct system_device_crosststamp *ts)
1124 {
1125         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1126         u64 corr_raw, corr_real;
1127         bool interp_forward;
1128         int ret;
1129
1130         if (total_history_cycles == 0 || partial_history_cycles == 0)
1131                 return 0;
1132
1133         /* Interpolate shortest distance from beginning or end of history */
1134         interp_forward = partial_history_cycles > total_history_cycles / 2;
1135         partial_history_cycles = interp_forward ?
1136                 total_history_cycles - partial_history_cycles :
1137                 partial_history_cycles;
1138
1139         /*
1140          * Scale the monotonic raw time delta by:
1141          *      partial_history_cycles / total_history_cycles
1142          */
1143         corr_raw = (u64)ktime_to_ns(
1144                 ktime_sub(ts->sys_monoraw, history->raw));
1145         ret = scale64_check_overflow(partial_history_cycles,
1146                                      total_history_cycles, &corr_raw);
1147         if (ret)
1148                 return ret;
1149
1150         /*
1151          * If there is a discontinuity in the history, scale monotonic raw
1152          *      correction by:
1153          *      mult(real)/mult(raw) yielding the realtime correction
1154          * Otherwise, calculate the realtime correction similar to monotonic
1155          *      raw calculation
1156          */
1157         if (discontinuity) {
1158                 corr_real = mul_u64_u32_div
1159                         (corr_raw, tk->tkr_mono.mult, tk->tkr_raw.mult);
1160         } else {
1161                 corr_real = (u64)ktime_to_ns(
1162                         ktime_sub(ts->sys_realtime, history->real));
1163                 ret = scale64_check_overflow(partial_history_cycles,
1164                                              total_history_cycles, &corr_real);
1165                 if (ret)
1166                         return ret;
1167         }
1168
1169         /* Fixup monotonic raw and real time time values */
1170         if (interp_forward) {
1171                 ts->sys_monoraw = ktime_add_ns(history->raw, corr_raw);
1172                 ts->sys_realtime = ktime_add_ns(history->real, corr_real);
1173         } else {
1174                 ts->sys_monoraw = ktime_sub_ns(ts->sys_monoraw, corr_raw);
1175                 ts->sys_realtime = ktime_sub_ns(ts->sys_realtime, corr_real);
1176         }
1177
1178         return 0;
1179 }
1180
1181 /*
1182  * cycle_between - true if test occurs chronologically between before and after
1183  */
1184 static bool cycle_between(u64 before, u64 test, u64 after)
1185 {
1186         if (test > before && test < after)
1187                 return true;
1188         if (test < before && before > after)
1189                 return true;
1190         return false;
1191 }
1192
1193 /**
1194  * get_device_system_crosststamp - Synchronously capture system/device timestamp
1195  * @get_time_fn:        Callback to get simultaneous device time and
1196  *      system counter from the device driver
1197  * @ctx:                Context passed to get_time_fn()
1198  * @history_begin:      Historical reference point used to interpolate system
1199  *      time when counter provided by the driver is before the current interval
1200  * @xtstamp:            Receives simultaneously captured system and device time
1201  *
1202  * Reads a timestamp from a device and correlates it to system time
1203  */
1204 int get_device_system_crosststamp(int (*get_time_fn)
1205                                   (ktime_t *device_time,
1206                                    struct system_counterval_t *sys_counterval,
1207                                    void *ctx),
1208                                   void *ctx,
1209                                   struct system_time_snapshot *history_begin,
1210                                   struct system_device_crosststamp *xtstamp)
1211 {
1212         struct system_counterval_t system_counterval;
1213         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1214         u64 cycles, now, interval_start;
1215         unsigned int clock_was_set_seq = 0;
1216         ktime_t base_real, base_raw;
1217         u64 nsec_real, nsec_raw;
1218         u8 cs_was_changed_seq;
1219         unsigned int seq;
1220         bool do_interp;
1221         int ret;
1222
1223         do {
1224                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1225                 /*
1226                  * Try to synchronously capture device time and a system
1227                  * counter value calling back into the device driver
1228                  */
1229                 ret = get_time_fn(&xtstamp->device, &system_counterval, ctx);
1230                 if (ret)
1231                         return ret;
1232
1233                 /*
1234                  * Verify that the clocksource associated with the captured
1235                  * system counter value is the same as the currently installed
1236                  * timekeeper clocksource
1237                  */
1238                 if (tk->tkr_mono.clock != system_counterval.cs)
1239                         return -ENODEV;
1240                 cycles = system_counterval.cycles;
1241
1242                 /*
1243                  * Check whether the system counter value provided by the
1244                  * device driver is on the current timekeeping interval.
1245                  */
1246                 now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1247                 interval_start = tk->tkr_mono.cycle_last;
1248                 if (!cycle_between(interval_start, cycles, now)) {
1249                         clock_was_set_seq = tk->clock_was_set_seq;
1250                         cs_was_changed_seq = tk->cs_was_changed_seq;
1251                         cycles = interval_start;
1252                         do_interp = true;
1253                 } else {
1254                         do_interp = false;
1255                 }
1256
1257                 base_real = ktime_add(tk->tkr_mono.base,
1258                                       tk_core.timekeeper.offs_real);
1259                 base_raw = tk->tkr_raw.base;
1260
1261                 nsec_real = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_mono,
1262                                                      system_counterval.cycles);
1263                 nsec_raw = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_raw,
1264                                                     system_counterval.cycles);
1265         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1266
1267         xtstamp->sys_realtime = ktime_add_ns(base_real, nsec_real);
1268         xtstamp->sys_monoraw = ktime_add_ns(base_raw, nsec_raw);
1269
1270         /*
1271          * Interpolate if necessary, adjusting back from the start of the
1272          * current interval
1273          */
1274         if (do_interp) {
1275                 u64 partial_history_cycles, total_history_cycles;
1276                 bool discontinuity;
1277
1278                 /*
1279                  * Check that the counter value occurs after the provided
1280                  * history reference and that the history doesn't cross a
1281                  * clocksource change
1282                  */
1283                 if (!history_begin ||
1284                     !cycle_between(history_begin->cycles,
1285                                    system_counterval.cycles, cycles) ||
1286                     history_begin->cs_was_changed_seq != cs_was_changed_seq)
1287                         return -EINVAL;
1288                 partial_history_cycles = cycles - system_counterval.cycles;
1289                 total_history_cycles = cycles - history_begin->cycles;
1290                 discontinuity =
1291                         history_begin->clock_was_set_seq != clock_was_set_seq;
1292
1293                 ret = adjust_historical_crosststamp(history_begin,
1294                                                     partial_history_cycles,
1295                                                     total_history_cycles,
1296                                                     discontinuity, xtstamp);
1297                 if (ret)
1298                         return ret;
1299         }
1300
1301         return 0;
1302 }
1303 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_device_system_crosststamp);
1304
1305 /**
1306  * do_settimeofday64 - Sets the time of day.
