arch/x86/entry/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  * 32 Bit compat layer by Stefani Seibold <stefani@seibold.net>
   8  *  sponsored by Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Munich/Germany
   9  *
  10  * The code should have no internal unresolved relocations.
  11  * Check with readelf after changing.
  12  */
  13
  14 #include <uapi/linux/time.h>
  15 #include <asm/vgtod.h>
  16 #include <asm/vvar.h>
  17 #include <asm/unistd.h>
  18 #include <asm/msr.h>
  19 #include <asm/pvclock.h>
  20 #include <linux/math64.h>
  21 #include <linux/time.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23
  24 #define gtod (&VVAR(vsyscall_gtod_data))
  25
  26 extern int __vdso_clock_gettime(clockid_t clock, struct timespec *ts);
  27 extern int __vdso_gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
  28 extern time_t __vdso_time(time_t *t);
  29
  30 #ifdef CONFIG_PARAVIRT_CLOCK
  31 extern u8 pvclock_page
  32         __attribute__((visibility("hidden")));
  33 #endif
  34
  35 #ifndef BUILD_VDSO32
  36
  37 notrace static long vdso_fallback_gettime(long clock, struct timespec *ts)
  38 {
  39         long ret;
  40         asm ("syscall" : "=a" (ret), "=m" (*ts) :
  41              "0" (__NR_clock_gettime), "D" (clock), "S" (ts) :
  42              "memory", "rcx", "r11");
  43         return ret;
  44 }
  45
  46 notrace static long vdso_fallback_gtod(struct timeval *tv, struct timezone *tz)
  47 {
  48         long ret;
  49
  50         asm ("syscall" : "=a" (ret), "=m" (*tv), "=m" (*tz) :
  51              "0" (__NR_gettimeofday), "D" (tv), "S" (tz) :
  52              "memory", "rcx", "r11");
  53         return ret;
  54 }
  55
  56
  57 #else
  58
  59 notrace static long vdso_fallback_gettime(long clock, struct timespec *ts)
  60 {
  61         long ret;
  62
  63         asm (
  64                 "mov %%ebx, %%edx \n"
  65                 "mov %[clock], %%ebx \n"
  66                 "call __kernel_vsyscall \n"
  67                 "mov %%edx, %%ebx \n"
  68                 : "=a" (ret), "=m" (*ts)
  69                 : "0" (__NR_clock_gettime), [clock] "g" (clock), "c" (ts)
  70                 : "memory", "edx");
  71         return ret;
  72 }
  73
  74 notrace static long vdso_fallback_gtod(struct timeval *tv, struct timezone *tz)
  75 {
  76         long ret;
  77
  78         asm (
  79                 "mov %%ebx, %%edx \n"
  80                 "mov %[tv], %%ebx \n"
  81                 "call __kernel_vsyscall \n"
  82                 "mov %%edx, %%ebx \n"
  83                 : "=a" (ret), "=m" (*tv), "=m" (*tz)
  84                 : "0" (__NR_gettimeofday), [tv] "g" (tv), "c" (tz)
  85                 : "memory", "edx");
  86         return ret;
  87 }
  88
  89 #endif
  90
  91 #ifdef CONFIG_PARAVIRT_CLOCK
  92 static notrace const struct pvclock_vsyscall_time_info *get_pvti0(void)
  93 {
  94         return (const struct pvclock_vsyscall_time_info *)&pvclock_page;
  95 }
  96
  97 static notrace cycle_t vread_pvclock(int *mode)
  98 {
  99         const struct pvclock_vcpu_time_info *pvti = &get_pvti0()->pvti;
 100         cycle_t ret;
 101         u64 last;
 102         u32 version;
 103
 104         /*
 105          * Note: The kernel and hypervisor must guarantee that cpu ID
 106          * number maps 1:1 to per-CPU pvclock time info.
 107          *
 108          * Because the hypervisor is entirely unaware of guest userspace
 109          * preemption, it cannot guarantee that per-CPU pvclock time
 110          * info is updated if the underlying CPU changes or that that
 111          * version is increased whenever underlying CPU changes.
 112          *
 113          * On KVM, we are guaranteed that pvti updates for any vCPU are
 114          * atomic as seen by *all* vCPUs.  This is an even stronger
 115          * guarantee than we get with a normal seqlock.
 116          *
 117          * On Xen, we don't appear to have that guarantee, but Xen still
 118          * supplies a valid seqlock using the version field.
 119          *
 120          * We only do pvclock vdso timing at all if
 121          * PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT is set, and we interpret that bit to
 122          * mean that all vCPUs have matching pvti and that the TSC is
 123          * synced, so we can just look at vCPU 0's pvti.
 124          */
 125
 126         do {
 127                 version = pvclock_read_begin(pvti);
 128
 129                 if (unlikely(!(pvti->flags & PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT))) {
 130                         *mode = VCLOCK_NONE;
 131                         return 0;
 132                 }
 133
 134                 ret = __pvclock_read_cycles(pvti, rdtsc_ordered());
 135         } while (pvclock_read_retry(pvti, version));
 136
 137         /* refer to vread_tsc() comment for rationale */
 138         last = gtod->cycle_last;
 139
 140         if (likely(ret >= last))
 141                 return ret;
 142
 143         return last;
 144 }
 145 #endif
 146
 147 notrace static cycle_t vread_tsc(void)
 148 {
 149         cycle_t ret = (cycle_t)rdtsc_ordered();
 150         u64 last = gtod->cycle_last;
 151
 152         if (likely(ret >= last))
 153                 return ret;
 154
 155         /*
 156          * GCC likes to generate cmov here, but this branch is extremely
 157          * predictable (it's just a function of time and the likely is
 158          * very likely) and there's a data dependence, so force GCC
 159          * to generate a branch instead.  I don't barrier() because
 160          * we don't actually need a barrier, and if this function
 161          * ever gets inlined it will generate worse code.
