Merge tag 'i2c-for-6.4-rc1-part2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-block.git] / kernel / time / timekeeping.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Kernel timekeeping code and accessor functions. Based on code from
4  *  timer.c, moved in commit 8524070b7982.
5  */
6 #include <linux/timekeeper_internal.h>
7 #include <linux/module.h>
8 #include <linux/interrupt.h>
9 #include <linux/percpu.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/nmi.h>
13 #include <linux/sched.h>
14 #include <linux/sched/loadavg.h>
15 #include <linux/sched/clock.h>
16 #include <linux/syscore_ops.h>
17 #include <linux/clocksource.h>
18 #include <linux/jiffies.h>
19 #include <linux/time.h>
20 #include <linux/timex.h>
21 #include <linux/tick.h>
22 #include <linux/stop_machine.h>
23 #include <linux/pvclock_gtod.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/audit.h>
26 #include <linux/random.h>
27
28 #include "tick-internal.h"
29 #include "ntp_internal.h"
30 #include "timekeeping_internal.h"
31
32 #define TK_CLEAR_NTP            (1 << 0)
33 #define TK_MIRROR               (1 << 1)
34 #define TK_CLOCK_WAS_SET        (1 << 2)
35
36 enum timekeeping_adv_mode {
37         /* Update timekeeper when a tick has passed */
38         TK_ADV_TICK,
39
40         /* Update timekeeper on a direct frequency change */
41         TK_ADV_FREQ
42 };
43
44 DEFINE_RAW_SPINLOCK(timekeeper_lock);
45
46 /*
47  * The most important data for readout fits into a single 64 byte
48  * cache line.
49  */
50 static struct {
51         seqcount_raw_spinlock_t seq;
52         struct timekeeper       timekeeper;
53 } tk_core ____cacheline_aligned = {
54         .seq = SEQCNT_RAW_SPINLOCK_ZERO(tk_core.seq, &timekeeper_lock),
55 };
56
57 static struct timekeeper shadow_timekeeper;
58
59 /* flag for if timekeeping is suspended */
60 int __read_mostly timekeeping_suspended;
61
62 /**
63  * struct tk_fast - NMI safe timekeeper
64  * @seq:        Sequence counter for protecting updates. The lowest bit
65  *              is the index for the tk_read_base array
66  * @base:       tk_read_base array. Access is indexed by the lowest bit of
67  *              @seq.
68  *
69  * See @update_fast_timekeeper() below.
70  */
71 struct tk_fast {
72         seqcount_latch_t        seq;
73         struct tk_read_base     base[2];
74 };
75
76 /* Suspend-time cycles value for halted fast timekeeper. */
77 static u64 cycles_at_suspend;
78
79 static u64 dummy_clock_read(struct clocksource *cs)
80 {
81         if (timekeeping_suspended)
82                 return cycles_at_suspend;
83         return local_clock();
84 }
85
86 static struct clocksource dummy_clock = {
87         .read = dummy_clock_read,
88 };
89
90 /*
91  * Boot time initialization which allows local_clock() to be utilized
92  * during early boot when clocksources are not available. local_clock()
93  * returns nanoseconds already so no conversion is required, hence mult=1
94  * and shift=0. When the first proper clocksource is installed then
95  * the fast time keepers are updated with the correct values.
96  */
97 #define FAST_TK_INIT                                            \
98         {                                                       \
99                 .clock          = &dummy_clock,                 \
100                 .mask           = CLOCKSOURCE_MASK(64),         \
101                 .mult           = 1,                            \
102                 .shift          = 0,                            \
103         }
104
105 static struct tk_fast tk_fast_mono ____cacheline_aligned = {
106         .seq     = SEQCNT_LATCH_ZERO(tk_fast_mono.seq),
107         .base[0] = FAST_TK_INIT,
108         .base[1] = FAST_TK_INIT,
109 };
110
111 static struct tk_fast tk_fast_raw  ____cacheline_aligned = {
112         .seq     = SEQCNT_LATCH_ZERO(tk_fast_raw.seq),
113         .base[0] = FAST_TK_INIT,
114         .base[1] = FAST_TK_INIT,
115 };
116
117 static inline void tk_normalize_xtime(struct timekeeper *tk)
118 {
119         while (tk->tkr_mono.xtime_nsec >= ((u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift)) {
120                 tk->tkr_mono.xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift;
121                 tk->xtime_sec++;
122         }
123         while (tk->tkr_raw.xtime_nsec >= ((u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift)) {
124                 tk->tkr_raw.xtime_nsec -= (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift;
125                 tk->raw_sec++;
126         }
127 }
128
129 static inline struct timespec64 tk_xtime(const struct timekeeper *tk)
130 {
131         struct timespec64 ts;
132
133         ts.tv_sec = tk->xtime_sec;
134         ts.tv_nsec = (long)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift);
135         return ts;
136 }
137
138 static void tk_set_xtime(struct timekeeper *tk, const struct timespec64 *ts)
139 {
140         tk->xtime_sec = ts->tv_sec;
141         tk->tkr_mono.xtime_nsec = (u64)ts->tv_nsec << tk->tkr_mono.shift;
142 }
143
144 static void tk_xtime_add(struct timekeeper *tk, const struct timespec64 *ts)
145 {
146         tk->xtime_sec += ts->tv_sec;
147         tk->tkr_mono.xtime_nsec += (u64)ts->tv_nsec << tk->tkr_mono.shift;
148         tk_normalize_xtime(tk);
149 }
150
151 static void tk_set_wall_to_mono(struct timekeeper *tk, struct timespec64 wtm)
152 {
153         struct timespec64 tmp;
154
155         /*
156          * Verify consistency of: offset_real = -wall_to_monotonic
157          * before modifying anything
158          */
159         set_normalized_timespec64(&tmp, -tk->wall_to_monotonic.tv_sec,
160                                         -tk->wall_to_monotonic.tv_nsec);
161         WARN_ON_ONCE(tk->offs_real != timespec64_to_ktime(tmp));
162         tk->wall_to_monotonic = wtm;
163         set_normalized_timespec64(&tmp, -wtm.tv_sec, -wtm.tv_nsec);
164         tk->offs_real = timespec64_to_ktime(tmp);
165         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tk->tai_offset, 0));
166 }
167
168 static inline void tk_update_sleep_time(struct timekeeper *tk, ktime_t delta)
169 {
170         tk->offs_boot = ktime_add(tk->offs_boot, delta);
171         /*
172          * Timespec representation for VDSO update to avoid 64bit division
173          * on every update.
174          */
175         tk->monotonic_to_boot = ktime_to_timespec64(tk->offs_boot);
176 }
177
178 /*
179  * tk_clock_read - atomic clocksource read() helper
180  *
181  * This helper is necessary to use in the read paths because, while the
182  * seqcount ensures we don't return a bad value while structures are updated,
183  * it doesn't protect from potential crashes. There is the possibility that
184  * the tkr's clocksource may change between the read reference, and the
185  * clock reference passed to the read function.  This can cause crashes if
186  * the wrong clocksource is passed to the wrong read function.
187  * This isn't necessary to use when holding the timekeeper_lock or doing
188  * a read of the fast-timekeeper tkrs (which is protected by its own locking
189  * and update logic).
190  */
191 static inline u64 tk_clock_read(const struct tk_read_base *tkr)
192 {
193         struct clocksource *clock = READ_ONCE(tkr->clock);
194
195         return clock->read(clock);
196 }
197
198 #ifdef CONFIG_DEBUG_TIMEKEEPING
199 #define WARNING_FREQ (HZ*300) /* 5 minute rate-limiting */
200
201 static void timekeeping_check_update(struct timekeeper *tk, u64 offset)
202 {
203
204         u64 max_cycles = tk->tkr_mono.clock->max_cycles;
205         const char *name = tk->tkr_mono.clock->name;
206
207         if (offset > max_cycles) {
208                 printk_deferred("WARNING: timekeeping: Cycle offset (%lld) is larger than allowed by the '%s' clock's max_cycles value (%lld): time overflow danger\n",
209                                 offset, name, max_cycles);
210                 printk_deferred("         timekeeping: Your kernel is sick, but tries to cope by capping time updates\n");
211         } else {
212                 if (offset > (max_cycles >> 1)) {
213                         printk_deferred("INFO: timekeeping: Cycle offset (%lld) is larger than the '%s' clock's 50%% safety margin (%lld)\n",
214                                         offset, name, max_cycles >> 1);
215                         printk_deferred("      timekeeping: Your kernel is still fine, but is feeling a bit nervous\n");
216                 }
217         }
218
219         if (tk->underflow_seen) {
220                 if (jiffies - tk->last_warning > WARNING_FREQ) {
221                         printk_deferred("WARNING: Underflow in clocksource '%s' observed, time update ignored.\n", name);
222                         printk_deferred("         Please report this, consider using a different clocksource, if possible.\n");
223                         printk_deferred("         Your kernel is probably still fine.\n");
224                         tk->last_warning = jiffies;
225                 }
226                 tk->underflow_seen = 0;
227         }
228
229         if (tk->overflow_seen) {
230                 if (jiffies - tk->last_warning > WARNING_FREQ) {
231                         printk_deferred("WARNING: Overflow in clocksource '%s' observed, time update capped.\n", name);
232                         printk_deferred("         Please report this, consider using a different clocksource, if possible.\n");
233                         printk_deferred("         Your kernel is probably still fine.\n");
234                         tk->last_warning = jiffies;
235                 }
236                 tk->overflow_seen = 0;
237         }
238 }
239
240 static inline u64 timekeeping_get_delta(const struct tk_read_base *tkr)
241 {
242         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
243         u64 now, last, mask, max, delta;
244         unsigned int seq;
245
246         /*
247          * Since we're called holding a seqcount, the data may shift
248          * under us while we're doing the calculation. This can cause
249          * false positives, since we'd note a problem but throw the
250          * results away. So nest another seqcount here to atomically
251          * grab the points we are checking with.
252          */
253         do {
254                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
255                 now = tk_clock_read(tkr);
256                 last = tkr->cycle_last;
257                 mask = tkr->mask;
258                 max = tkr->clock->max_cycles;
259         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
260
261         delta = clocksource_delta(now, last, mask);
262
263         /*
264          * Try to catch underflows by checking if we are seeing small
265          * mask-relative negative values.
266          */
267         if (unlikely((~delta & mask) < (mask >> 3))) {
268                 tk->underflow_seen = 1;
269                 delta = 0;
270         }
271
272         /* Cap delta value to the max_cycles values to avoid mult overflows */
273         if (unlikely(delta > max)) {
274                 tk->overflow_seen = 1;
275                 delta = tkr->clock->max_cycles;
276         }
277
278         return delta;
279 }
280 #else
281 static inline void timekeeping_check_update(struct timekeeper *tk, u64 offset)
282 {
283 }
284 static inline u64 timekeeping_get_delta(const struct tk_read_base *tkr)
285 {
286         u64 cycle_now, delta;
287
288         /* read clocksource */
289         cycle_now = tk_clock_read(tkr);
290
291         /* calculate the delta since the last update_wall_time */
292         delta = clocksource_delta(cycle_now, tkr->cycle_last, tkr->mask);
293
294         return delta;
295 }
296 #endif
297
298 /**
299  * tk_setup_internals - Set up internals to use clocksource clock.