1307  * @ts:     pointer to the timespec64 variable containing the new time
1308  *
1309  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
1310  */
1311 int do_settimeofday64(const struct timespec64 *ts)
1312 {
1313         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1314         struct timespec64 ts_delta, xt;
1315         unsigned long flags;
1316         int ret = 0;
1317
1318         if (!timespec64_valid_settod(ts))
1319                 return -EINVAL;
1320
1321         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1322         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1323
1324         timekeeping_forward_now(tk);
1325
1326         xt = tk_xtime(tk);
1327         ts_delta = timespec64_sub(*ts, xt);
1328
1329         if (timespec64_compare(&tk->wall_to_monotonic, &ts_delta) > 0) {
1330                 ret = -EINVAL;
1331                 goto out;
1332         }
1333
1334         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts_delta));
1335
1336         tk_set_xtime(tk, ts);
1337 out:
1338         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1339
1340         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1341         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1342
1343         /* Signal hrtimers about time change */
1344         clock_was_set(CLOCK_SET_WALL);
1345
1346         if (!ret)
1347                 audit_tk_injoffset(ts_delta);
1348
1349         return ret;
1350 }
1351 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday64);
1352
1353 /**
1354  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
1355  * @ts:         Pointer to the timespec variable containing the offset
1356  *
1357  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
1358  */
1359 static int timekeeping_inject_offset(const struct timespec64 *ts)
1360 {
1361         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1362         unsigned long flags;
1363         struct timespec64 tmp;
1364         int ret = 0;
1365
1366         if (ts->tv_nsec < 0 || ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
1367                 return -EINVAL;
1368
1369         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1370         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1371
1372         timekeeping_forward_now(tk);
1373
1374         /* Make sure the proposed value is valid */
1375         tmp = timespec64_add(tk_xtime(tk), *ts);
1376         if (timespec64_compare(&tk->wall_to_monotonic, ts) > 0 ||
1377             !timespec64_valid_settod(&tmp)) {
1378                 ret = -EINVAL;
1379                 goto error;
1380         }
1381
1382         tk_xtime_add(tk, ts);
1383         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *ts));
1384
1385 error: /* even if we error out, we forwarded the time, so call update */
1386         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1387
1388         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1389         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1390
1391         /* Signal hrtimers about time change */
1392         clock_was_set(CLOCK_SET_WALL);
1393
1394         return ret;
1395 }
1396
1397 /*
1398  * Indicates if there is an offset between the system clock and the hardware
1399  * clock/persistent clock/rtc.
1400  */
1401 int persistent_clock_is_local;
1402
1403 /*
1404  * Adjust the time obtained from the CMOS to be UTC time instead of
1405  * local time.
1406  *
1407  * This is ugly, but preferable to the alternatives.  Otherwise we
1408  * would either need to write a program to do it in /etc/rc (and risk
1409  * confusion if the program gets run more than once; it would also be
1410  * hard to make the program warp the clock precisely n hours)  or
1411  * compile in the timezone information into the kernel.  Bad, bad....
1412  *
1413  *                                              - TYT, 1992-01-01
1414  *
1415  * The best thing to do is to keep the CMOS clock in universal time (UTC)
1416  * as real UNIX machines always do it. This avoids all headaches about
1417  * daylight saving times and warping kernel clocks.
1418  */
1419 void timekeeping_warp_clock(void)
1420 {
1421         if (sys_tz.tz_minuteswest != 0) {
1422                 struct timespec64 adjust;
1423
1424                 persistent_clock_is_local = 1;
1425                 adjust.tv_sec = sys_tz.tz_minuteswest * 60;
1426                 adjust.tv_nsec = 0;
1427                 timekeeping_inject_offset(&adjust);
1428         }
1429 }
1430
1431 /*
1432  * __timekeeping_set_tai_offset - Sets the TAI offset from UTC and monotonic
1433  */
1434 static void __timekeeping_set_tai_offset(struct timekeeper *tk, s32 tai_offset)
1435 {
1436         tk->tai_offset = tai_offset;
1437         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tai_offset, 0));
1438 }
1439
1440 /*
1441  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
1442  *
1443  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
1444  */
1445 static int change_clocksource(void *data)
1446 {
1447         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1448         struct clocksource *new, *old = NULL;
1449         unsigned long flags;
1450         bool change = false;
1451
1452         new = (struct clocksource *) data;
1453
1454         /*
1455          * If the cs is in module, get a module reference. Succeeds
1456          * for built-in code (owner == NULL) as well.
