arch/x86/vdso/vclock_gettime.c

   1 /*
   2  * Copyright 2006 Andi Kleen, SUSE Labs.
   3  * Subject to the GNU Public License, v.2
   4  *
   5  * Fast user context implementation of clock_gettime, gettimeofday, and time.
   6  *
   7  * The code should have no internal unresolved relocations.
   8  * Check with readelf after changing.
   9  */
  10
  11 /* Disable profiling for userspace code: */
  12 #define DISABLE_BRANCH_PROFILING
  13
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/posix-timers.h>
  16 #include <linux/time.h>
  17 #include <linux/string.h>
  18 #include <asm/vsyscall.h>
  19 #include <asm/fixmap.h>
  20 #include <asm/vgtod.h>
  21 #include <asm/timex.h>
  22 #include <asm/hpet.h>
  23 #include <asm/unistd.h>
  24 #include <asm/io.h>
  25
  26 #define gtod (&VVAR(vsyscall_gtod_data))
  27
  28 #ifndef CONFIG_XEN
  29 #define using_vclock likely(gtod->clock.vclock_mode != VCLOCK_NONE)
  30 #else
  31 #define using_vclock 0
  32 #define VCLOCK_TSC (-1)
  33 #endif
  34
  35 notrace static cycle_t vread_tsc(void)
  36 {
  37         cycle_t ret;
  38         u64 last;
  39
  40         /*
  41          * Empirically, a fence (of type that depends on the CPU)
  42          * before rdtsc is enough to ensure that rdtsc is ordered
  43          * with respect to loads.  The various CPU manuals are unclear
  44          * as to whether rdtsc can be reordered with later loads,
  45          * but no one has ever seen it happen.
  46          */
  47         rdtsc_barrier();
  48         ret = (cycle_t)vget_cycles();
  49
  50         last = VVAR(vsyscall_gtod_data).clock.cycle_last;
  51
  52         if (likely(ret >= last))
  53                 return ret;
  54
  55         /*
  56          * GCC likes to generate cmov here, but this branch is extremely
  57          * predictable (it's just a funciton of time and the likely is
  58          * very likely) and there's a data dependence, so force GCC
  59          * to generate a branch instead.  I don't barrier() because
  60          * we don't actually need a barrier, and if this function
  61          * ever gets inlined it will generate worse code.
  62          */
  63         asm volatile ("");
  64         return last;
  65 }
  66
  67 static notrace cycle_t vread_hpet(void)
  68 {
  69         return readl((const void __iomem *)fix_to_virt(VSYSCALL_HPET) + 0xf0);
  70 }
  71
  72 notrace static long vdso_fallback_gettime(long clock, struct timespec *ts)
  73 {
  74         long ret;
  75         asm("syscall" : "=a" (ret) :
  76             "0" (__NR_clock_gettime),"D" (clock), "S" (ts) : "memory");
  77         return ret;
  78 }
  79
  80 notrace static inline long vgetns(void)
  81 {
  82         long v;
  83         cycles_t cycles;
  84         if (gtod->clock.vclock_mode == VCLOCK_TSC)
  85                 cycles = vread_tsc();
  86         else
  87                 cycles = vread_hpet();
  88         v = (cycles - gtod->clock.cycle_last) & gtod->clock.mask;
  89         return (v * gtod->clock.mult) >> gtod->clock.shift;
  90 }
  91
  92 notrace static noinline int do_realtime(struct timespec *ts)
  93 {
  94         unsigned long seq, ns;
  95         do {
  96                 seq = read_seqbegin(&gtod->lock);
  97                 ts->tv_sec = gtod->wall_time_sec;
  98                 ts->tv_nsec = gtod->wall_time_nsec;
  99                 ns = vgetns();
 100         } while (unlikely(read_seqretry(&gtod->lock, seq)));
 101         timespec_add_ns(ts, ns);
 102         return 0;
 103 }
 104
 105 notrace static noinline int do_monotonic(struct timespec *ts)
 106 {
 107         unsigned long seq, ns, secs;
 108         do {
 109                 seq = read_seqbegin(&gtod->lock);
 110                 secs = gtod->wall_time_sec;
 111                 ns = gtod->wall_time_nsec + vgetns();
 112                 secs += gtod->wall_to_monotonic.tv_sec;
 113                 ns += gtod->wall_to_monotonic.tv_nsec;
 114         } while (unlikely(read_seqretry(&gtod->lock, seq)));
 115
 116         /* wall_time_nsec, vgetns(), and wall_to_monotonic.tv_nsec
 117          * are all guaranteed to be nonnegative.