300  *
301  * @tk:         The target timekeeper to setup.
302  * @clock:              Pointer to clocksource.
303  *
304  * Calculates a fixed cycle/nsec interval for a given clocksource/adjustment
305  * pair and interval request.
306  *
307  * Unless you're the timekeeping code, you should not be using this!
308  */
309 static void tk_setup_internals(struct timekeeper *tk, struct clocksource *clock)
310 {
311         u64 interval;
312         u64 tmp, ntpinterval;
313         struct clocksource *old_clock;
314
315         ++tk->cs_was_changed_seq;
316         old_clock = tk->tkr_mono.clock;
317         tk->tkr_mono.clock = clock;
318         tk->tkr_mono.mask = clock->mask;
319         tk->tkr_mono.cycle_last = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
320
321         tk->tkr_raw.clock = clock;
322         tk->tkr_raw.mask = clock->mask;
323         tk->tkr_raw.cycle_last = tk->tkr_mono.cycle_last;
324
325         /* Do the ns -> cycle conversion first, using original mult */
326         tmp = NTP_INTERVAL_LENGTH;
327         tmp <<= clock->shift;
328         ntpinterval = tmp;
329         tmp += clock->mult/2;
330         do_div(tmp, clock->mult);
331         if (tmp == 0)
332                 tmp = 1;
333
334         interval = (u64) tmp;
335         tk->cycle_interval = interval;
336
337         /* Go back from cycles -> shifted ns */
338         tk->xtime_interval = interval * clock->mult;
339         tk->xtime_remainder = ntpinterval - tk->xtime_interval;
340         tk->raw_interval = interval * clock->mult;
341
342          /* if changing clocks, convert xtime_nsec shift units */
343         if (old_clock) {
344                 int shift_change = clock->shift - old_clock->shift;
345                 if (shift_change < 0) {
346                         tk->tkr_mono.xtime_nsec >>= -shift_change;
347                         tk->tkr_raw.xtime_nsec >>= -shift_change;
348                 } else {
349                         tk->tkr_mono.xtime_nsec <<= shift_change;
350                         tk->tkr_raw.xtime_nsec <<= shift_change;
351                 }
352         }
353
354         tk->tkr_mono.shift = clock->shift;
355         tk->tkr_raw.shift = clock->shift;
356
357         tk->ntp_error = 0;
358         tk->ntp_error_shift = NTP_SCALE_SHIFT - clock->shift;
359         tk->ntp_tick = ntpinterval << tk->ntp_error_shift;
360
361         /*
362          * The timekeeper keeps its own mult values for the currently
363          * active clocksource. These value will be adjusted via NTP
364          * to counteract clock drifting.
365          */
366         tk->tkr_mono.mult = clock->mult;
367         tk->tkr_raw.mult = clock->mult;
368         tk->ntp_err_mult = 0;
369         tk->skip_second_overflow = 0;
370 }
371
372 /* Timekeeper helper functions. */
373
374 static inline u64 timekeeping_delta_to_ns(const struct tk_read_base *tkr, u64 delta)
375 {
376         u64 nsec;
377
378         nsec = delta * tkr->mult + tkr->xtime_nsec;
379         nsec >>= tkr->shift;
380
381         return nsec;
382 }
383
384 static inline u64 timekeeping_get_ns(const struct tk_read_base *tkr)
385 {
386         u64 delta;
387
388         delta = timekeeping_get_delta(tkr);
389         return timekeeping_delta_to_ns(tkr, delta);
390 }
391
392 static inline u64 timekeeping_cycles_to_ns(const struct tk_read_base *tkr, u64 cycles)
393 {
394         u64 delta;
395
396         /* calculate the delta since the last update_wall_time */
397         delta = clocksource_delta(cycles, tkr->cycle_last, tkr->mask);
398         return timekeeping_delta_to_ns(tkr, delta);
399 }
400
401 /**
402  * update_fast_timekeeper - Update the fast and NMI safe monotonic timekeeper.
403  * @tkr: Timekeeping readout base from which we take the update
404  * @tkf: Pointer to NMI safe timekeeper
405  *
406  * We want to use this from any context including NMI and tracing /
407  * instrumenting the timekeeping code itself.
408  *
409  * Employ the latch technique; see @raw_write_seqcount_latch.
410  *
411  * So if a NMI hits the update of base[0] then it will use base[1]
412  * which is still consistent. In the worst case this can result is a
413  * slightly wrong timestamp (a few nanoseconds). See
414  * @ktime_get_mono_fast_ns.
415  */
416 static void update_fast_timekeeper(const struct tk_read_base *tkr,
417                                    struct tk_fast *tkf)
418 {
419         struct tk_read_base *base = tkf->base;
420
421         /* Force readers off to base[1] */
422         raw_write_seqcount_latch(&tkf->seq);
423
424         /* Update base[0] */
425         memcpy(base, tkr, sizeof(*base));
426
427         /* Force readers back to base[0] */
428         raw_write_seqcount_latch(&tkf->seq);
429
430         /* Update base[1] */
431         memcpy(base + 1, base, sizeof(*base));
432 }
433
434 static __always_inline u64 fast_tk_get_delta_ns(struct tk_read_base *tkr)
435 {
436         u64 delta, cycles = tk_clock_read(tkr);
437
438         delta = clocksource_delta(cycles, tkr->cycle_last, tkr->mask);
439         return timekeeping_delta_to_ns(tkr, delta);
440 }
441
442 static __always_inline u64 __ktime_get_fast_ns(struct tk_fast *tkf)
443 {
444         struct tk_read_base *tkr;
445         unsigned int seq;
446         u64 now;
447
448         do {
449                 seq = raw_read_seqcount_latch(&tkf->seq);
450                 tkr = tkf->base + (seq & 0x01);
451                 now = ktime_to_ns(tkr->base);
452                 now += fast_tk_get_delta_ns(tkr);
453         } while (read_seqcount_latch_retry(&tkf->seq, seq));
454
455         return now;
456 }
457
458 /**
459  * ktime_get_mono_fast_ns - Fast NMI safe access to clock monotonic
460  *
461  * This timestamp is not guaranteed to be monotonic across an update.
462  * The timestamp is calculated by:
463  *
464  *      now = base_mono + clock_delta * slope
465  *
466  * So if the update lowers the slope, readers who are forced to the
467  * not yet updated second array are still using the old steeper slope.
468  *
469  * tmono
470  * ^
471  * |    o  n
472  * |   o n
473  * |  u
474  * | o
475  * |o
476  * |12345678---> reader order
477  *
478  * o = old slope
479  * u = update
480  * n = new slope
481  *
482  * So reader 6 will observe time going backwards versus reader 5.
483  *
484  * While other CPUs are likely to be able to observe that, the only way
485  * for a CPU local observation is when an NMI hits in the middle of
486  * the update. Timestamps taken from that NMI context might be ahead
487  * of the following timestamps. Callers need to be aware of that and
488  * deal with it.
489  */
490 u64 notrace ktime_get_mono_fast_ns(void)
491 {
492         return __ktime_get_fast_ns(&tk_fast_mono);
493 }
494 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_mono_fast_ns);
495
496 /**
497  * ktime_get_raw_fast_ns - Fast NMI safe access to clock monotonic raw
498  *
499  * Contrary to ktime_get_mono_fast_ns() this is always correct because the
500  * conversion factor is not affected by NTP/PTP correction.
501  */
502 u64 notrace ktime_get_raw_fast_ns(void)
503 {
504         return __ktime_get_fast_ns(&tk_fast_raw);
505 }
506 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_raw_fast_ns);
507
508 /**
509  * ktime_get_boot_fast_ns - NMI safe and fast access to boot clock.
510  *
511  * To keep it NMI safe since we're accessing from tracing, we're not using a
512  * separate timekeeper with updates to monotonic clock and boot offset
513  * protected with seqcounts. This has the following minor side effects:
514  *
515  * (1) Its possible that a timestamp be taken after the boot offset is updated
516  * but before the timekeeper is updated. If this happens, the new boot offset
517  * is added to the old timekeeping making the clock appear to update slightly
518  * earlier:
519  *    CPU 0                                        CPU 1
520  *    timekeeping_inject_sleeptime64()
521  *    __timekeeping_inject_sleeptime(tk, delta);
522  *                                                 timestamp();
523  *    timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP...);
524  *
525  * (2) On 32-bit systems, the 64-bit boot offset (tk->offs_boot) may be
526  * partially updated.  Since the tk->offs_boot update is a rare event, this
527  * should be a rare occurrence which postprocessing should be able to handle.
528  *
529  * The caveats vs. timestamp ordering as documented for ktime_get_mono_fast_ns()
530  * apply as well.
531  */
532 u64 notrace ktime_get_boot_fast_ns(void)
533 {
534         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
535
536         return (ktime_get_mono_fast_ns() + ktime_to_ns(data_race(tk->offs_boot)));
537 }
538 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_boot_fast_ns);
539
540 /**
541  * ktime_get_tai_fast_ns - NMI safe and fast access to tai clock.
542  *
543  * The same limitations as described for ktime_get_boot_fast_ns() apply. The
544  * mono time and the TAI offset are not read atomically which may yield wrong
545  * readouts. However, an update of the TAI offset is an rare event e.g., caused
546  * by settime or adjtimex with an offset. The user of this function has to deal
547  * with the possibility of wrong timestamps in post processing.
548  */
549 u64 notrace ktime_get_tai_fast_ns(void)
550 {
551         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
552
553         return (ktime_get_mono_fast_ns() + ktime_to_ns(data_race(tk->offs_tai)));
554 }
555 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_tai_fast_ns);
556
557 static __always_inline u64 __ktime_get_real_fast(struct tk_fast *tkf, u64 *mono)
558 {
559         struct tk_read_base *tkr;
560         u64 basem, baser, delta;
561         unsigned int seq;
562
563         do {
564                 seq = raw_read_seqcount_latch(&tkf->seq);
565                 tkr = tkf->base + (seq & 0x01);
566                 basem = ktime_to_ns(tkr->base);
567                 baser = ktime_to_ns(tkr->base_real);
568                 delta = fast_tk_get_delta_ns(tkr);
569         } while (read_seqcount_latch_retry(&tkf->seq, seq));
570
571         if (mono)
572                 *mono = basem + delta;
573         return baser + delta;
574 }
575
576 /**
577  * ktime_get_real_fast_ns: - NMI safe and fast access to clock realtime.
578  *
579  * See ktime_get_mono_fast_ns() for documentation of the time stamp ordering.
580  */
581 u64 ktime_get_real_fast_ns(void)
582 {
583         return __ktime_get_real_fast(&tk_fast_mono, NULL);
584 }
585 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real_fast_ns);
586
587 /**
588  * ktime_get_fast_timestamps: - NMI safe timestamps
589  * @snapshot:   Pointer to timestamp storage
590  *
591  * Stores clock monotonic, boottime and realtime timestamps.
592  *
593  * Boot time is a racy access on 32bit systems if the sleep time injection
594  * happens late during resume and not in timekeeping_resume(). That could
595  * be avoided by expanding struct tk_read_base with boot offset for 32bit
596  * and adding more overhead to the update. As this is a hard to observe
597  * once per resume event which can be filtered with reasonable effort using
598  * the accurate mono/real timestamps, it's probably not worth the trouble.