1457          */
1458         if (try_module_get(new->owner)) {
1459                 if (!new->enable || new->enable(new) == 0)
1460                         change = true;
1461                 else
1462                         module_put(new->owner);
1463         }
1464
1465         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1466         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1467
1468         timekeeping_forward_now(tk);
1469
1470         if (change) {
1471                 old = tk->tkr_mono.clock;
1472                 tk_setup_internals(tk, new);
1473         }
1474
1475         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1476
1477         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1478         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1479
1480         if (old) {
1481                 if (old->disable)
1482                         old->disable(old);
1483
1484                 module_put(old->owner);
1485         }
1486
1487         return 0;
1488 }
1489
1490 /**
1491  * timekeeping_notify - Install a new clock source
1492  * @clock:              pointer to the clock source
1493  *
1494  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
1495  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
1496  */
1497 int timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
1498 {
1499         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1500
1501         if (tk->tkr_mono.clock == clock)
1502                 return 0;
1503         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
1504         tick_clock_notify();
1505         return tk->tkr_mono.clock == clock ? 0 : -1;
1506 }
1507
1508 /**
1509  * ktime_get_raw_ts64 - Returns the raw monotonic time in a timespec
1510  * @ts:         pointer to the timespec64 to be set
1511  *
1512  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
1513  */
1514 void ktime_get_raw_ts64(struct timespec64 *ts)
1515 {
1516         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1517         unsigned int seq;
1518         u64 nsecs;
1519
1520         do {
1521                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1522                 ts->tv_sec = tk->raw_sec;
1523                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_raw);
1524
1525         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1526
1527         ts->tv_nsec = 0;
1528         timespec64_add_ns(ts, nsecs);
1529 }
1530 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_raw_ts64);
1531
1532
1533 /**
1534  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
1535  */
1536 int timekeeping_valid_for_hres(void)
1537 {
1538         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1539         unsigned int seq;
1540         int ret;
1541
1542         do {
1543                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1544
1545                 ret = tk->tkr_mono.clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
1546
1547         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1548
1549         return ret;
1550 }
1551
1552 /**
1553  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
1554  */
1555 u64 timekeeping_max_deferment(void)
1556 {
1557         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1558         unsigned int seq;
1559         u64 ret;
1560
1561         do {
1562                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1563
1564                 ret = tk->tkr_mono.clock->max_idle_ns;
1565
1566         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1567
1568         return ret;
1569 }
1570
1571 /**
1572  * read_persistent_clock64 -  Return time from the persistent clock.
1573  * @ts: Pointer to the storage for the readout value
1574  *
1575  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
1576  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
1577  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
1578  *
1579  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
1580  */
1581 void __weak read_persistent_clock64(struct timespec64 *ts)
1582 {
1583         ts->tv_sec = 0;
1584         ts->tv_nsec = 0;
1585 }
1586
1587 /**
1588  * read_persistent_wall_and_boot_offset - Read persistent clock, and also offset
1589  *                                        from the boot.
1590  *
1591  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
1592  * @wall_time:  - current time as returned by persistent clock
1593  * @boot_offset: - offset that is defined as wall_time - boot_time
1594  *
1595  * The default function calculates offset based on the current value of
1596  * local_clock(). This way architectures that support sched_clock() but don't
1597  * support dedicated boot time clock will provide the best estimate of the
1598  * boot time.
1599  */
1600 void __weak __init
1601 read_persistent_wall_and_boot_offset(struct timespec64 *wall_time,
1602                                      struct timespec64 *boot_offset)
1603 {
1604         read_persistent_clock64(wall_time);
1605         *boot_offset = ns_to_timespec64(local_clock());
1606 }
1607
1608 /*
1609  * Flag reflecting whether timekeeping_resume() has injected sleeptime.
1610  *
1611  * The flag starts of false and is only set when a suspend reaches
1612  * timekeeping_suspend(), timekeeping_resume() sets it to false when the
1613  * timekeeper clocksource is not stopping across suspend and has been
1614  * used to update sleep time. If the timekeeper clocksource has stopped
1615  * then the flag stays true and is used by the RTC resume code to decide
1616  * whether sleeptime must be injected and if so the flag gets false then.
1617  *
1618  * If a suspend fails before reaching timekeeping_resume() then the flag
1619  * stays false and prevents erroneous sleeptime injection.
1620  */
1621 static bool suspend_timing_needed;
1622
1623 /* Flag for if there is a persistent clock on this platform */
1624 static bool persistent_clock_exists;
1625
1626 /*
1627  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
1628  */
1629 void __init timekeeping_init(void)
1630 {
1631         struct timespec64 wall_time, boot_offset, wall_to_mono;
1632         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1633         struct clocksource *clock;
1634         unsigned long flags;
1635
1636         read_persistent_wall_and_boot_offset(&wall_time, &boot_offset);
1637         if (timespec64_valid_settod(&wall_time) &&
1638             timespec64_to_ns(&wall_time) > 0) {
1639                 persistent_clock_exists = true;
1640         } else if (timespec64_to_ns(&wall_time) != 0) {
1641                 pr_warn("Persistent clock returned invalid value");
1642                 wall_time = (struct timespec64){0};
1643         }
1644
1645         if (timespec64_compare(&wall_time, &boot_offset) < 0)
1646                 boot_offset = (struct timespec64){0};
1647
1648         /*
1649          * We want set wall_to_mono, so the following is true:
1650          * wall time + wall_to_mono = boot time
1651          */
1652         wall_to_mono = timespec64_sub(boot_offset, wall_time);
1653
1654         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1655         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1656         ntp_init();
1657
1658         clock = clocksource_default_clock();
1659         if (clock->enable)
1660                 clock->enable(clock);
1661         tk_setup_internals(tk, clock);
1662
1663         tk_set_xtime(tk, &wall_time);
1664         tk->raw_sec = 0;
1665
1666         tk_set_wall_to_mono(tk, wall_to_mono);
1667
1668         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1669
1670         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1671         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1672 }
1673
1674 /* time in seconds when suspend began for persistent clock */
1675 static struct timespec64 timekeeping_suspend_time;
1676
1677 /**
1678  * __timekeeping_inject_sleeptime - Internal function to add sleep interval
1679  * @tk:         Pointer to the timekeeper to be updated
1680  * @delta:      Pointer to the delta value in timespec64 format
1681  *
1682  * Takes a timespec offset measuring a suspend interval and properly
1683  * adds the sleep offset to the timekeeping variables.
