Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / kernel / time / sched_clock.c
diff --git a/kernel/kernel/time/sched_clock.c b/kernel/kernel/time/sched_clock.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a26036d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,303 @@
+/*
+ * sched_clock.c: Generic sched_clock() support, to extend low level
+ *                hardware time counters to full 64-bit ns values.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
+ * published by the Free Software Foundation.
+ */
+#include <linux/clocksource.h>
+#include <linux/init.h>
+#include <linux/jiffies.h>
+#include <linux/ktime.h>
+#include <linux/kernel.h>
+#include <linux/moduleparam.h>
+#include <linux/sched.h>
+#include <linux/syscore_ops.h>
+#include <linux/hrtimer.h>
+#include <linux/sched_clock.h>
+#include <linux/seqlock.h>
+#include <linux/bitops.h>
+
+/**
+ * struct clock_read_data - data required to read from sched_clock()
+ *
+ * @epoch_ns:          sched_clock() value at last update
+ * @epoch_cyc:         Clock cycle value at last update.
+ * @sched_clock_mask:   Bitmask for two's complement subtraction of non 64bit
+ *                     clocks.
+ * @read_sched_clock:  Current clock source (or dummy source when suspended).
+ * @mult:              Multipler for scaled math conversion.
+ * @shift:             Shift value for scaled math conversion.
+ *
+ * Care must be taken when updating this structure; it is read by
+ * some very hot code paths. It occupies <=40 bytes and, when combined
+ * with the seqcount used to synchronize access, comfortably fits into
+ * a 64 byte cache line.
+ */
+struct clock_read_data {
+       u64 epoch_ns;
+       u64 epoch_cyc;
+       u64 sched_clock_mask;
+       u64 (*read_sched_clock)(void);
+       u32 mult;
+       u32 shift;
+};
+
+/**
+ * struct clock_data - all data needed for sched_clock() (including
+ *                     registration of a new clock source)
+ *
+ * @seq:               Sequence counter for protecting updates. The lowest
+ *                     bit is the index for @read_data.
+ * @read_data:         Data required to read from sched_clock.
+ * @wrap_kt:           Duration for which clock can run before wrapping.
+ * @rate:              Tick rate of the registered clock.
+ * @actual_read_sched_clock: Registered hardware level clock read function.
+ *
+ * The ordering of this structure has been chosen to optimize cache
+ * performance. In particular 'seq' and 'read_data[0]' (combined) should fit
+ * into a single 64-byte cache line.
+ */
+struct clock_data {
+       seqcount_t              seq;
+       struct clock_read_data  read_data[2];
+       ktime_t                 wrap_kt;
+       unsigned long           rate;
+
+       u64 (*actual_read_sched_clock)(void);
+};
+
+static struct hrtimer sched_clock_timer;
+static int irqtime = -1;
+
+core_param(irqtime, irqtime, int, 0400);
+
+static u64 notrace jiffy_sched_clock_read(void)
+{
+       /*
+        * We don't need to use get_jiffies_64 on 32-bit arches here
+        * because we register with BITS_PER_LONG
+        */
+       return (u64)(jiffies - INITIAL_JIFFIES);
+}
+
+static struct clock_data cd ____cacheline_aligned = {
+       .read_data[0] = { .mult = NSEC_PER_SEC / HZ,
+                         .read_sched_clock = jiffy_sched_clock_read, },
+       .actual_read_sched_clock = jiffy_sched_clock_read,
+};
+
+static inline u64 notrace cyc_to_ns(u64 cyc, u32 mult, u32 shift)
+{
+       return (cyc * mult) >> shift;
+}
+
+unsigned long long notrace sched_clock(void)
+{
+       u64 cyc, res;
+       unsigned long seq;
+       struct clock_read_data *rd;
+
+       do {
+               seq = raw_read_seqcount(&cd.seq);
+               rd = cd.read_data + (seq & 1);
+
+               cyc = (rd->read_sched_clock() - rd->epoch_cyc) &
+                     rd->sched_clock_mask;
+               res = rd->epoch_ns + cyc_to_ns(cyc, rd->mult, rd->shift);
+       } while (read_seqcount_retry(&cd.seq, seq));
+
+       return res;
+}
+
+/*
+ * Updating the data required to read the clock.
+ *
+ * sched_clock() will never observe mis-matched data even if called from
+ * an NMI. We do this by maintaining an odd/even copy of the data and
+ * steering sched_clock() to one or the other using a sequence counter.
+ * In order to preserve the data cache profile of sched_clock() as much
+ * as possible the system reverts back to the even copy when the update
+ * completes; the odd copy is used *only* during an update.
+ */
+static void update_clock_read_data(struct clock_read_data *rd)
+{
+       /* update the backup (odd) copy with the new data */
+       cd.read_data[1] = *rd;
+
+       /* steer readers towards the odd copy */
+       raw_write_seqcount_latch(&cd.seq);
+
+       /* now its safe for us to update the normal (even) copy */
+       cd.read_data[0] = *rd;
+
+       /* switch readers back to the even copy */
+       raw_write_seqcount_latch(&cd.seq);
+}
+
+/*
+ * Atomically update the sched_clock() epoch.