599  *
600  * Aside of that it might be possible on 32 and 64 bit to observe the
601  * following when the sleep time injection happens late:
602  *
603  * CPU 0                                CPU 1
604  * timekeeping_resume()
605  * ktime_get_fast_timestamps()
606  *      mono, real = __ktime_get_real_fast()
607  *                                      inject_sleep_time()
608  *                                         update boot offset
609  *      boot = mono + bootoffset;
610  *
611  * That means that boot time already has the sleep time adjustment, but
612  * real time does not. On the next readout both are in sync again.
613  *
614  * Preventing this for 64bit is not really feasible without destroying the
615  * careful cache layout of the timekeeper because the sequence count and
616  * struct tk_read_base would then need two cache lines instead of one.
617  *
618  * Access to the time keeper clock source is disabled across the innermost
619  * steps of suspend/resume. The accessors still work, but the timestamps
620  * are frozen until time keeping is resumed which happens very early.
621  *
622  * For regular suspend/resume there is no observable difference vs. sched
623  * clock, but it might affect some of the nasty low level debug printks.
624  *
625  * OTOH, access to sched clock is not guaranteed across suspend/resume on
626  * all systems either so it depends on the hardware in use.
627  *
628  * If that turns out to be a real problem then this could be mitigated by
629  * using sched clock in a similar way as during early boot. But it's not as
630  * trivial as on early boot because it needs some careful protection
631  * against the clock monotonic timestamp jumping backwards on resume.
632  */
633 void ktime_get_fast_timestamps(struct ktime_timestamps *snapshot)
634 {
635         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
636
637         snapshot->real = __ktime_get_real_fast(&tk_fast_mono, &snapshot->mono);
638         snapshot->boot = snapshot->mono + ktime_to_ns(data_race(tk->offs_boot));
639 }
640
641 /**
642  * halt_fast_timekeeper - Prevent fast timekeeper from accessing clocksource.
643  * @tk: Timekeeper to snapshot.
644  *
645  * It generally is unsafe to access the clocksource after timekeeping has been
646  * suspended, so take a snapshot of the readout base of @tk and use it as the
647  * fast timekeeper's readout base while suspended.  It will return the same
648  * number of cycles every time until timekeeping is resumed at which time the
649  * proper readout base for the fast timekeeper will be restored automatically.
650  */
651 static void halt_fast_timekeeper(const struct timekeeper *tk)
652 {
653         static struct tk_read_base tkr_dummy;
654         const struct tk_read_base *tkr = &tk->tkr_mono;
655
656         memcpy(&tkr_dummy, tkr, sizeof(tkr_dummy));
657         cycles_at_suspend = tk_clock_read(tkr);
658         tkr_dummy.clock = &dummy_clock;
659         tkr_dummy.base_real = tkr->base + tk->offs_real;
660         update_fast_timekeeper(&tkr_dummy, &tk_fast_mono);
661
662         tkr = &tk->tkr_raw;
663         memcpy(&tkr_dummy, tkr, sizeof(tkr_dummy));
664         tkr_dummy.clock = &dummy_clock;
665         update_fast_timekeeper(&tkr_dummy, &tk_fast_raw);
666 }
667
668 static RAW_NOTIFIER_HEAD(pvclock_gtod_chain);
669
670 static void update_pvclock_gtod(struct timekeeper *tk, bool was_set)
671 {
672         raw_notifier_call_chain(&pvclock_gtod_chain, was_set, tk);
673 }
674
675 /**
676  * pvclock_gtod_register_notifier - register a pvclock timedata update listener
677  * @nb: Pointer to the notifier block to register
678  */
679 int pvclock_gtod_register_notifier(struct notifier_block *nb)
680 {
681         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
682         unsigned long flags;
683         int ret;
684
685         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
686         ret = raw_notifier_chain_register(&pvclock_gtod_chain, nb);
687         update_pvclock_gtod(tk, true);
688         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
689
690         return ret;
691 }
692 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_register_notifier);
693
694 /**
695  * pvclock_gtod_unregister_notifier - unregister a pvclock
696  * timedata update listener
697  * @nb: Pointer to the notifier block to unregister
698  */
699 int pvclock_gtod_unregister_notifier(struct notifier_block *nb)
700 {
701         unsigned long flags;
702         int ret;
703
704         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
705         ret = raw_notifier_chain_unregister(&pvclock_gtod_chain, nb);
706         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
707
708         return ret;
709 }
710 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_gtod_unregister_notifier);
711
712 /*
713  * tk_update_leap_state - helper to update the next_leap_ktime
714  */
715 static inline void tk_update_leap_state(struct timekeeper *tk)
716 {
717         tk->next_leap_ktime = ntp_get_next_leap();
718         if (tk->next_leap_ktime != KTIME_MAX)
719                 /* Convert to monotonic time */
720                 tk->next_leap_ktime = ktime_sub(tk->next_leap_ktime, tk->offs_real);
721 }
722
723 /*
724  * Update the ktime_t based scalar nsec members of the timekeeper
725  */
726 static inline void tk_update_ktime_data(struct timekeeper *tk)
727 {
728         u64 seconds;
729         u32 nsec;
730
731         /*
732          * The xtime based monotonic readout is:
733          *      nsec = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec + now();
734          * The ktime based monotonic readout is:
735          *      nsec = base_mono + now();
736          * ==> base_mono = (xtime_sec + wtm_sec) * 1e9 + wtm_nsec
737          */
738         seconds = (u64)(tk->xtime_sec + tk->wall_to_monotonic.tv_sec);
739         nsec = (u32) tk->wall_to_monotonic.tv_nsec;
740         tk->tkr_mono.base = ns_to_ktime(seconds * NSEC_PER_SEC + nsec);
741
742         /*
743          * The sum of the nanoseconds portions of xtime and
744          * wall_to_monotonic can be greater/equal one second. Take
745          * this into account before updating tk->ktime_sec.
746          */
747         nsec += (u32)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift);
748         if (nsec >= NSEC_PER_SEC)
749                 seconds++;
750         tk->ktime_sec = seconds;
751
752         /* Update the monotonic raw base */
753         tk->tkr_raw.base = ns_to_ktime(tk->raw_sec * NSEC_PER_SEC);
754 }
755
756 /* must hold timekeeper_lock */
757 static void timekeeping_update(struct timekeeper *tk, unsigned int action)
758 {
759         if (action & TK_CLEAR_NTP) {
760                 tk->ntp_error = 0;
761                 ntp_clear();
762         }
763
764         tk_update_leap_state(tk);
765         tk_update_ktime_data(tk);
766
767         update_vsyscall(tk);
768         update_pvclock_gtod(tk, action & TK_CLOCK_WAS_SET);
769
770         tk->tkr_mono.base_real = tk->tkr_mono.base + tk->offs_real;
771         update_fast_timekeeper(&tk->tkr_mono, &tk_fast_mono);
772         update_fast_timekeeper(&tk->tkr_raw,  &tk_fast_raw);
773
774         if (action & TK_CLOCK_WAS_SET)
775                 tk->clock_was_set_seq++;
776         /*
777          * The mirroring of the data to the shadow-timekeeper needs
778          * to happen last here to ensure we don't over-write the
779          * timekeeper structure on the next update with stale data
780          */
781         if (action & TK_MIRROR)
782                 memcpy(&shadow_timekeeper, &tk_core.timekeeper,
783                        sizeof(tk_core.timekeeper));
784 }
785
786 /**
787  * timekeeping_forward_now - update clock to the current time
788  * @tk:         Pointer to the timekeeper to update
789  *
790  * Forward the current clock to update its state since the last call to
791  * update_wall_time(). This is useful before significant clock changes,
792  * as it avoids having to deal with this time offset explicitly.
793  */
794 static void timekeeping_forward_now(struct timekeeper *tk)
795 {
796         u64 cycle_now, delta;
797
798         cycle_now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
799         delta = clocksource_delta(cycle_now, tk->tkr_mono.cycle_last, tk->tkr_mono.mask);
800         tk->tkr_mono.cycle_last = cycle_now;
801         tk->tkr_raw.cycle_last  = cycle_now;
802
803         tk->tkr_mono.xtime_nsec += delta * tk->tkr_mono.mult;
804         tk->tkr_raw.xtime_nsec += delta * tk->tkr_raw.mult;
805
806         tk_normalize_xtime(tk);
807 }
808
809 /**
810  * ktime_get_real_ts64 - Returns the time of day in a timespec64.
811  * @ts:         pointer to the timespec to be set
812  *
813  * Returns the time of day in a timespec64 (WARN if suspended).
814  */
815 void ktime_get_real_ts64(struct timespec64 *ts)
816 {
817         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
818         unsigned int seq;
819         u64 nsecs;
820
821         WARN_ON(timekeeping_suspended);
822
823         do {
824                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
825
826                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
827                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
828
829         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
830
831         ts->tv_nsec = 0;
832         timespec64_add_ns(ts, nsecs);
833 }
834 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_real_ts64);
835
836 ktime_t ktime_get(void)
837 {
838         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
839         unsigned int seq;
840         ktime_t base;
841         u64 nsecs;
842
843         WARN_ON(timekeeping_suspended);
844
845         do {
846                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
847                 base = tk->tkr_mono.base;
848                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
849
850         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
851
852         return ktime_add_ns(base, nsecs);
853 }
854 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get);
855
856 u32 ktime_get_resolution_ns(void)
857 {
858         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
859         unsigned int seq;
860         u32 nsecs;
861
862         WARN_ON(timekeeping_suspended);
863
864         do {
865                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
866                 nsecs = tk->tkr_mono.mult >> tk->tkr_mono.shift;
867         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
868
869         return nsecs;
870 }
871 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_resolution_ns);
872
873 static ktime_t *offsets[TK_OFFS_MAX] = {
874         [TK_OFFS_REAL]  = &tk_core.timekeeper.offs_real,
875         [TK_OFFS_BOOT]  = &tk_core.timekeeper.offs_boot,
876         [TK_OFFS_TAI]   = &tk_core.timekeeper.offs_tai,
877 };
878
879 ktime_t ktime_get_with_offset(enum tk_offsets offs)
880 {
881         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
882         unsigned int seq;
883         ktime_t base, *offset = offsets[offs];
884         u64 nsecs;
885
886         WARN_ON(timekeeping_suspended);
887
888         do {
889                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
890                 base = ktime_add(tk->tkr_mono.base, *offset);
891                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
892
893         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
894
895         return ktime_add_ns(base, nsecs);
896
897 }
898 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_with_offset);
899
900 ktime_t ktime_get_coarse_with_offset(enum tk_offsets offs)
901 {
902         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
903         unsigned int seq;
904         ktime_t base, *offset = offsets[offs];
905         u64 nsecs;
906
907         WARN_ON(timekeeping_suspended);
908
909         do {
910                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
911                 base = ktime_add(tk->tkr_mono.base, *offset);
912                 nsecs = tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift;
913
914         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
915
916         return ktime_add_ns(base, nsecs);
917 }
918 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_coarse_with_offset);
919
920 /**
921  * ktime_mono_to_any() - convert monotonic time to any other time
922  * @tmono:      time to convert.