1684  */
1685 static void __timekeeping_inject_sleeptime(struct timekeeper *tk,
1686                                            const struct timespec64 *delta)
1687 {
1688         if (!timespec64_valid_strict(delta)) {
1689                 printk_deferred(KERN_WARNING
1690                                 "__timekeeping_inject_sleeptime: Invalid "
1691                                 "sleep delta value!\n");
1692                 return;
1693         }
1694         tk_xtime_add(tk, delta);
1695         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *delta));
1696         tk_update_sleep_time(tk, timespec64_to_ktime(*delta));
1697         tk_debug_account_sleep_time(delta);
1698 }
1699
1700 #if defined(CONFIG_PM_SLEEP) && defined(CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE)
1701 /**
1702  * We have three kinds of time sources to use for sleep time
1703  * injection, the preference order is:
1704  * 1) non-stop clocksource
1705  * 2) persistent clock (ie: RTC accessible when irqs are off)
1706  * 3) RTC
1707  *
1708  * 1) and 2) are used by timekeeping, 3) by RTC subsystem.
1709  * If system has neither 1) nor 2), 3) will be used finally.
1710  *
1711  *
1712  * If timekeeping has injected sleeptime via either 1) or 2),
1713  * 3) becomes needless, so in this case we don't need to call
1714  * rtc_resume(), and this is what timekeeping_rtc_skipresume()
1715  * means.
1716  */
1717 bool timekeeping_rtc_skipresume(void)
1718 {
1719         return !suspend_timing_needed;
1720 }
1721
1722 /**
1723  * 1) can be determined whether to use or not only when doing
1724  * timekeeping_resume() which is invoked after rtc_suspend(),
1725  * so we can't skip rtc_suspend() surely if system has 1).
1726  *
1727  * But if system has 2), 2) will definitely be used, so in this
1728  * case we don't need to call rtc_suspend(), and this is what
1729  * timekeeping_rtc_skipsuspend() means.
1730  */
1731 bool timekeeping_rtc_skipsuspend(void)
1732 {
1733         return persistent_clock_exists;
1734 }
1735
1736 /**
1737  * timekeeping_inject_sleeptime64 - Adds suspend interval to timeekeeping values
1738  * @delta: pointer to a timespec64 delta value
1739  *
1740  * This hook is for architectures that cannot support read_persistent_clock64
1741  * because their RTC/persistent clock is only accessible when irqs are enabled.
1742  * and also don't have an effective nonstop clocksource.
1743  *
1744  * This function should only be called by rtc_resume(), and allows
1745  * a suspend offset to be injected into the timekeeping values.
1746  */
1747 void timekeeping_inject_sleeptime64(const struct timespec64 *delta)
1748 {
1749         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1750         unsigned long flags;
1751
1752         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1753         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1754
1755         suspend_timing_needed = false;
1756
1757         timekeeping_forward_now(tk);
1758
1759         __timekeeping_inject_sleeptime(tk, delta);
1760
1761         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1762
1763         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1764         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1765
1766         /* Signal hrtimers about time change */
1767         clock_was_set(CLOCK_SET_WALL | CLOCK_SET_BOOT);
1768 }
1769 #endif
1770
1771 /**
1772  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
1773  */
1774 void timekeeping_resume(void)
1775 {
1776         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1777         struct clocksource *clock = tk->tkr_mono.clock;
1778         unsigned long flags;
1779         struct timespec64 ts_new, ts_delta;
1780         u64 cycle_now, nsec;
1781         bool inject_sleeptime = false;
1782
1783         read_persistent_clock64(&ts_new);
1784
1785         clockevents_resume();
1786         clocksource_resume();
1787
1788         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1789         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1790
1791         /*
1792          * After system resumes, we need to calculate the suspended time and
1793          * compensate it for the OS time. There are 3 sources that could be
1794          * used: Nonstop clocksource during suspend, persistent clock and rtc
1795          * device.
1796          *
1797          * One specific platform may have 1 or 2 or all of them, and the
1798          * preference will be:
1799          *      suspend-nonstop clocksource -> persistent clock -> rtc
1800          * The less preferred source will only be tried if there is no better
1801          * usable source. The rtc part is handled separately in rtc core code.
1802          */
1803         cycle_now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1804         nsec = clocksource_stop_suspend_timing(clock, cycle_now);
1805         if (nsec > 0) {
1806                 ts_delta = ns_to_timespec64(nsec);
1807                 inject_sleeptime = true;
1808         } else if (timespec64_compare(&ts_new, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
1809                 ts_delta = timespec64_sub(ts_new, timekeeping_suspend_time);
1810                 inject_sleeptime = true;
1811         }
1812
1813         if (inject_sleeptime) {
1814                 suspend_timing_needed = false;
1815                 __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &ts_delta);
1816         }
1817
1818         /* Re-base the last cycle value */
1819         tk->tkr_mono.cycle_last = cycle_now;
1820         tk->tkr_raw.cycle_last  = cycle_now;
1821
1822         tk->ntp_error = 0;
1823         timekeeping_suspended = 0;
1824         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1825         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1826         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1827
1828         touch_softlockup_watchdog();
1829
1830         /* Resume the clockevent device(s) and hrtimers */
1831         tick_resume();
1832         /* Notify timerfd as resume is equivalent to clock_was_set() */
1833         timerfd_resume();
1834 }
1835
1836 int timekeeping_suspend(void)
1837 {
1838         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1839         unsigned long flags;
1840         struct timespec64               delta, delta_delta;
1841         static struct timespec64        old_delta;
1842         struct clocksource *curr_clock;
1843         u64 cycle_now;
1844
1845         read_persistent_clock64(&timekeeping_suspend_time);
1846
1847         /*
1848          * On some systems the persistent_clock can not be detected at
1849          * timekeeping_init by its return value, so if we see a valid
1850          * value returned, update the persistent_clock_exists flag.