+ */
+static void update_sched_clock(void)
+{
+       u64 cyc;
+       u64 ns;
+       struct clock_read_data rd;
+
+       rd = cd.read_data[0];
+
+       cyc = cd.actual_read_sched_clock();
+       ns = rd.epoch_ns + cyc_to_ns((cyc - rd.epoch_cyc) & rd.sched_clock_mask, rd.mult, rd.shift);
+
+       rd.epoch_ns = ns;
+       rd.epoch_cyc = cyc;
+
+       update_clock_read_data(&rd);
+}
+
+static enum hrtimer_restart sched_clock_poll(struct hrtimer *hrt)
+{
+       update_sched_clock();
+       hrtimer_forward_now(hrt, cd.wrap_kt);
+
+       return HRTIMER_RESTART;
+}
+
+void __init
+sched_clock_register(u64 (*read)(void), int bits, unsigned long rate)
+{
+       u64 res, wrap, new_mask, new_epoch, cyc, ns;
+       u32 new_mult, new_shift;
+       unsigned long r;
+       char r_unit;
+       struct clock_read_data rd;
+
+       if (cd.rate > rate)
+               return;
+
+       WARN_ON(!irqs_disabled());
+
+       /* Calculate the mult/shift to convert counter ticks to ns. */
+       clocks_calc_mult_shift(&new_mult, &new_shift, rate, NSEC_PER_SEC, 3600);
+
+       new_mask = CLOCKSOURCE_MASK(bits);
+       cd.rate = rate;
+
+       /* Calculate how many nanosecs until we risk wrapping */
+       wrap = clocks_calc_max_nsecs(new_mult, new_shift, 0, new_mask, NULL);
+       cd.wrap_kt = ns_to_ktime(wrap);
+
+       rd = cd.read_data[0];
+
+       /* Update epoch for new counter and update 'epoch_ns' from old counter*/
+       new_epoch = read();
+       cyc = cd.actual_read_sched_clock();
+       ns = rd.epoch_ns + cyc_to_ns((cyc - rd.epoch_cyc) & rd.sched_clock_mask, rd.mult, rd.shift);
+       cd.actual_read_sched_clock = read;
+
+       rd.read_sched_clock     = read;
+       rd.sched_clock_mask     = new_mask;
+       rd.mult                 = new_mult;
+       rd.shift                = new_shift;
+       rd.epoch_cyc            = new_epoch;
+       rd.epoch_ns             = ns;
+
+       update_clock_read_data(&rd);
+
+       r = rate;
+       if (r >= 4000000) {
+               r /= 1000000;
+               r_unit = 'M';
+       } else {
+               if (r >= 1000) {
+                       r /= 1000;
+                       r_unit = 'k';
+               } else {
+                       r_unit = ' ';
+               }
+       }
+
+       /* Calculate the ns resolution of this counter */
+       res = cyc_to_ns(1ULL, new_mult, new_shift);
+
+       pr_info("sched_clock: %u bits at %lu%cHz, resolution %lluns, wraps every %lluns\n",
+               bits, r, r_unit, res, wrap);
+
+       /* Enable IRQ time accounting if we have a fast enough sched_clock() */
+       if (irqtime > 0 || (irqtime == -1 && rate >= 1000000))
+               enable_sched_clock_irqtime();
+
+       pr_debug("Registered %pF as sched_clock source\n", read);
+}
+
+void __init sched_clock_postinit(void)
+{
+       /*
+        * If no sched_clock() function has been provided at that point,
+        * make it the final one one.
+        */
+       if (cd.actual_read_sched_clock == jiffy_sched_clock_read)
+               sched_clock_register(jiffy_sched_clock_read, BITS_PER_LONG, HZ);
+
+       update_sched_clock();
+
+       /*
+        * Start the timer to keep sched_clock() properly updated and
+        * sets the initial epoch.
+        */
+       hrtimer_init(&sched_clock_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
+       sched_clock_timer.function = sched_clock_poll;
+       hrtimer_start(&sched_clock_timer, cd.wrap_kt, HRTIMER_MODE_REL);
+}
+
+/*
+ * Clock read function for use when the clock is suspended.
+ *
+ * This function makes it appear to sched_clock() as if the clock
+ * stopped counting at its last update.
+ *
+ * This function must only be called from the critical
+ * section in sched_clock(). It relies on the read_seqcount_retry()
+ * at the end of the critical section to be sure we observe the
+ * correct copy of 'epoch_cyc'.
+ */
+static u64 notrace suspended_sched_clock_read(void)
+{
+       unsigned long seq = raw_read_seqcount(&cd.seq);
+
+       return cd.read_data[seq & 1].epoch_cyc;
+}
+
+static int sched_clock_suspend(void)
+{
+       struct clock_read_data *rd = &cd.read_data[0];
+
+       update_sched_clock();
+       hrtimer_cancel(&sched_clock_timer);
+       rd->read_sched_clock = suspended_sched_clock_read;
+
+       return 0;
+}
+
+static void sched_clock_resume(void)
+{
+       struct clock_read_data *rd = &cd.read_data[0];
+
+       rd->epoch_cyc = cd.actual_read_sched_clock();
+       hrtimer_start(&sched_clock_timer, cd.wrap_kt, HRTIMER_MODE_REL);
+       rd->read_sched_clock = cd.actual_read_sched_clock;
+}
+
+static struct syscore_ops sched_clock_ops = {
+       .suspend        = sched_clock_suspend,
+       .resume         = sched_clock_resume,
+};
+
+static int __init sched_clock_syscore_init(void)
+{
+       register_syscore_ops(&sched_clock_ops);
+
+       return 0;
+}
+device_initcall(sched_clock_syscore_init);