923  * @offs:       which offset to use
924  */
925 ktime_t ktime_mono_to_any(ktime_t tmono, enum tk_offsets offs)
926 {
927         ktime_t *offset = offsets[offs];
928         unsigned int seq;
929         ktime_t tconv;
930
931         do {
932                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
933                 tconv = ktime_add(tmono, *offset);
934         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
935
936         return tconv;
937 }
938 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_mono_to_any);
939
940 /**
941  * ktime_get_raw - Returns the raw monotonic time in ktime_t format
942  */
943 ktime_t ktime_get_raw(void)
944 {
945         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
946         unsigned int seq;
947         ktime_t base;
948         u64 nsecs;
949
950         do {
951                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
952                 base = tk->tkr_raw.base;
953                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_raw);
954
955         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
956
957         return ktime_add_ns(base, nsecs);
958 }
959 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_raw);
960
961 /**
962  * ktime_get_ts64 - get the monotonic clock in timespec64 format
963  * @ts:         pointer to timespec variable
964  *
965  * The function calculates the monotonic clock from the realtime
966  * clock and the wall_to_monotonic offset and stores the result
967  * in normalized timespec64 format in the variable pointed to by @ts.
968  */
969 void ktime_get_ts64(struct timespec64 *ts)
970 {
971         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
972         struct timespec64 tomono;
973         unsigned int seq;
974         u64 nsec;
975
976         WARN_ON(timekeeping_suspended);
977
978         do {
979                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
980                 ts->tv_sec = tk->xtime_sec;
981                 nsec = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
982                 tomono = tk->wall_to_monotonic;
983
984         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
985
986         ts->tv_sec += tomono.tv_sec;
987         ts->tv_nsec = 0;
988         timespec64_add_ns(ts, nsec + tomono.tv_nsec);
989 }
990 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_ts64);
991
992 /**
993  * ktime_get_seconds - Get the seconds portion of CLOCK_MONOTONIC
994  *
995  * Returns the seconds portion of CLOCK_MONOTONIC with a single non
996  * serialized read. tk->ktime_sec is of type 'unsigned long' so this
997  * works on both 32 and 64 bit systems. On 32 bit systems the readout
998  * covers ~136 years of uptime which should be enough to prevent
999  * premature wrap arounds.
1000  */
1001 time64_t ktime_get_seconds(void)
1002 {
1003         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1004
1005         WARN_ON(timekeeping_suspended);
1006         return tk->ktime_sec;
1007 }
1008 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_seconds);
1009
1010 /**
1011  * ktime_get_real_seconds - Get the seconds portion of CLOCK_REALTIME
1012  *
1013  * Returns the wall clock seconds since 1970.
1014  *
1015  * For 64bit systems the fast access to tk->xtime_sec is preserved. On
1016  * 32bit systems the access must be protected with the sequence
1017  * counter to provide "atomic" access to the 64bit tk->xtime_sec
1018  * value.
1019  */
1020 time64_t ktime_get_real_seconds(void)
1021 {
1022         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1023         time64_t seconds;
1024         unsigned int seq;
1025
1026         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1027                 return tk->xtime_sec;
1028
1029         do {
1030                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1031                 seconds = tk->xtime_sec;
1032
1033         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1034
1035         return seconds;
1036 }
1037 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_real_seconds);
1038
1039 /**
1040  * __ktime_get_real_seconds - The same as ktime_get_real_seconds
1041  * but without the sequence counter protect. This internal function
1042  * is called just when timekeeping lock is already held.
1043  */
1044 noinstr time64_t __ktime_get_real_seconds(void)
1045 {
1046         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1047
1048         return tk->xtime_sec;
1049 }
1050
1051 /**
1052  * ktime_get_snapshot - snapshots the realtime/monotonic raw clocks with counter
1053  * @systime_snapshot:   pointer to struct receiving the system time snapshot
1054  */
1055 void ktime_get_snapshot(struct system_time_snapshot *systime_snapshot)
1056 {
1057         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1058         unsigned int seq;
1059         ktime_t base_raw;
1060         ktime_t base_real;
1061         u64 nsec_raw;
1062         u64 nsec_real;
1063         u64 now;
1064
1065         WARN_ON_ONCE(timekeeping_suspended);
1066
1067         do {
1068                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1069                 now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1070                 systime_snapshot->cs_id = tk->tkr_mono.clock->id;
1071                 systime_snapshot->cs_was_changed_seq = tk->cs_was_changed_seq;
1072                 systime_snapshot->clock_was_set_seq = tk->clock_was_set_seq;
1073                 base_real = ktime_add(tk->tkr_mono.base,
1074                                       tk_core.timekeeper.offs_real);
1075                 base_raw = tk->tkr_raw.base;
1076                 nsec_real = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_mono, now);
1077                 nsec_raw  = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_raw, now);
1078         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1079
1080         systime_snapshot->cycles = now;
1081         systime_snapshot->real = ktime_add_ns(base_real, nsec_real);
1082         systime_snapshot->raw = ktime_add_ns(base_raw, nsec_raw);
1083 }
1084 EXPORT_SYMBOL_GPL(ktime_get_snapshot);
1085
1086 /* Scale base by mult/div checking for overflow */
1087 static int scale64_check_overflow(u64 mult, u64 div, u64 *base)
1088 {
1089         u64 tmp, rem;
1090
1091         tmp = div64_u64_rem(*base, div, &rem);
1092
1093         if (((int)sizeof(u64)*8 - fls64(mult) < fls64(tmp)) ||
1094             ((int)sizeof(u64)*8 - fls64(mult) < fls64(rem)))
1095                 return -EOVERFLOW;
1096         tmp *= mult;
1097
1098         rem = div64_u64(rem * mult, div);
1099         *base = tmp + rem;
1100         return 0;
1101 }
1102
1103 /**
1104  * adjust_historical_crosststamp - adjust crosstimestamp previous to current interval
1105  * @history:                    Snapshot representing start of history
1106  * @partial_history_cycles:     Cycle offset into history (fractional part)
1107  * @total_history_cycles:       Total history length in cycles
1108  * @discontinuity:              True indicates clock was set on history period
1109  * @ts:                         Cross timestamp that should be adjusted using
1110  *      partial/total ratio
1111  *
1112  * Helper function used by get_device_system_crosststamp() to correct the
1113  * crosstimestamp corresponding to the start of the current interval to the
1114  * system counter value (timestamp point) provided by the driver. The
1115  * total_history_* quantities are the total history starting at the provided
1116  * reference point and ending at the start of the current interval. The cycle
1117  * count between the driver timestamp point and the start of the current
1118  * interval is partial_history_cycles.
1119  */
1120 static int adjust_historical_crosststamp(struct system_time_snapshot *history,
1121                                          u64 partial_history_cycles,
1122                                          u64 total_history_cycles,
1123                                          bool discontinuity,
1124                                          struct system_device_crosststamp *ts)
1125 {
1126         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1127         u64 corr_raw, corr_real;
1128         bool interp_forward;
1129         int ret;
1130
1131         if (total_history_cycles == 0 || partial_history_cycles == 0)
1132                 return 0;
1133
1134         /* Interpolate shortest distance from beginning or end of history */
1135         interp_forward = partial_history_cycles > total_history_cycles / 2;
1136         partial_history_cycles = interp_forward ?
1137                 total_history_cycles - partial_history_cycles :
1138                 partial_history_cycles;
1139
1140         /*
1141          * Scale the monotonic raw time delta by:
1142          *      partial_history_cycles / total_history_cycles
1143          */
1144         corr_raw = (u64)ktime_to_ns(
1145                 ktime_sub(ts->sys_monoraw, history->raw));
1146         ret = scale64_check_overflow(partial_history_cycles,
1147                                      total_history_cycles, &corr_raw);
1148         if (ret)
1149                 return ret;
1150
1151         /*
1152          * If there is a discontinuity in the history, scale monotonic raw
1153          *      correction by:
1154          *      mult(real)/mult(raw) yielding the realtime correction
1155          * Otherwise, calculate the realtime correction similar to monotonic
1156          *      raw calculation
1157          */
1158         if (discontinuity) {
1159                 corr_real = mul_u64_u32_div
1160                         (corr_raw, tk->tkr_mono.mult, tk->tkr_raw.mult);
1161         } else {
1162                 corr_real = (u64)ktime_to_ns(
1163                         ktime_sub(ts->sys_realtime, history->real));
1164                 ret = scale64_check_overflow(partial_history_cycles,
1165                                              total_history_cycles, &corr_real);
1166                 if (ret)
1167                         return ret;
1168         }
1169
1170         /* Fixup monotonic raw and real time time values */
1171         if (interp_forward) {
1172                 ts->sys_monoraw = ktime_add_ns(history->raw, corr_raw);
1173                 ts->sys_realtime = ktime_add_ns(history->real, corr_real);
1174         } else {
1175                 ts->sys_monoraw = ktime_sub_ns(ts->sys_monoraw, corr_raw);
1176                 ts->sys_realtime = ktime_sub_ns(ts->sys_realtime, corr_real);
1177         }
1178
1179         return 0;
1180 }
1181
1182 /*
1183  * cycle_between - true if test occurs chronologically between before and after
1184  */
1185 static bool cycle_between(u64 before, u64 test, u64 after)
1186 {
1187         if (test > before && test < after)
1188                 return true;
1189         if (test < before && before > after)
1190                 return true;
1191         return false;
1192 }
1193
1194 /**
1195  * get_device_system_crosststamp - Synchronously capture system/device timestamp
1196  * @get_time_fn:        Callback to get simultaneous device time and
1197  *      system counter from the device driver
1198  * @ctx:                Context passed to get_time_fn()
1199  * @history_begin:      Historical reference point used to interpolate system
1200  *      time when counter provided by the driver is before the current interval
1201  * @xtstamp:            Receives simultaneously captured system and device time
1202  *
1203  * Reads a timestamp from a device and correlates it to system time
1204  */
1205 int get_device_system_crosststamp(int (*get_time_fn)
1206                                   (ktime_t *device_time,
1207                                    struct system_counterval_t *sys_counterval,
1208                                    void *ctx),
1209                                   void *ctx,
1210                                   struct system_time_snapshot *history_begin,
1211                                   struct system_device_crosststamp *xtstamp)
1212 {
1213         struct system_counterval_t system_counterval;
1214         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1215         u64 cycles, now, interval_start;
1216         unsigned int clock_was_set_seq = 0;
1217         ktime_t base_real, base_raw;
1218         u64 nsec_real, nsec_raw;
1219         u8 cs_was_changed_seq;
1220         unsigned int seq;
1221         bool do_interp;
1222         int ret;
1223
1224         do {
1225                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1226                 /*
1227                  * Try to synchronously capture device time and a system
1228                  * counter value calling back into the device driver
1229                  */
1230                 ret = get_time_fn(&xtstamp->device, &system_counterval, ctx);
1231                 if (ret)
1232                         return ret;
1233
1234                 /*
1235                  * Verify that the clocksource associated with the captured
1236                  * system counter value is the same as the currently installed
1237                  * timekeeper clocksource
1238                  */
1239                 if (tk->tkr_mono.clock != system_counterval.cs)
1240                         return -ENODEV;
1241                 cycles = system_counterval.cycles;
1242
1243                 /*
1244                  * Check whether the system counter value provided by the
1245                  * device driver is on the current timekeeping interval.