1851          */
1852         if (timekeeping_suspend_time.tv_sec || timekeeping_suspend_time.tv_nsec)
1853                 persistent_clock_exists = true;
1854
1855         suspend_timing_needed = true;
1856
1857         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1858         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1859         timekeeping_forward_now(tk);
1860         timekeeping_suspended = 1;
1861
1862         /*
1863          * Since we've called forward_now, cycle_last stores the value
1864          * just read from the current clocksource. Save this to potentially
1865          * use in suspend timing.
1866          */
1867         curr_clock = tk->tkr_mono.clock;
1868         cycle_now = tk->tkr_mono.cycle_last;
1869         clocksource_start_suspend_timing(curr_clock, cycle_now);
1870
1871         if (persistent_clock_exists) {
1872                 /*
1873                  * To avoid drift caused by repeated suspend/resumes,
1874                  * which each can add ~1 second drift error,
1875                  * try to compensate so the difference in system time
1876                  * and persistent_clock time stays close to constant.
1877                  */
1878                 delta = timespec64_sub(tk_xtime(tk), timekeeping_suspend_time);
1879                 delta_delta = timespec64_sub(delta, old_delta);
1880                 if (abs(delta_delta.tv_sec) >= 2) {
1881                         /*
1882                          * if delta_delta is too large, assume time correction
1883                          * has occurred and set old_delta to the current delta.
1884                          */
1885                         old_delta = delta;
1886                 } else {
1887                         /* Otherwise try to adjust old_system to compensate */
1888                         timekeeping_suspend_time =
1889                                 timespec64_add(timekeeping_suspend_time, delta_delta);
1890                 }
1891         }
1892
1893         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
1894         halt_fast_timekeeper(tk);
1895         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1896         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1897
1898         tick_suspend();
1899         clocksource_suspend();
1900         clockevents_suspend();
1901
1902         return 0;
1903 }
1904
1905 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
1906 static struct syscore_ops timekeeping_syscore_ops = {
1907         .resume         = timekeeping_resume,
1908         .suspend        = timekeeping_suspend,
1909 };
1910
1911 static int __init timekeeping_init_ops(void)
1912 {
1913         register_syscore_ops(&timekeeping_syscore_ops);
1914         return 0;
1915 }
1916 device_initcall(timekeeping_init_ops);
1917
1918 /*
1919  * Apply a multiplier adjustment to the timekeeper
1920  */
1921 static __always_inline void timekeeping_apply_adjustment(struct timekeeper *tk,
1922                                                          s64 offset,
1923                                                          s32 mult_adj)
1924 {
1925         s64 interval = tk->cycle_interval;
1926
1927         if (mult_adj == 0) {
1928                 return;
1929         } else if (mult_adj == -1) {
1930                 interval = -interval;
1931                 offset = -offset;
1932         } else if (mult_adj != 1) {
1933                 interval *= mult_adj;
1934                 offset *= mult_adj;
1935         }
1936
1937         /*
1938          * So the following can be confusing.
1939          *
1940          * To keep things simple, lets assume mult_adj == 1 for now.
1941          *
1942          * When mult_adj != 1, remember that the interval and offset values
1943          * have been appropriately scaled so the math is the same.
1944          *
1945          * The basic idea here is that we're increasing the multiplier
1946          * by one, this causes the xtime_interval to be incremented by
1947          * one cycle_interval. This is because:
1948          *      xtime_interval = cycle_interval * mult
1949          * So if mult is being incremented by one:
1950          *      xtime_interval = cycle_interval * (mult + 1)
1951          * Its the same as:
1952          *      xtime_interval = (cycle_interval * mult) + cycle_interval
1953          * Which can be shortened to:
1954          *      xtime_interval += cycle_interval
1955          *
1956          * So offset stores the non-accumulated cycles. Thus the current
1957          * time (in shifted nanoseconds) is:
1958          *      now = (offset * adj) + xtime_nsec
1959          * Now, even though we're adjusting the clock frequency, we have
1960          * to keep time consistent. In other words, we can't jump back
1961          * in time, and we also want to avoid jumping forward in time.
1962          *
1963          * So given the same offset value, we need the time to be the same
1964          * both before and after the freq adjustment.
1965          *      now = (offset * adj_1) + xtime_nsec_1
1966          *      now = (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1967          * So:
1968          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1969          *              (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1970          * And we know:
1971          *      adj_2 = adj_1 + 1
1972          * So:
1973          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1974          *              (offset * (adj_1+1)) + xtime_nsec_2
1975          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1976          *              (offset * adj_1) + offset + xtime_nsec_2
1977          * Canceling the sides:
1978          *      xtime_nsec_1 = offset + xtime_nsec_2
1979          * Which gives us:
1980          *      xtime_nsec_2 = xtime_nsec_1 - offset
1981          * Which simplifies to:
1982          *      xtime_nsec -= offset
1983          */
1984         if ((mult_adj > 0) && (tk->tkr_mono.mult + mult_adj < mult_adj)) {
1985                 /* NTP adjustment caused clocksource mult overflow */
1986                 WARN_ON_ONCE(1);
1987                 return;
1988         }
1989
1990         tk->tkr_mono.mult += mult_adj;
1991         tk->xtime_interval += interval;
1992         tk->tkr_mono.xtime_nsec -= offset;
1993 }
1994
1995 /*
1996  * Adjust the timekeeper's multiplier to the correct frequency
1997  * and also to reduce the accumulated error value.