 162          */
 163         asm volatile ("");
 164         return last;
 165 }
 166
 167 notrace static inline u64 vgetsns(int *mode)
 168 {
 169         u64 v;
 170         cycles_t cycles;
 171
 172         if (gtod->vclock_mode == VCLOCK_TSC)
 173                 cycles = vread_tsc();
 174 #ifdef CONFIG_PARAVIRT_CLOCK
 175         else if (gtod->vclock_mode == VCLOCK_PVCLOCK)
 176                 cycles = vread_pvclock(mode);
 177 #endif
 178         else
 179                 return 0;
 180         v = (cycles - gtod->cycle_last) & gtod->mask;
 181         return v * gtod->mult;
 182 }
 183
 184 /* Code size doesn't matter (vdso is 4k anyway) and this is faster. */
 185 notrace static int __always_inline do_realtime(struct timespec *ts)
 186 {
 187         unsigned long seq;
 188         u64 ns;
 189         int mode;
 190
 191         do {
 192                 seq = gtod_read_begin(gtod);
 193                 mode = gtod->vclock_mode;
 194                 ts->tv_sec = gtod->wall_time_sec;
 195                 ns = gtod->wall_time_snsec;
 196                 ns += vgetsns(&mode);
 197                 ns >>= gtod->shift;
 198         } while (unlikely(gtod_read_retry(gtod, seq)));
 199
 200         ts->tv_sec += __iter_div_u64_rem(ns, NSEC_PER_SEC, &ns);
 201         ts->tv_nsec = ns;
 202
 203         return mode;
 204 }
 205
 206 notrace static int __always_inline do_monotonic(struct timespec *ts)
 207 {
 208         unsigned long seq;
 209         u64 ns;
 210         int mode;
 211
 212         do {
 213                 seq = gtod_read_begin(gtod);
 214                 mode = gtod->vclock_mode;
 215                 ts->tv_sec = gtod->monotonic_time_sec;
 216                 ns = gtod->monotonic_time_snsec;
 217                 ns += vgetsns(&mode);
 218                 ns >>= gtod->shift;
 219         } while (unlikely(gtod_read_retry(gtod, seq)));
 220
 221         ts->tv_sec += __iter_div_u64_rem(ns, NSEC_PER_SEC, &ns);
 222         ts->tv_nsec = ns;
 223
 224         return mode;
 225 }
 226
 227 notrace static void do_realtime_coarse(struct timespec *ts)
 228 {
 229         unsigned long seq;
 230         do {
 231                 seq = gtod_read_begin(gtod);
 232                 ts->tv_sec = gtod->wall_time_coarse_sec;
 233                 ts->tv_nsec = gtod->wall_time_coarse_nsec;
 234         } while (unlikely(gtod_read_retry(gtod, seq)));
 235 }
 236
 237 notrace static void do_monotonic_coarse(struct timespec *ts)
 238 {
 239         unsigned long seq;
 240         do {
 241                 seq = gtod_read_begin(gtod);
 242                 ts->tv_sec = gtod->monotonic_time_coarse_sec;
 243                 ts->tv_nsec = gtod->monotonic_time_coarse_nsec;
 244         } while (unlikely(gtod_read_retry(gtod, seq)));
 245 }
 246
 247 notrace int __vdso_clock_gettime(clockid_t clock, struct timespec *ts)
 248 {
 249         switch (clock) {
 250         case CLOCK_REALTIME:
 251                 if (do_realtime(ts) == VCLOCK_NONE)
 252                         goto fallback;
 253                 break;
 254         case CLOCK_MONOTONIC:
 255                 if (do_monotonic(ts) == VCLOCK_NONE)
 256                         goto fallback;
 257                 break;
 258         case CLOCK_REALTIME_COARSE:
 259                 do_realtime_coarse(ts);
 260                 break;
 261         case CLOCK_MONOTONIC_COARSE:
 262                 do_monotonic_coarse(ts);
 263                 break;
 264         default:
 265                 goto fallback;
 266         }
 267
 268         return 0;
 269 fallback:
 270         return vdso_fallback_gettime(clock, ts);
 271 }
 272 int clock_gettime(clockid_t, struct timespec *)
 273         __attribute__((weak, alias("__vdso_clock_gettime")));
 274
 275 notrace int __vdso_gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz)
 276 {
 277         if (likely(tv != NULL)) {
 278                 if (unlikely(do_realtime((struct timespec *)tv) == VCLOCK_NONE))
 279                         return vdso_fallback_gtod(tv, tz);
 280                 tv->tv_usec /= 1000;
 281         }
 282         if (unlikely(tz != NULL)) {
 283                 tz->tz_minuteswest = gtod->tz_minuteswest;
 284                 tz->tz_dsttime = gtod->tz_dsttime;
 285         }
 286
 287         return 0;
 288 }
 289 int gettimeofday(struct timeval *, struct timezone *)
 290         __attribute__((weak, alias("__vdso_gettimeofday")));
 291
 292 /*
 293  * This will break when the xtime seconds get inaccurate, but that is
 294  * unlikely
 295  */
 296 notrace time_t __vdso_time(time_t *t)
 297 {
 298         /* This is atomic on x86 so we don't need any locks. */
 299         time_t result = ACCESS_ONCE(gtod->wall_time_sec);
 300
 301         if (t)
 302                 *t = result;
 303         return result;
 304 }
 305 int time(time_t *t)
 306         __attribute__((weak, alias("__vdso_time")));