1246                  */
1247                 now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1248                 interval_start = tk->tkr_mono.cycle_last;
1249                 if (!cycle_between(interval_start, cycles, now)) {
1250                         clock_was_set_seq = tk->clock_was_set_seq;
1251                         cs_was_changed_seq = tk->cs_was_changed_seq;
1252                         cycles = interval_start;
1253                         do_interp = true;
1254                 } else {
1255                         do_interp = false;
1256                 }
1257
1258                 base_real = ktime_add(tk->tkr_mono.base,
1259                                       tk_core.timekeeper.offs_real);
1260                 base_raw = tk->tkr_raw.base;
1261
1262                 nsec_real = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_mono,
1263                                                      system_counterval.cycles);
1264                 nsec_raw = timekeeping_cycles_to_ns(&tk->tkr_raw,
1265                                                     system_counterval.cycles);
1266         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1267
1268         xtstamp->sys_realtime = ktime_add_ns(base_real, nsec_real);
1269         xtstamp->sys_monoraw = ktime_add_ns(base_raw, nsec_raw);
1270
1271         /*
1272          * Interpolate if necessary, adjusting back from the start of the
1273          * current interval
1274          */
1275         if (do_interp) {
1276                 u64 partial_history_cycles, total_history_cycles;
1277                 bool discontinuity;
1278
1279                 /*
1280                  * Check that the counter value occurs after the provided
1281                  * history reference and that the history doesn't cross a
1282                  * clocksource change
1283                  */
1284                 if (!history_begin ||
1285                     !cycle_between(history_begin->cycles,
1286                                    system_counterval.cycles, cycles) ||
1287                     history_begin->cs_was_changed_seq != cs_was_changed_seq)
1288                         return -EINVAL;
1289                 partial_history_cycles = cycles - system_counterval.cycles;
1290                 total_history_cycles = cycles - history_begin->cycles;
1291                 discontinuity =
1292                         history_begin->clock_was_set_seq != clock_was_set_seq;
1293
1294                 ret = adjust_historical_crosststamp(history_begin,
1295                                                     partial_history_cycles,
1296                                                     total_history_cycles,
1297                                                     discontinuity, xtstamp);
1298                 if (ret)
1299                         return ret;
1300         }
1301
1302         return 0;
1303 }
1304 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_device_system_crosststamp);
1305
1306 /**
1307  * do_settimeofday64 - Sets the time of day.
1308  * @ts:     pointer to the timespec64 variable containing the new time
1309  *
1310  * Sets the time of day to the new time and update NTP and notify hrtimers
1311  */
1312 int do_settimeofday64(const struct timespec64 *ts)
1313 {
1314         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1315         struct timespec64 ts_delta, xt;
1316         unsigned long flags;
1317         int ret = 0;
1318
1319         if (!timespec64_valid_settod(ts))
1320                 return -EINVAL;
1321
1322         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1323         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1324
1325         timekeeping_forward_now(tk);
1326
1327         xt = tk_xtime(tk);
1328         ts_delta = timespec64_sub(*ts, xt);
1329
1330         if (timespec64_compare(&tk->wall_to_monotonic, &ts_delta) > 0) {
1331                 ret = -EINVAL;
1332                 goto out;
1333         }
1334
1335         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts_delta));
1336
1337         tk_set_xtime(tk, ts);
1338 out:
1339         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1340
1341         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1342         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1343
1344         /* Signal hrtimers about time change */
1345         clock_was_set(CLOCK_SET_WALL);
1346
1347         if (!ret) {
1348                 audit_tk_injoffset(ts_delta);
1349                 add_device_randomness(ts, sizeof(*ts));
1350         }
1351
1352         return ret;
1353 }
1354 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday64);
1355
1356 /**
1357  * timekeeping_inject_offset - Adds or subtracts from the current time.
1358  * @ts:         Pointer to the timespec variable containing the offset
1359  *
1360  * Adds or subtracts an offset value from the current time.
1361  */
1362 static int timekeeping_inject_offset(const struct timespec64 *ts)
1363 {
1364         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1365         unsigned long flags;
1366         struct timespec64 tmp;
1367         int ret = 0;
1368
1369         if (ts->tv_nsec < 0 || ts->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
1370                 return -EINVAL;
1371
1372         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1373         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1374
1375         timekeeping_forward_now(tk);
1376
1377         /* Make sure the proposed value is valid */
1378         tmp = timespec64_add(tk_xtime(tk), *ts);
1379         if (timespec64_compare(&tk->wall_to_monotonic, ts) > 0 ||
1380             !timespec64_valid_settod(&tmp)) {
1381                 ret = -EINVAL;
1382                 goto error;
1383         }
1384
1385         tk_xtime_add(tk, ts);
1386         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *ts));
1387
1388 error: /* even if we error out, we forwarded the time, so call update */
1389         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1390
1391         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1392         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1393
1394         /* Signal hrtimers about time change */
1395         clock_was_set(CLOCK_SET_WALL);
1396
1397         return ret;
1398 }
1399
1400 /*
1401  * Indicates if there is an offset between the system clock and the hardware
1402  * clock/persistent clock/rtc.
1403  */
1404 int persistent_clock_is_local;
1405
1406 /*
1407  * Adjust the time obtained from the CMOS to be UTC time instead of
1408  * local time.
1409  *
1410  * This is ugly, but preferable to the alternatives.  Otherwise we
1411  * would either need to write a program to do it in /etc/rc (and risk
1412  * confusion if the program gets run more than once; it would also be
1413  * hard to make the program warp the clock precisely n hours)  or
1414  * compile in the timezone information into the kernel.  Bad, bad....
1415  *
1416  *                                              - TYT, 1992-01-01
1417  *
1418  * The best thing to do is to keep the CMOS clock in universal time (UTC)
1419  * as real UNIX machines always do it. This avoids all headaches about
1420  * daylight saving times and warping kernel clocks.
1421  */
1422 void timekeeping_warp_clock(void)
1423 {
1424         if (sys_tz.tz_minuteswest != 0) {
1425                 struct timespec64 adjust;
1426
1427                 persistent_clock_is_local = 1;
1428                 adjust.tv_sec = sys_tz.tz_minuteswest * 60;
1429                 adjust.tv_nsec = 0;
1430                 timekeeping_inject_offset(&adjust);
1431         }
1432 }
1433
1434 /*
1435  * __timekeeping_set_tai_offset - Sets the TAI offset from UTC and monotonic
1436  */
1437 static void __timekeeping_set_tai_offset(struct timekeeper *tk, s32 tai_offset)
1438 {
1439         tk->tai_offset = tai_offset;
1440         tk->offs_tai = ktime_add(tk->offs_real, ktime_set(tai_offset, 0));
1441 }
1442
1443 /*
1444  * change_clocksource - Swaps clocksources if a new one is available
1445  *
1446  * Accumulates current time interval and initializes new clocksource
1447  */
1448 static int change_clocksource(void *data)
1449 {
1450         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1451         struct clocksource *new, *old = NULL;
1452         unsigned long flags;
1453         bool change = false;
1454
1455         new = (struct clocksource *) data;
1456
1457         /*
1458          * If the cs is in module, get a module reference. Succeeds
1459          * for built-in code (owner == NULL) as well.
1460          */
1461         if (try_module_get(new->owner)) {
1462                 if (!new->enable || new->enable(new) == 0)
1463                         change = true;
1464                 else
1465                         module_put(new->owner);
1466         }
1467
1468         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1469         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1470
1471         timekeeping_forward_now(tk);
1472
1473         if (change) {
1474                 old = tk->tkr_mono.clock;
1475                 tk_setup_internals(tk, new);
1476         }
1477
1478         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1479
1480         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1481         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1482
1483         if (old) {
1484                 if (old->disable)
1485                         old->disable(old);
1486
1487                 module_put(old->owner);
1488         }
1489
1490         return 0;
1491 }
1492
1493 /**
1494  * timekeeping_notify - Install a new clock source
1495  * @clock:              pointer to the clock source
1496  *
1497  * This function is called from clocksource.c after a new, better clock
1498  * source has been registered. The caller holds the clocksource_mutex.
1499  */
1500 int timekeeping_notify(struct clocksource *clock)
1501 {
1502         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1503
1504         if (tk->tkr_mono.clock == clock)
1505                 return 0;
1506         stop_machine(change_clocksource, clock, NULL);
1507         tick_clock_notify();
1508         return tk->tkr_mono.clock == clock ? 0 : -1;
1509 }
1510
1511 /**
1512  * ktime_get_raw_ts64 - Returns the raw monotonic time in a timespec
1513  * @ts:         pointer to the timespec64 to be set
1514  *
1515  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
1516  */
1517 void ktime_get_raw_ts64(struct timespec64 *ts)
1518 {
1519         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1520         unsigned int seq;
1521         u64 nsecs;
1522
1523         do {
1524                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1525                 ts->tv_sec = tk->raw_sec;
1526                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_raw);
1527
1528         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1529
1530         ts->tv_nsec = 0;
1531         timespec64_add_ns(ts, nsecs);
1532 }
1533 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_raw_ts64);
1534
1535
1536 /**
1537  * timekeeping_valid_for_hres - Check if timekeeping is suitable for hres
1538  */
1539 int timekeeping_valid_for_hres(void)
1540 {
1541         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1542         unsigned int seq;
1543         int ret;
1544
1545         do {
1546                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1547
1548                 ret = tk->tkr_mono.clock->flags & CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES;
1549
1550         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1551
1552         return ret;
1553 }
1554
1555 /**
1556  * timekeeping_max_deferment - Returns max time the clocksource can be deferred
1557  */
1558 u64 timekeeping_max_deferment(void)
1559 {
1560         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1561         unsigned int seq;
1562         u64 ret;
1563
1564         do {
1565                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1566
1567                 ret = tk->tkr_mono.clock->max_idle_ns;
1568
1569         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
1570
1571         return ret;
1572 }
1573
1574 /**
1575  * read_persistent_clock64 -  Return time from the persistent clock.
1576  * @ts: Pointer to the storage for the readout value
1577  *
1578  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
1579  * Reads the time from the battery backed persistent clock.
1580  * Returns a timespec with tv_sec=0 and tv_nsec=0 if unsupported.
1581  *
1582  *  XXX - Do be sure to remove it once all arches implement it.
1583  */
1584 void __weak read_persistent_clock64(struct timespec64 *ts)
1585 {
1586         ts->tv_sec = 0;
1587         ts->tv_nsec = 0;
1588 }
1589
1590 /**
1591  * read_persistent_wall_and_boot_offset - Read persistent clock, and also offset
1592  *                                        from the boot.
1593  * @wall_time:    current time as returned by persistent clock
1594  * @boot_offset:  offset that is defined as wall_time - boot_time
1595  *
1596  * Weak dummy function for arches that do not yet support it.
1597  *
1598  * The default function calculates offset based on the current value of
1599  * local_clock(). This way architectures that support sched_clock() but don't
1600  * support dedicated boot time clock will provide the best estimate of the
1601  * boot time.
1602  */
1603 void __weak __init
1604 read_persistent_wall_and_boot_offset(struct timespec64 *wall_time,
1605                                      struct timespec64 *boot_offset)
1606 {
1607         read_persistent_clock64(wall_time);
1608         *boot_offset = ns_to_timespec64(local_clock());
1609 }
1610
1611 /*
1612  * Flag reflecting whether timekeeping_resume() has injected sleeptime.