1998  */
1999 static void timekeeping_adjust(struct timekeeper *tk, s64 offset)
2000 {
2001         u32 mult;
2002
2003         /*
2004          * Determine the multiplier from the current NTP tick length.
2005          * Avoid expensive division when the tick length doesn't change.
2006          */
2007         if (likely(tk->ntp_tick == ntp_tick_length())) {
2008                 mult = tk->tkr_mono.mult - tk->ntp_err_mult;
2009         } else {
2010                 tk->ntp_tick = ntp_tick_length();
2011                 mult = div64_u64((tk->ntp_tick >> tk->ntp_error_shift) -
2012                                  tk->xtime_remainder, tk->cycle_interval);
2013         }
2014
2015         /*
2016          * If the clock is behind the NTP time, increase the multiplier by 1
2017          * to catch up with it. If it's ahead and there was a remainder in the
2018          * tick division, the clock will slow down. Otherwise it will stay
2019          * ahead until the tick length changes to a non-divisible value.
2020          */
2021         tk->ntp_err_mult = tk->ntp_error > 0 ? 1 : 0;
2022         mult += tk->ntp_err_mult;
2023
2024         timekeeping_apply_adjustment(tk, offset, mult - tk->tkr_mono.mult);
2025
2026         if (unlikely(tk->tkr_mono.clock->maxadj &&
2027                 (abs(tk->tkr_mono.mult - tk->tkr_mono.clock->mult)
2028                         > tk->tkr_mono.clock->maxadj))) {
2029                 printk_once(KERN_WARNING
2030                         "Adjusting %s more than 11%% (%ld vs %ld)\n",
2031                         tk->tkr_mono.clock->name, (long)tk->tkr_mono.mult,
2032                         (long)tk->tkr_mono.clock->mult + tk->tkr_mono.clock->maxadj);
2033         }
2034
2035         /*
2036          * It may be possible that when we entered this function, xtime_nsec
2037          * was very small.  Further, if we're slightly speeding the clocksource
2038          * in the code above, its possible the required corrective factor to
2039          * xtime_nsec could cause it to underflow.
2040          *
2041          * Now, since we have already accumulated the second and the NTP
2042          * subsystem has been notified via second_overflow(), we need to skip
2043          * the next update.
2044          */
2045         if (unlikely((s64)tk->tkr_mono.xtime_nsec < 0)) {
2046                 tk->tkr_mono.xtime_nsec += (u64)NSEC_PER_SEC <<
2047                                                         tk->tkr_mono.shift;
2048                 tk->xtime_sec--;
2049                 tk->skip_second_overflow = 1;
2050         }
2051 }
2052
2053 /*
2054  * accumulate_nsecs_to_secs - Accumulates nsecs into secs
2055  *
2056  * Helper function that accumulates the nsecs greater than a second
2057  * from the xtime_nsec field to the xtime_secs field.
2058  * It also calls into the NTP code to handle leapsecond processing.
2059  */
2060 static inline unsigned int accumulate_nsecs_to_secs(struct timekeeper *tk)
2061 {
2062         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift;
2063         unsigned int clock_set = 0;
2064
2065         while (tk->tkr_mono.xtime_nsec >= nsecps) {
2066                 int leap;
2067
2068                 tk->tkr_mono.xtime_nsec -= nsecps;
2069                 tk->xtime_sec++;
2070
2071                 /*
2072                  * Skip NTP update if this second was accumulated before,
2073                  * i.e. xtime_nsec underflowed in timekeeping_adjust()
2074                  */
2075                 if (unlikely(tk->skip_second_overflow)) {
2076                         tk->skip_second_overflow = 0;
2077                         continue;
2078                 }
2079
2080                 /* Figure out if its a leap sec and apply if needed */
2081                 leap = second_overflow(tk->xtime_sec);
2082                 if (unlikely(leap)) {
2083                         struct timespec64 ts;
2084
2085                         tk->xtime_sec += leap;
2086
2087                         ts.tv_sec = leap;
2088                         ts.tv_nsec = 0;
2089                         tk_set_wall_to_mono(tk,
2090                                 timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts));
2091
2092                         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tk->tai_offset - leap);
2093
2094                         clock_set = TK_CLOCK_WAS_SET;
2095                 }
2096         }
2097         return clock_set;
2098 }
2099
2100 /*
2101  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
2102  *
2103  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
2104  * a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
2105  * loop.
2106  *
2107  * Returns the unconsumed cycles.
2108  */
2109 static u64 logarithmic_accumulation(struct timekeeper *tk, u64 offset,
2110                                     u32 shift, unsigned int *clock_set)
2111 {
2112         u64 interval = tk->cycle_interval << shift;
2113         u64 snsec_per_sec;
2114
2115         /* If the offset is smaller than a shifted interval, do nothing */
2116         if (offset < interval)
2117                 return offset;
2118
2119         /* Accumulate one shifted interval */
2120         offset -= interval;
2121         tk->tkr_mono.cycle_last += interval;
2122         tk->tkr_raw.cycle_last  += interval;
2123
2124         tk->tkr_mono.xtime_nsec += tk->xtime_interval << shift;
2125         *clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
2126
2127         /* Accumulate raw time */
2128         tk->tkr_raw.xtime_nsec += tk->raw_interval << shift;
2129         snsec_per_sec = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift;
2130         while (tk->tkr_raw.xtime_nsec >= snsec_per_sec) {
2131                 tk->tkr_raw.xtime_nsec -= snsec_per_sec;
2132                 tk->raw_sec++;
2133         }
2134
2135         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
2136         tk->ntp_error += tk->ntp_tick << shift;
2137         tk->ntp_error -= (tk->xtime_interval + tk->xtime_remainder) <<
2138                                                 (tk->ntp_error_shift + shift);
2139
2140         return offset;
2141 }
2142
2143 /*
2144  * timekeeping_advance - Updates the timekeeper to the current time and
2145  * current NTP tick length
2146  */
2147 static bool timekeeping_advance(enum timekeeping_adv_mode mode)
2148 {
2149         struct timekeeper *real_tk = &tk_core.timekeeper;
2150         struct timekeeper *tk = &shadow_timekeeper;
2151         u64 offset;
2152         int shift = 0, maxshift;
2153         unsigned int clock_set = 0;
2154         unsigned long flags;
2155
2156         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2157
2158         /* Make sure we're fully resumed: */
2159         if (unlikely(timekeeping_suspended))
2160                 goto out;
2161
2162         offset = clocksource_delta(tk_clock_read(&tk->tkr_mono),
2163                                    tk->tkr_mono.cycle_last, tk->tkr_mono.mask);
2164
2165         /* Check if there's really nothing to do */
2166         if (offset < real_tk->cycle_interval && mode == TK_ADV_TICK)
2167                 goto out;
2168
2169         /* Do some additional sanity checking */
2170         timekeeping_check_update(tk, offset);
2171
2172         /*
2173          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
2174          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
2175          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
2176          * that is smaller than the offset.  We then accumulate that
2177          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
2178          * doubled multiple.