 118          */
 119         while (ns >= NSEC_PER_SEC) {
 120                 ns -= NSEC_PER_SEC;
 121                 ++secs;
 122         }
 123         ts->tv_sec = secs;
 124         ts->tv_nsec = ns;
 125
 126         return 0;
 127 }
 128
 129 notrace static noinline int do_realtime_coarse(struct timespec *ts)
 130 {
 131         unsigned long seq;
 132         do {
 133                 seq = read_seqbegin(&gtod->lock);
 134                 ts->tv_sec = gtod->wall_time_coarse.tv_sec;
 135                 ts->tv_nsec = gtod->wall_time_coarse.tv_nsec;
 136         } while (unlikely(read_seqretry(&gtod->lock, seq)));
 137         return 0;
 138 }
 139
 140 notrace static noinline int do_monotonic_coarse(struct timespec *ts)
 141 {
 142         unsigned long seq, ns, secs;
 143         do {
 144                 seq = read_seqbegin(&gtod->lock);
 145                 secs = gtod->wall_time_coarse.tv_sec;
 146                 ns = gtod->wall_time_coarse.tv_nsec;
 147                 secs += gtod->wall_to_monotonic.tv_sec;
 148                 ns += gtod->wall_to_monotonic.tv_nsec;
 149         } while (unlikely(read_seqretry(&gtod->lock, seq)));
 150
 151         /* wall_time_nsec and wall_to_monotonic.tv_nsec are
 152          * guaranteed to be between 0 and NSEC_PER_SEC.
 153          */
 154         if (ns >= NSEC_PER_SEC) {
 155                 ns -= NSEC_PER_SEC;
 156                 ++secs;
 157         }
 158         ts->tv_sec = secs;
 159         ts->tv_nsec = ns;
 160
 161         return 0;
 162 }
 163
 164 notrace int __vdso_clock_gettime(clockid_t clock, struct timespec *ts)
 165 {
 166         switch (clock) {
 167         case CLOCK_REALTIME:
 168                 if (using_vclock)
 169                         return do_realtime(ts);
 170                 break;
 171         case CLOCK_MONOTONIC:
 172                 if (using_vclock)
 173                         return do_monotonic(ts);
 174                 break;
 175         case CLOCK_REALTIME_COARSE:
 176                 return do_realtime_coarse(ts);
 177         case CLOCK_MONOTONIC_COARSE:
 178                 return do_monotonic_coarse(ts);
 179         }
 180
 181         return vdso_fallback_gettime(clock, ts);
 182 }
 183 int clock_gettime(clockid_t, struct timespec *)
 184         __attribute__((weak, alias("__vdso_clock_gettime")));
 185
 186 notrace int __vdso_gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz)
 187 {
 188         long ret;
 189         if (using_vclock) {
 190                 if (likely(tv != NULL)) {
 191                         BUILD_BUG_ON(offsetof(struct timeval, tv_usec) !=
 192                                      offsetof(struct timespec, tv_nsec) ||
 193                                      sizeof(*tv) != sizeof(struct timespec));
 194                         do_realtime((struct timespec *)tv);
 195                         tv->tv_usec /= 1000;
 196                 }
 197                 if (unlikely(tz != NULL)) {
 198                         /* Avoid memcpy. Some old compilers fail to inline it */
 199                         tz->tz_minuteswest = gtod->sys_tz.tz_minuteswest;
 200                         tz->tz_dsttime = gtod->sys_tz.tz_dsttime;
 201                 }
 202                 return 0;
 203         }
 204         asm("syscall" : "=a" (ret) :
 205             "0" (__NR_gettimeofday), "D" (tv), "S" (tz) : "memory");
 206         return ret;
 207 }
 208 int gettimeofday(struct timeval *, struct timezone *)
 209         __attribute__((weak, alias("__vdso_gettimeofday")));
 210
 211 /*
 212  * This will break when the xtime seconds get inaccurate, but that is
 213  * unlikely
 214  */
 215 notrace time_t __vdso_time(time_t *t)
 216 {
 217         /* This is atomic on x86_64 so we don't need any locks. */
 218         time_t result = ACCESS_ONCE(VVAR(vsyscall_gtod_data).wall_time_sec);
 219
 220         if (t)
 221                 *t = result;
 222         return result;
 223 }
 224 int time(time_t *t)
 225         __attribute__((weak, alias("__vdso_time")));