1613  *
1614  * The flag starts of false and is only set when a suspend reaches
1615  * timekeeping_suspend(), timekeeping_resume() sets it to false when the
1616  * timekeeper clocksource is not stopping across suspend and has been
1617  * used to update sleep time. If the timekeeper clocksource has stopped
1618  * then the flag stays true and is used by the RTC resume code to decide
1619  * whether sleeptime must be injected and if so the flag gets false then.
1620  *
1621  * If a suspend fails before reaching timekeeping_resume() then the flag
1622  * stays false and prevents erroneous sleeptime injection.
1623  */
1624 static bool suspend_timing_needed;
1625
1626 /* Flag for if there is a persistent clock on this platform */
1627 static bool persistent_clock_exists;
1628
1629 /*
1630  * timekeeping_init - Initializes the clocksource and common timekeeping values
1631  */
1632 void __init timekeeping_init(void)
1633 {
1634         struct timespec64 wall_time, boot_offset, wall_to_mono;
1635         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1636         struct clocksource *clock;
1637         unsigned long flags;
1638
1639         read_persistent_wall_and_boot_offset(&wall_time, &boot_offset);
1640         if (timespec64_valid_settod(&wall_time) &&
1641             timespec64_to_ns(&wall_time) > 0) {
1642                 persistent_clock_exists = true;
1643         } else if (timespec64_to_ns(&wall_time) != 0) {
1644                 pr_warn("Persistent clock returned invalid value");
1645                 wall_time = (struct timespec64){0};
1646         }
1647
1648         if (timespec64_compare(&wall_time, &boot_offset) < 0)
1649                 boot_offset = (struct timespec64){0};
1650
1651         /*
1652          * We want set wall_to_mono, so the following is true:
1653          * wall time + wall_to_mono = boot time
1654          */
1655         wall_to_mono = timespec64_sub(boot_offset, wall_time);
1656
1657         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1658         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1659         ntp_init();
1660
1661         clock = clocksource_default_clock();
1662         if (clock->enable)
1663                 clock->enable(clock);
1664         tk_setup_internals(tk, clock);
1665
1666         tk_set_xtime(tk, &wall_time);
1667         tk->raw_sec = 0;
1668
1669         tk_set_wall_to_mono(tk, wall_to_mono);
1670
1671         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1672
1673         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1674         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1675 }
1676
1677 /* time in seconds when suspend began for persistent clock */
1678 static struct timespec64 timekeeping_suspend_time;
1679
1680 /**
1681  * __timekeeping_inject_sleeptime - Internal function to add sleep interval
1682  * @tk:         Pointer to the timekeeper to be updated
1683  * @delta:      Pointer to the delta value in timespec64 format
1684  *
1685  * Takes a timespec offset measuring a suspend interval and properly
1686  * adds the sleep offset to the timekeeping variables.
1687  */
1688 static void __timekeeping_inject_sleeptime(struct timekeeper *tk,
1689                                            const struct timespec64 *delta)
1690 {
1691         if (!timespec64_valid_strict(delta)) {
1692                 printk_deferred(KERN_WARNING
1693                                 "__timekeeping_inject_sleeptime: Invalid "
1694                                 "sleep delta value!\n");
1695                 return;
1696         }
1697         tk_xtime_add(tk, delta);
1698         tk_set_wall_to_mono(tk, timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, *delta));
1699         tk_update_sleep_time(tk, timespec64_to_ktime(*delta));
1700         tk_debug_account_sleep_time(delta);
1701 }
1702
1703 #if defined(CONFIG_PM_SLEEP) && defined(CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE)
1704 /*
1705  * We have three kinds of time sources to use for sleep time
1706  * injection, the preference order is:
1707  * 1) non-stop clocksource
1708  * 2) persistent clock (ie: RTC accessible when irqs are off)
1709  * 3) RTC
1710  *
1711  * 1) and 2) are used by timekeeping, 3) by RTC subsystem.
1712  * If system has neither 1) nor 2), 3) will be used finally.
1713  *
1714  *
1715  * If timekeeping has injected sleeptime via either 1) or 2),
1716  * 3) becomes needless, so in this case we don't need to call
1717  * rtc_resume(), and this is what timekeeping_rtc_skipresume()
1718  * means.
1719  */
1720 bool timekeeping_rtc_skipresume(void)
1721 {
1722         return !suspend_timing_needed;
1723 }
1724
1725 /*
1726  * 1) can be determined whether to use or not only when doing
1727  * timekeeping_resume() which is invoked after rtc_suspend(),
1728  * so we can't skip rtc_suspend() surely if system has 1).
1729  *
1730  * But if system has 2), 2) will definitely be used, so in this
1731  * case we don't need to call rtc_suspend(), and this is what
1732  * timekeeping_rtc_skipsuspend() means.
1733  */
1734 bool timekeeping_rtc_skipsuspend(void)
1735 {
1736         return persistent_clock_exists;
1737 }
1738
1739 /**
1740  * timekeeping_inject_sleeptime64 - Adds suspend interval to timeekeeping values
1741  * @delta: pointer to a timespec64 delta value
1742  *
1743  * This hook is for architectures that cannot support read_persistent_clock64
1744  * because their RTC/persistent clock is only accessible when irqs are enabled.
1745  * and also don't have an effective nonstop clocksource.
1746  *
1747  * This function should only be called by rtc_resume(), and allows
1748  * a suspend offset to be injected into the timekeeping values.
1749  */
1750 void timekeeping_inject_sleeptime64(const struct timespec64 *delta)
1751 {
1752         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1753         unsigned long flags;
1754
1755         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1756         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1757
1758         suspend_timing_needed = false;
1759
1760         timekeeping_forward_now(tk);
1761
1762         __timekeeping_inject_sleeptime(tk, delta);
1763
1764         timekeeping_update(tk, TK_CLEAR_NTP | TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1765
1766         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1767         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1768
1769         /* Signal hrtimers about time change */
1770         clock_was_set(CLOCK_SET_WALL | CLOCK_SET_BOOT);
1771 }
1772 #endif
1773
1774 /**
1775  * timekeeping_resume - Resumes the generic timekeeping subsystem.
1776  */
1777 void timekeeping_resume(void)
1778 {
1779         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1780         struct clocksource *clock = tk->tkr_mono.clock;
1781         unsigned long flags;
1782         struct timespec64 ts_new, ts_delta;
1783         u64 cycle_now, nsec;
1784         bool inject_sleeptime = false;
1785
1786         read_persistent_clock64(&ts_new);
1787
1788         clockevents_resume();
1789         clocksource_resume();
1790
1791         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1792         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1793
1794         /*
1795          * After system resumes, we need to calculate the suspended time and
1796          * compensate it for the OS time. There are 3 sources that could be
1797          * used: Nonstop clocksource during suspend, persistent clock and rtc
1798          * device.
1799          *
1800          * One specific platform may have 1 or 2 or all of them, and the
1801          * preference will be:
1802          *      suspend-nonstop clocksource -> persistent clock -> rtc
1803          * The less preferred source will only be tried if there is no better
1804          * usable source. The rtc part is handled separately in rtc core code.
1805          */
1806         cycle_now = tk_clock_read(&tk->tkr_mono);
1807         nsec = clocksource_stop_suspend_timing(clock, cycle_now);
1808         if (nsec > 0) {
1809                 ts_delta = ns_to_timespec64(nsec);
1810                 inject_sleeptime = true;
1811         } else if (timespec64_compare(&ts_new, &timekeeping_suspend_time) > 0) {
1812                 ts_delta = timespec64_sub(ts_new, timekeeping_suspend_time);
1813                 inject_sleeptime = true;
1814         }
1815
1816         if (inject_sleeptime) {
1817                 suspend_timing_needed = false;
1818                 __timekeeping_inject_sleeptime(tk, &ts_delta);
1819         }
1820
1821         /* Re-base the last cycle value */
1822         tk->tkr_mono.cycle_last = cycle_now;
1823         tk->tkr_raw.cycle_last  = cycle_now;
1824
1825         tk->ntp_error = 0;
1826         timekeeping_suspended = 0;
1827         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
1828         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1829         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1830
1831         touch_softlockup_watchdog();
1832
1833         /* Resume the clockevent device(s) and hrtimers */
1834         tick_resume();
1835         /* Notify timerfd as resume is equivalent to clock_was_set() */
1836         timerfd_resume();
1837 }
1838
1839 int timekeeping_suspend(void)
1840 {
1841         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
1842         unsigned long flags;
1843         struct timespec64               delta, delta_delta;
1844         static struct timespec64        old_delta;
1845         struct clocksource *curr_clock;
1846         u64 cycle_now;
1847
1848         read_persistent_clock64(&timekeeping_suspend_time);
1849
1850         /*
1851          * On some systems the persistent_clock can not be detected at
1852          * timekeeping_init by its return value, so if we see a valid
1853          * value returned, update the persistent_clock_exists flag.
1854          */
1855         if (timekeeping_suspend_time.tv_sec || timekeeping_suspend_time.tv_nsec)
1856                 persistent_clock_exists = true;
1857
1858         suspend_timing_needed = true;
1859
1860         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
1861         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
1862         timekeeping_forward_now(tk);
1863         timekeeping_suspended = 1;
1864
1865         /*
1866          * Since we've called forward_now, cycle_last stores the value
1867          * just read from the current clocksource. Save this to potentially
1868          * use in suspend timing.
1869          */
1870         curr_clock = tk->tkr_mono.clock;
1871         cycle_now = tk->tkr_mono.cycle_last;
1872         clocksource_start_suspend_timing(curr_clock, cycle_now);
1873
1874         if (persistent_clock_exists) {
1875                 /*
1876                  * To avoid drift caused by repeated suspend/resumes,
1877                  * which each can add ~1 second drift error,
1878                  * try to compensate so the difference in system time
1879                  * and persistent_clock time stays close to constant.
1880                  */
1881                 delta = timespec64_sub(tk_xtime(tk), timekeeping_suspend_time);
1882                 delta_delta = timespec64_sub(delta, old_delta);
1883                 if (abs(delta_delta.tv_sec) >= 2) {
1884                         /*
1885                          * if delta_delta is too large, assume time correction
1886                          * has occurred and set old_delta to the current delta.
1887                          */
1888                         old_delta = delta;
1889                 } else {
1890                         /* Otherwise try to adjust old_system to compensate */
1891                         timekeeping_suspend_time =
1892                                 timespec64_add(timekeeping_suspend_time, delta_delta);
1893                 }
1894         }
1895
1896         timekeeping_update(tk, TK_MIRROR);
1897         halt_fast_timekeeper(tk);
1898         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
1899         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
1900
1901         tick_suspend();
1902         clocksource_suspend();
1903         clockevents_suspend();
1904
1905         return 0;
1906 }
1907
1908 /* sysfs resume/suspend bits for timekeeping */
1909 static struct syscore_ops timekeeping_syscore_ops = {
1910         .resume         = timekeeping_resume,
1911         .suspend        = timekeeping_suspend,
1912 };
1913
1914 static int __init timekeeping_init_ops(void)
1915 {
1916         register_syscore_ops(&timekeeping_syscore_ops);
1917         return 0;
1918 }
1919 device_initcall(timekeeping_init_ops);
1920
1921 /*
1922  * Apply a multiplier adjustment to the timekeeper
1923  */
1924 static __always_inline void timekeeping_apply_adjustment(struct timekeeper *tk,
1925                                                          s64 offset,
1926                                                          s32 mult_adj)
1927 {
1928         s64 interval = tk->cycle_interval;
1929
1930         if (mult_adj == 0) {
1931                 return;
1932         } else if (mult_adj == -1) {
1933                 interval = -interval;
1934                 offset = -offset;
1935         } else if (mult_adj != 1) {
1936                 interval *= mult_adj;
1937                 offset *= mult_adj;
1938         }
1939
1940         /*
1941          * So the following can be confusing.