2179          */
2180         shift = ilog2(offset) - ilog2(tk->cycle_interval);
2181         shift = max(0, shift);
2182         /* Bound shift to one less than what overflows tick_length */
2183         maxshift = (64 - (ilog2(ntp_tick_length())+1)) - 1;
2184         shift = min(shift, maxshift);
2185         while (offset >= tk->cycle_interval) {
2186                 offset = logarithmic_accumulation(tk, offset, shift,
2187                                                         &clock_set);
2188                 if (offset < tk->cycle_interval<<shift)
2189                         shift--;
2190         }
2191
2192         /* Adjust the multiplier to correct NTP error */
2193         timekeeping_adjust(tk, offset);
2194
2195         /*
2196          * Finally, make sure that after the rounding
2197          * xtime_nsec isn't larger than NSEC_PER_SEC
2198          */
2199         clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
2200
2201         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2202         /*
2203          * Update the real timekeeper.
2204          *
2205          * We could avoid this memcpy by switching pointers, but that
2206          * requires changes to all other timekeeper usage sites as
2207          * well, i.e. move the timekeeper pointer getter into the
2208          * spinlocked/seqcount protected sections. And we trade this
2209          * memcpy under the tk_core.seq against one before we start
2210          * updating.
2211          */
2212         timekeeping_update(tk, clock_set);
2213         memcpy(real_tk, tk, sizeof(*tk));
2214         /* The memcpy must come last. Do not put anything here! */
2215         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2216 out:
2217         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2218
2219         return !!clock_set;
2220 }
2221
2222 /**
2223  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
2224  *
2225  */
2226 void update_wall_time(void)
2227 {
2228         if (timekeeping_advance(TK_ADV_TICK))
2229                 clock_was_set_delayed();
2230 }
2231
2232 /**
2233  * getboottime64 - Return the real time of system boot.
2234  * @ts:         pointer to the timespec64 to be set
2235  *
2236  * Returns the wall-time of boot in a timespec64.
2237  *
2238  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
2239  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
2240  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
2241  * you get the right time here).
2242  */
2243 void getboottime64(struct timespec64 *ts)
2244 {
2245         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2246         ktime_t t = ktime_sub(tk->offs_real, tk->offs_boot);
2247
2248         *ts = ktime_to_timespec64(t);
2249 }
2250 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime64);
2251
2252 void ktime_get_coarse_real_ts64(struct timespec64 *ts)
2253 {
2254         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2255         unsigned int seq;
2256
2257         do {
2258                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2259
2260                 *ts = tk_xtime(tk);
2261         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2262 }
2263 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_coarse_real_ts64);
2264
2265 void ktime_get_coarse_ts64(struct timespec64 *ts)
2266 {
2267         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2268         struct timespec64 now, mono;
2269         unsigned int seq;
2270
2271         do {
2272                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2273
2274                 now = tk_xtime(tk);
2275                 mono = tk->wall_to_monotonic;
2276         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2277
2278         set_normalized_timespec64(ts, now.tv_sec + mono.tv_sec,
2279                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
2280 }
2281 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_coarse_ts64);
2282
2283 /*
2284  * Must hold jiffies_lock
2285  */
2286 void do_timer(unsigned long ticks)
2287 {
2288         jiffies_64 += ticks;
2289         calc_global_load();
2290 }
2291
2292 /**
2293  * ktime_get_update_offsets_now - hrtimer helper
2294  * @cwsseq:     pointer to check and store the clock was set sequence number
2295  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
2296  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
2297  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
2298  *
2299  * Returns current monotonic time and updates the offsets if the
2300  * sequence number in @cwsseq and timekeeper.clock_was_set_seq are
2301  * different.