1942          *
1943          * To keep things simple, lets assume mult_adj == 1 for now.
1944          *
1945          * When mult_adj != 1, remember that the interval and offset values
1946          * have been appropriately scaled so the math is the same.
1947          *
1948          * The basic idea here is that we're increasing the multiplier
1949          * by one, this causes the xtime_interval to be incremented by
1950          * one cycle_interval. This is because:
1951          *      xtime_interval = cycle_interval * mult
1952          * So if mult is being incremented by one:
1953          *      xtime_interval = cycle_interval * (mult + 1)
1954          * Its the same as:
1955          *      xtime_interval = (cycle_interval * mult) + cycle_interval
1956          * Which can be shortened to:
1957          *      xtime_interval += cycle_interval
1958          *
1959          * So offset stores the non-accumulated cycles. Thus the current
1960          * time (in shifted nanoseconds) is:
1961          *      now = (offset * adj) + xtime_nsec
1962          * Now, even though we're adjusting the clock frequency, we have
1963          * to keep time consistent. In other words, we can't jump back
1964          * in time, and we also want to avoid jumping forward in time.
1965          *
1966          * So given the same offset value, we need the time to be the same
1967          * both before and after the freq adjustment.
1968          *      now = (offset * adj_1) + xtime_nsec_1
1969          *      now = (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1970          * So:
1971          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1972          *              (offset * adj_2) + xtime_nsec_2
1973          * And we know:
1974          *      adj_2 = adj_1 + 1
1975          * So:
1976          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1977          *              (offset * (adj_1+1)) + xtime_nsec_2
1978          *      (offset * adj_1) + xtime_nsec_1 =
1979          *              (offset * adj_1) + offset + xtime_nsec_2
1980          * Canceling the sides:
1981          *      xtime_nsec_1 = offset + xtime_nsec_2
1982          * Which gives us:
1983          *      xtime_nsec_2 = xtime_nsec_1 - offset
1984          * Which simplifies to:
1985          *      xtime_nsec -= offset
1986          */
1987         if ((mult_adj > 0) && (tk->tkr_mono.mult + mult_adj < mult_adj)) {
1988                 /* NTP adjustment caused clocksource mult overflow */
1989                 WARN_ON_ONCE(1);
1990                 return;
1991         }
1992
1993         tk->tkr_mono.mult += mult_adj;
1994         tk->xtime_interval += interval;
1995         tk->tkr_mono.xtime_nsec -= offset;
1996 }
1997
1998 /*
1999  * Adjust the timekeeper's multiplier to the correct frequency
2000  * and also to reduce the accumulated error value.
2001  */
2002 static void timekeeping_adjust(struct timekeeper *tk, s64 offset)
2003 {
2004         u32 mult;
2005
2006         /*
2007          * Determine the multiplier from the current NTP tick length.
2008          * Avoid expensive division when the tick length doesn't change.
2009          */
2010         if (likely(tk->ntp_tick == ntp_tick_length())) {
2011                 mult = tk->tkr_mono.mult - tk->ntp_err_mult;
2012         } else {
2013                 tk->ntp_tick = ntp_tick_length();
2014                 mult = div64_u64((tk->ntp_tick >> tk->ntp_error_shift) -
2015                                  tk->xtime_remainder, tk->cycle_interval);
2016         }
2017
2018         /*
2019          * If the clock is behind the NTP time, increase the multiplier by 1
2020          * to catch up with it. If it's ahead and there was a remainder in the
2021          * tick division, the clock will slow down. Otherwise it will stay
2022          * ahead until the tick length changes to a non-divisible value.
2023          */
2024         tk->ntp_err_mult = tk->ntp_error > 0 ? 1 : 0;
2025         mult += tk->ntp_err_mult;
2026
2027         timekeeping_apply_adjustment(tk, offset, mult - tk->tkr_mono.mult);
2028
2029         if (unlikely(tk->tkr_mono.clock->maxadj &&
2030                 (abs(tk->tkr_mono.mult - tk->tkr_mono.clock->mult)
2031                         > tk->tkr_mono.clock->maxadj))) {
2032                 printk_once(KERN_WARNING
2033                         "Adjusting %s more than 11%% (%ld vs %ld)\n",
2034                         tk->tkr_mono.clock->name, (long)tk->tkr_mono.mult,
2035                         (long)tk->tkr_mono.clock->mult + tk->tkr_mono.clock->maxadj);
2036         }
2037
2038         /*
2039          * It may be possible that when we entered this function, xtime_nsec
2040          * was very small.  Further, if we're slightly speeding the clocksource
2041          * in the code above, its possible the required corrective factor to
2042          * xtime_nsec could cause it to underflow.
2043          *
2044          * Now, since we have already accumulated the second and the NTP
2045          * subsystem has been notified via second_overflow(), we need to skip
2046          * the next update.
2047          */
2048         if (unlikely((s64)tk->tkr_mono.xtime_nsec < 0)) {
2049                 tk->tkr_mono.xtime_nsec += (u64)NSEC_PER_SEC <<
2050                                                         tk->tkr_mono.shift;
2051                 tk->xtime_sec--;
2052                 tk->skip_second_overflow = 1;
2053         }
2054 }
2055
2056 /*
2057  * accumulate_nsecs_to_secs - Accumulates nsecs into secs
2058  *
2059  * Helper function that accumulates the nsecs greater than a second
2060  * from the xtime_nsec field to the xtime_secs field.
2061  * It also calls into the NTP code to handle leapsecond processing.
2062  */
2063 static inline unsigned int accumulate_nsecs_to_secs(struct timekeeper *tk)
2064 {
2065         u64 nsecps = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_mono.shift;
2066         unsigned int clock_set = 0;
2067
2068         while (tk->tkr_mono.xtime_nsec >= nsecps) {
2069                 int leap;
2070
2071                 tk->tkr_mono.xtime_nsec -= nsecps;
2072                 tk->xtime_sec++;
2073
2074                 /*
2075                  * Skip NTP update if this second was accumulated before,
2076                  * i.e. xtime_nsec underflowed in timekeeping_adjust()
2077                  */
2078                 if (unlikely(tk->skip_second_overflow)) {
2079                         tk->skip_second_overflow = 0;
2080                         continue;
2081                 }
2082
2083                 /* Figure out if its a leap sec and apply if needed */
2084                 leap = second_overflow(tk->xtime_sec);
2085                 if (unlikely(leap)) {
2086                         struct timespec64 ts;
2087
2088                         tk->xtime_sec += leap;
2089
2090                         ts.tv_sec = leap;
2091                         ts.tv_nsec = 0;
2092                         tk_set_wall_to_mono(tk,
2093                                 timespec64_sub(tk->wall_to_monotonic, ts));
2094
2095                         __timekeeping_set_tai_offset(tk, tk->tai_offset - leap);
2096
2097                         clock_set = TK_CLOCK_WAS_SET;
2098                 }
2099         }
2100         return clock_set;
2101 }
2102
2103 /*
2104  * logarithmic_accumulation - shifted accumulation of cycles
2105  *
2106  * This functions accumulates a shifted interval of cycles into
2107  * a shifted interval nanoseconds. Allows for O(log) accumulation
2108  * loop.
2109  *
2110  * Returns the unconsumed cycles.
2111  */
2112 static u64 logarithmic_accumulation(struct timekeeper *tk, u64 offset,
2113                                     u32 shift, unsigned int *clock_set)
2114 {
2115         u64 interval = tk->cycle_interval << shift;
2116         u64 snsec_per_sec;
2117
2118         /* If the offset is smaller than a shifted interval, do nothing */
2119         if (offset < interval)
2120                 return offset;
2121
2122         /* Accumulate one shifted interval */
2123         offset -= interval;
2124         tk->tkr_mono.cycle_last += interval;
2125         tk->tkr_raw.cycle_last  += interval;
2126
2127         tk->tkr_mono.xtime_nsec += tk->xtime_interval << shift;
2128         *clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
2129
2130         /* Accumulate raw time */
2131         tk->tkr_raw.xtime_nsec += tk->raw_interval << shift;
2132         snsec_per_sec = (u64)NSEC_PER_SEC << tk->tkr_raw.shift;
2133         while (tk->tkr_raw.xtime_nsec >= snsec_per_sec) {
2134                 tk->tkr_raw.xtime_nsec -= snsec_per_sec;
2135                 tk->raw_sec++;
2136         }
2137
2138         /* Accumulate error between NTP and clock interval */
2139         tk->ntp_error += tk->ntp_tick << shift;
2140         tk->ntp_error -= (tk->xtime_interval + tk->xtime_remainder) <<
2141                                                 (tk->ntp_error_shift + shift);
2142
2143         return offset;
2144 }
2145
2146 /*
2147  * timekeeping_advance - Updates the timekeeper to the current time and
2148  * current NTP tick length
2149  */
2150 static bool timekeeping_advance(enum timekeeping_adv_mode mode)
2151 {
2152         struct timekeeper *real_tk = &tk_core.timekeeper;
2153         struct timekeeper *tk = &shadow_timekeeper;
2154         u64 offset;
2155         int shift = 0, maxshift;
2156         unsigned int clock_set = 0;
2157         unsigned long flags;
2158
2159         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2160
2161         /* Make sure we're fully resumed: */
2162         if (unlikely(timekeeping_suspended))
2163                 goto out;
2164
2165         offset = clocksource_delta(tk_clock_read(&tk->tkr_mono),
2166                                    tk->tkr_mono.cycle_last, tk->tkr_mono.mask);
2167
2168         /* Check if there's really nothing to do */
2169         if (offset < real_tk->cycle_interval && mode == TK_ADV_TICK)
2170                 goto out;
2171
2172         /* Do some additional sanity checking */
2173         timekeeping_check_update(tk, offset);
2174
2175         /*
2176          * With NO_HZ we may have to accumulate many cycle_intervals
2177          * (think "ticks") worth of time at once. To do this efficiently,
2178          * we calculate the largest doubling multiple of cycle_intervals
2179          * that is smaller than the offset.  We then accumulate that
2180          * chunk in one go, and then try to consume the next smaller
2181          * doubled multiple.
2182          */
2183         shift = ilog2(offset) - ilog2(tk->cycle_interval);
2184         shift = max(0, shift);
2185         /* Bound shift to one less than what overflows tick_length */
2186         maxshift = (64 - (ilog2(ntp_tick_length())+1)) - 1;
2187         shift = min(shift, maxshift);
2188         while (offset >= tk->cycle_interval) {
2189                 offset = logarithmic_accumulation(tk, offset, shift,
2190                                                         &clock_set);
2191                 if (offset < tk->cycle_interval<<shift)
2192                         shift--;
2193         }
2194
2195         /* Adjust the multiplier to correct NTP error */
2196         timekeeping_adjust(tk, offset);
2197
2198         /*
2199          * Finally, make sure that after the rounding
2200          * xtime_nsec isn't larger than NSEC_PER_SEC
2201          */
2202         clock_set |= accumulate_nsecs_to_secs(tk);
2203
2204         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2205         /*
2206          * Update the real timekeeper.
2207          *
2208          * We could avoid this memcpy by switching pointers, but that
2209          * requires changes to all other timekeeper usage sites as
2210          * well, i.e. move the timekeeper pointer getter into the
2211          * spinlocked/seqcount protected sections. And we trade this
2212          * memcpy under the tk_core.seq against one before we start
2213          * updating.
2214          */
2215         timekeeping_update(tk, clock_set);
2216         memcpy(real_tk, tk, sizeof(*tk));
2217         /* The memcpy must come last. Do not put anything here! */
2218         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2219 out:
2220         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2221
2222         return !!clock_set;
2223 }
2224
2225 /**
2226  * update_wall_time - Uses the current clocksource to increment the wall time
2227  *
2228  */
2229 void update_wall_time(void)
2230 {
2231         if (timekeeping_advance(TK_ADV_TICK))
2232                 clock_was_set_delayed();
2233 }
2234
2235 /**
2236  * getboottime64 - Return the real time of system boot.
2237  * @ts:         pointer to the timespec64 to be set
2238  *
2239  * Returns the wall-time of boot in a timespec64.
2240  *
2241  * This is based on the wall_to_monotonic offset and the total suspend
2242  * time. Calls to settimeofday will affect the value returned (which
2243  * basically means that however wrong your real time clock is at boot time,
2244  * you get the right time here).
2245  */
2246 void getboottime64(struct timespec64 *ts)
2247 {
2248         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2249         ktime_t t = ktime_sub(tk->offs_real, tk->offs_boot);
2250
2251         *ts = ktime_to_timespec64(t);
2252 }
2253 EXPORT_SYMBOL_GPL(getboottime64);
2254
2255 void ktime_get_coarse_real_ts64(struct timespec64 *ts)
2256 {
2257         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2258         unsigned int seq;
2259
2260         do {
2261                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2262
2263                 *ts = tk_xtime(tk);
2264         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2265 }
2266 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_coarse_real_ts64);
2267
2268 void ktime_get_coarse_ts64(struct timespec64 *ts)
2269 {
2270         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2271         struct timespec64 now, mono;
2272         unsigned int seq;
2273
2274         do {
2275                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2276
2277                 now = tk_xtime(tk);
2278                 mono = tk->wall_to_monotonic;
2279         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2280
2281         set_normalized_timespec64(ts, now.tv_sec + mono.tv_sec,
2282                                 now.tv_nsec + mono.tv_nsec);
2283 }
2284 EXPORT_SYMBOL(ktime_get_coarse_ts64);
2285
2286 /*
2287  * Must hold jiffies_lock
2288  */
2289 void do_timer(unsigned long ticks)
2290 {
2291         jiffies_64 += ticks;
2292         calc_global_load();
2293 }
2294
2295 /**
2296  * ktime_get_update_offsets_now - hrtimer helper
2297  * @cwsseq:     pointer to check and store the clock was set sequence number
2298  * @offs_real:  pointer to storage for monotonic -> realtime offset
2299  * @offs_boot:  pointer to storage for monotonic -> boottime offset
2300  * @offs_tai:   pointer to storage for monotonic -> clock tai offset
2301  *
2302  * Returns current monotonic time and updates the offsets if the
2303  * sequence number in @cwsseq and timekeeper.clock_was_set_seq are
2304  * different.
2305  *
2306  * Called from hrtimer_interrupt() or retrigger_next_event()
2307  */
2308 ktime_t ktime_get_update_offsets_now(unsigned int *cwsseq, ktime_t *offs_real,
2309                                      ktime_t *offs_boot, ktime_t *offs_tai)
2310 {
2311         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2312         unsigned int seq;
2313         ktime_t base;
2314         u64 nsecs;
2315
2316         do {
2317                 seq = read_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2318
2319                 base = tk->tkr_mono.base;
2320                 nsecs = timekeeping_get_ns(&tk->tkr_mono);
2321                 base = ktime_add_ns(base, nsecs);
2322
2323                 if (*cwsseq != tk->clock_was_set_seq) {
2324                         *cwsseq = tk->clock_was_set_seq;
2325                         *offs_real = tk->offs_real;
2326                         *offs_boot = tk->offs_boot;
2327                         *offs_tai = tk->offs_tai;
2328                 }
2329
2330                 /* Handle leapsecond insertion adjustments */
2331                 if (unlikely(base >= tk->next_leap_ktime))
2332                         *offs_real = ktime_sub(tk->offs_real, ktime_set(1, 0));
2333
2334         } while (read_seqcount_retry(&tk_core.seq, seq));
2335
2336         return base;
2337 }
2338
2339 /*
2340  * timekeeping_validate_timex - Ensures the timex is ok for use in do_adjtimex
2341  */
2342 static int timekeeping_validate_timex(const struct __kernel_timex *txc)
2343 {
2344         if (txc->modes & ADJ_ADJTIME) {
2345                 /* singleshot must not be used with any other mode bits */
2346                 if (!(txc->modes & ADJ_OFFSET_SINGLESHOT))
2347                         return -EINVAL;
2348                 if (!(txc->modes & ADJ_OFFSET_READONLY) &&
2349                     !capable(CAP_SYS_TIME))
2350                         return -EPERM;
2351         } else {
2352                 /* In order to modify anything, you gotta be super-user! */
2353                 if (txc->modes && !capable(CAP_SYS_TIME))
2354                         return -EPERM;
2355                 /*
2356                  * if the quartz is off by more than 10% then
2357                  * something is VERY wrong!
2358                  */
2359                 if (txc->modes & ADJ_TICK &&
2360                     (txc->tick <  900000/USER_HZ ||
2361                      txc->tick > 1100000/USER_HZ))
2362                         return -EINVAL;
2363         }
2364
2365         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
2366                 /* In order to inject time, you gotta be super-user! */
2367                 if (!capable(CAP_SYS_TIME))
2368                         return -EPERM;
2369
2370                 /*
2371                  * Validate if a timespec/timeval used to inject a time
2372                  * offset is valid.  Offsets can be positive or negative, so
2373                  * we don't check tv_sec. The value of the timeval/timespec
2374                  * is the sum of its fields,but *NOTE*:
2375                  * The field tv_usec/tv_nsec must always be non-negative and
2376                  * we can't have more nanoseconds/microseconds than a second.
2377                  */
2378                 if (txc->time.tv_usec < 0)
2379                         return -EINVAL;
2380
2381                 if (txc->modes & ADJ_NANO) {
2382                         if (txc->time.tv_usec >= NSEC_PER_SEC)
2383                                 return -EINVAL;
2384                 } else {
2385                         if (txc->time.tv_usec >= USEC_PER_SEC)
2386                                 return -EINVAL;
2387                 }
2388         }
2389
2390         /*
2391          * Check for potential multiplication overflows that can
2392          * only happen on 64-bit systems:
2393          */
2394         if ((txc->modes & ADJ_FREQUENCY) && (BITS_PER_LONG == 64)) {
2395                 if (LLONG_MIN / PPM_SCALE > txc->freq)
2396                         return -EINVAL;
2397                 if (LLONG_MAX / PPM_SCALE < txc->freq)
2398                         return -EINVAL;
2399         }
2400
2401         return 0;
2402 }
2403
2404 /**
2405  * random_get_entropy_fallback - Returns the raw clock source value,
2406  * used by random.c for platforms with no valid random_get_entropy().
2407  */
2408 unsigned long random_get_entropy_fallback(void)
2409 {
2410         struct tk_read_base *tkr = &tk_core.timekeeper.tkr_mono;
2411         struct clocksource *clock = READ_ONCE(tkr->clock);
2412
2413         if (unlikely(timekeeping_suspended || !clock))
2414                 return 0;
2415         return clock->read(clock);
2416 }
2417 EXPORT_SYMBOL_GPL(random_get_entropy_fallback);
2418
2419 /**
2420  * do_adjtimex() - Accessor function to NTP __do_adjtimex function
2421  */
2422 int do_adjtimex(struct __kernel_timex *txc)
2423 {
2424         struct timekeeper *tk = &tk_core.timekeeper;
2425         struct audit_ntp_data ad;
2426         bool clock_set = false;
2427         struct timespec64 ts;
2428         unsigned long flags;
2429         s32 orig_tai, tai;
2430         int ret;
2431
2432         /* Validate the data before disabling interrupts */
2433         ret = timekeeping_validate_timex(txc);
2434         if (ret)
2435                 return ret;
2436         add_device_randomness(txc, sizeof(*txc));
2437
2438         if (txc->modes & ADJ_SETOFFSET) {
2439                 struct timespec64 delta;
2440                 delta.tv_sec  = txc->time.tv_sec;
2441                 delta.tv_nsec = txc->time.tv_usec;
2442                 if (!(txc->modes & ADJ_NANO))
2443                         delta.tv_nsec *= 1000;
2444                 ret = timekeeping_inject_offset(&delta);
2445                 if (ret)
2446                         return ret;
2447
2448                 audit_tk_injoffset(delta);
2449         }
2450
2451         audit_ntp_init(&ad);
2452
2453         ktime_get_real_ts64(&ts);
2454         add_device_randomness(&ts, sizeof(ts));
2455
2456         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2457         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2458
2459         orig_tai = tai = tk->tai_offset;
2460         ret = __do_adjtimex(txc, &ts, &tai, &ad);
2461
2462         if (tai != orig_tai) {
2463                 __timekeeping_set_tai_offset(tk, tai);
2464                 timekeeping_update(tk, TK_MIRROR | TK_CLOCK_WAS_SET);
2465                 clock_set = true;
2466         }
2467         tk_update_leap_state(tk);
2468
2469         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2470         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2471
2472         audit_ntp_log(&ad);
2473
2474         /* Update the multiplier immediately if frequency was set directly */
2475         if (txc->modes & (ADJ_FREQUENCY | ADJ_TICK))
2476                 clock_set |= timekeeping_advance(TK_ADV_FREQ);
2477
2478         if (clock_set)
2479                 clock_was_set(CLOCK_REALTIME);
2480
2481         ntp_notify_cmos_timer();
2482
2483         return ret;
2484 }
2485
2486 #ifdef CONFIG_NTP_PPS
2487 /**
2488  * hardpps() - Accessor function to NTP __hardpps function
2489  */
2490 void hardpps(const struct timespec64 *phase_ts, const struct timespec64 *raw_ts)
2491 {
2492         unsigned long flags;
2493
2494         raw_spin_lock_irqsave(&timekeeper_lock, flags);
2495         write_seqcount_begin(&tk_core.seq);
2496
2497         __hardpps(phase_ts, raw_ts);
2498
2499         write_seqcount_end(&tk_core.seq);
2500         raw_spin_unlock_irqrestore(&timekeeper_lock, flags);
2501 }
2502 EXPORT_SYMBOL(hardpps);
2503 #endif /* CONFIG_NTP_PPS */