2302  *
2303  * Called from hrtimer_interrupt() or retrigger_next_event()
2304  */
2305 ktime_t ktime_get_update_offsets_now(unsigned int *cwsseq, ktime_t *offs_real,
2306                                      ktime_t *offs_boot, ktime_t *offs_tai)
2307 {
2308         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2309         unsigned int seq;
2310         ktime_t base;
2311         u64 nsecs;
2312
2313         do {
2314                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2315
2316                 base = tk->tkr_mono.base;
2317                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
2318                 base = ktime_add_ns(base, nsecs);
2319
2320                 if (*cwsseq != tk->clock_was_set_seq) {
2321                         *cwsseq = tk->clock_was_set_seq;
2322                         *offs_real = tk->offs_real;
2323                         *offs_boot = tk->offs_boot;
2324                         *offs_tai = tk->offs_tai;
2325                 }
2326
2327                 /* Handle leapsecond insertion adjustments */
2328                 if (unlikely(base >= tk->next_leap_ktime))
2329                         *offs_real = ktime_sub(tk->offs_real, ktime_set(1, 0));
2330
2331         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2332
2333         return base;
2334 }
2335
2336 /*
2337  * timekeeping_validate_timex - Ensures the timex is ok for use in do_adjtimex
2338  */
2339 static int timekeeping_validate_timex(const struct __kernel_timex *txc)
2340 {
2341         if (txc->modes & ADJ_ADJTIME) {
2342                 /* singleshot must not be used with any other mode bits */
2343                 if (!(txc->modes & ADJ_OFFSET_SINGLESHOT))
2344                         return -EINVAL;
2345                 if (!(txc->modes & ADJ_OFFSET_READONLY) &&
2346                     !capable(CAP_SYS_TIME))
2347                         return -EPERM;
2348         } else {
2349                 /* In order to modify anything, you gotta be super-user! */
2350                 if (txc->modes && !capable(CAP_SYS_TIME))
2351                         return -EPERM;
2352                 /*
2353                  * if the quartz is off by more than 10% then
2354                  * something is VERY wrong!
2355                  */
2356                 if (txc->modes & ADJ_TICK &&
2357                     (txc->tick <  900000/USER_HZ ||
2358                      txc->tick > 1100000/USER_HZ))
2359                         return -EINVAL;
2360         }
2361
2362         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
2363                 /* In order to inject time, you gotta be super-user! */
2364                 if (!capable(CAP_SYS_TIME))
2365                         return -EPERM;
2366
2367                 /*
2368                  * Validate if a timespec/timeval used to inject a time
2369                  * offset is valid.  Offsets can be positive or negative, so
2370                  * we don't check tv_sec. The value of the timeval/timespec
2371                  * is the sum of its fields,but *NOTE*:
2372                  * The field tv_usec/tv_nsec must always be non-negative and
2373                  * we can't have more nanoseconds/microseconds than a second.
2374                  */
2375                 if (txc->time.tv_usec < 0)
2376                         return -EINVAL;
2377
2378                 if (txc->modes & ADJ_NANO) {
2379                         if (txc->time.tv_usec >= NSEC_PER_SEC)
2380                                 return -EINVAL;
2381                 } else {
2382                         if (txc->time.tv_usec >= USEC_PER_SEC)
2383                                 return -EINVAL;
2384                 }
2385         }
2386
2387         /*
2388          * Check for potential multiplication overflows that can
2389          * only happen on 64-bit systems:
2390          */
2391         if ((txc->modes & ADJ_FREQUENCY) && (BITS_PER_LONG == 64)) {
2392                 if (LLONG_MIN / PPM_SCALE > txc->freq)
2393                         return -EINVAL;
2394                 if (LLONG_MAX / PPM_SCALE < txc->freq)
2395                         return -EINVAL;
2396         }
2397
2398         return 0;
2399 }
2400
2401 /**
2402  * random_get_entropy_fallback - Returns the raw clock source value,
2403  * used by random.c for platforms with no valid random_get_entropy().
2404  */
2405 unsigned long random_get_entropy_fallback(void)
2406 {
2407         struct tk_read_base *tkr = &tk_core.timekeeper.tkr_mono;
2408         struct clocksource *clock = READ_ONCE(tkr->clock);
2409
2410         if (unlikely(timekeeping_suspended || !clock))
2411                 return 0;
2412         return clock->read(clock);
2413 }
2414 EXPORT_SYMBOL_GPL(random_get_entropy_fallback);
2415
2416 /**
2417  * do_adjtimex() - Accessor function to NTP __do_adjtimex function
2418  */
2419 int do_adjtimex(struct __kernel_timex *txc)
2420 {
2421         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2422         struct audit_ntp_data ad;
2423         bool clock_set = false;
2424         struct timespec64 ts;
2425         unsigned long flags;
2426         s32 orig_tai, tai;
2427         int ret;
2428
2429         /* Validate the data before disabling interrupts */
2430         ret = timekeeping_validate_timex(txc);
2431         if (ret)
2432                 return ret;
2433
2434         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
2435                 struct timespec64 delta;
2436                 delta.tv_sec  = txc->time.tv_sec;
2437                 delta.tv_nsec = txc->time.tv_usec;
2438                 if (!(txc->modes & ADJ_NANO))
2439                         delta.tv_nsec *= 1000;
2440                 ret = timekeeping_inject_offset(&delta);
2441                 if (ret)
2442                         return ret;
2443
2444                 audit_tk_injoffset(delta);
2445         }
2446
2447         audit_ntp_init(&ad);
2448
2449         ktime_get_real_ts64(&ts);
2450
2451         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2452         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2453
2454         orig_tai = tai = tk->tai_offset;
2455         ret = __do_adjtimex(txc, &ts, &tai, &ad);
2456
2457         if (tai != orig_tai) {
2458                 __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai);
2459                 timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
2460                 clock_set = true;
2461         }
2462         tk_update_leap_state(tk);
2463
2464         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2465         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2466
2467         audit_ntp_log(&ad);
2468
2469         /* Update the multiplier immediately if frequency was set directly */
2470         if (txc->modes & (ADJ_FREQUENCY | ADJ_TICK))
2471                 clock_set |= timekeeping_advance(TK_ADV_FREQ);
2472
2473         if (clock_set)
2474                 clock_was_set(CLOCK_REALTIME);
2475
2476         ntp_notify_cmos_timer();
2477
2478         return ret;
2479 }
2480
2481 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
2482 /**
2483  * hardpps() - Accessor function to NTP __hardpps function
2484  */
2485 void hardpps(const struct timespec64 *phase_ts, const struct timespec64 *raw_ts)
2486 {
2487         unsigned long flags;
2488
2489         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2490         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2491
2492         __hardpps(phase_ts, raw_ts);
2493
2494         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2495         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2496 }
2497 EXPORT_SYMBOL(hardpps);
2498 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */