m68k: rename global variable vmalloc_end to m68k_vmalloc_end
[linux-3.10.git] / arch / x86 / xen / time.c
1 /*
2  * Xen time implementation.
3  *
4  * This is implemented in terms of a clocksource driver which uses
5  * the hypervisor clock as a nanosecond timebase, and a clockevent
6  * driver which uses the hypervisor's timer mechanism.
7  *
8  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
9  */
10 #include <linux/kernel.h>
11 #include <linux/interrupt.h>
12 #include <linux/clocksource.h>
13 #include <linux/clockchips.h>
14 #include <linux/kernel_stat.h>
15 #include <linux/math64.h>
16
17 #include <asm/pvclock.h>
18 #include <asm/xen/hypervisor.h>
19 #include <asm/xen/hypercall.h>
20
21 #include <xen/events.h>
22 #include <xen/interface/xen.h>
23 #include <xen/interface/vcpu.h>
24
25 #include "xen-ops.h"
26
27 #define XEN_SHIFT 22
28
29 /* Xen may fire a timer up to this many ns early */
30 #define TIMER_SLOP      100000
31 #define NS_PER_TICK     (1000000000LL / HZ)
32
33 /* runstate info updated by Xen */
34 static DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_runstate_info, xen_runstate);
35
36 /* snapshots of runstate info */
37 static DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_runstate_info, xen_runstate_snapshot);
38
39 /* unused ns of stolen and blocked time */
40 static DEFINE_PER_CPU(u64, xen_residual_stolen);
41 static DEFINE_PER_CPU(u64, xen_residual_blocked);
42
43 /* return an consistent snapshot of 64-bit time/counter value */
44 static u64 get64(const u64 *p)
45 {
46         u64 ret;
47
48         if (BITS_PER_LONG < 64) {
49                 u32 *p32 = (u32 *)p;
50                 u32 h, l;
51
52                 /*
53                  * Read high then low, and then make sure high is
54                  * still the same; this will only loop if low wraps
55                  * and carries into high.
56                  * XXX some clean way to make this endian-proof?
57                  */
58                 do {
59                         h = p32[1];
60                         barrier();
61                         l = p32[0];
62                         barrier();
63                 } while (p32[1] != h);
64
65                 ret = (((u64)h) << 32) | l;
66         } else
67                 ret = *p;
68
69         return ret;
70 }
71
72 /*
73  * Runstate accounting
74  */
75 static void get_runstate_snapshot(struct vcpu_runstate_info *res)
76 {
77         u64 state_time;
78         struct vcpu_runstate_info *state;
79
80         BUG_ON(preemptible());
81
82         state = &__get_cpu_var(xen_runstate);
83
84         /*
85          * The runstate info is always updated by the hypervisor on
86          * the current CPU, so there's no need to use anything
87          * stronger than a compiler barrier when fetching it.
88          */
89         do {
90                 state_time = get64(&state->state_entry_time);
91                 barrier();
92                 *res = *state;
93                 barrier();
94         } while (get64(&state->state_entry_time) != state_time);
95 }
96
97 /* return true when a vcpu could run but has no real cpu to run on */
98 bool xen_vcpu_stolen(int vcpu)
99 {
100         return per_cpu(xen_runstate, vcpu).state == RUNSTATE_runnable;
101 }
102
103 static void setup_runstate_info(int cpu)
104 {
105         struct vcpu_register_runstate_memory_area area;
106
107         area.addr.v = &per_cpu(xen_runstate, cpu);
108
109         if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_register_runstate_memory_area,
110                                cpu, &area))
111                 BUG();
112 }
113
114 static void do_stolen_accounting(void)
115 {
116         struct vcpu_runstate_info state;
117         struct vcpu_runstate_info *snap;
118         s64 blocked, runnable, offline, stolen;
119         cputime_t ticks;
120
121         get_runstate_snapshot(&state);
122
123         WARN_ON(state.state != RUNSTATE_running);
124
125         snap = &__get_cpu_var(xen_runstate_snapshot);
126
127         /* work out how much time the VCPU has not been runn*ing*  */
128         blocked = state.time[RUNSTATE_blocked] - snap->time[RUNSTATE_blocked];
129         runnable = state.time[RUNSTATE_runnable] - snap->time[RUNSTATE_runnable];
130         offline = state.time[RUNSTATE_offline] - snap->time[RUNSTATE_offline];
131
132         *snap = state;
133
134         /* Add the appropriate number of ticks of stolen time,
135            including any left-overs from last time. */
136         stolen = runnable + offline + __get_cpu_var(xen_residual_stolen);
137
138         if (stolen < 0)
139                 stolen = 0;
140
141         ticks = iter_div_u64_rem(stolen, NS_PER_TICK, &stolen);
142         __get_cpu_var(xen_residual_stolen) = stolen;
143         account_steal_ticks(ticks);
144
145         /* Add the appropriate number of ticks of blocked time,
146            including any left-overs from last time. */
147         blocked += __get_cpu_var(xen_residual_blocked);
148
149         if (blocked < 0)
150                 blocked = 0;
151
152         ticks = iter_div_u64_rem(blocked, NS_PER_TICK, &blocked);
153         __get_cpu_var(xen_residual_blocked) = blocked;
154         account_idle_ticks(ticks);
155 }
156
157 /*
158  * Xen sched_clock implementation.  Returns the number of unstolen
159  * nanoseconds, which is nanoseconds the VCPU spent in RUNNING+BLOCKED
160  * states.
161  */
162 unsigned long long xen_sched_clock(void)
163 {
164         struct vcpu_runstate_info state;
165         cycle_t now;
166         u64 ret;
167         s64 offset;
168
169         /*
170          * Ideally sched_clock should be called on a per-cpu basis
171          * anyway, so preempt should already be disabled, but that's
172          * not current practice at the moment.
173          */
174         preempt_disable();
175
176         now = xen_clocksource_read();
177
178         get_runstate_snapshot(&state);
179
180         WARN_ON(state.state != RUNSTATE_running);
181
182         offset = now - state.state_entry_time;
183         if (offset < 0)
184                 offset = 0;
185
186         ret = state.time[RUNSTATE_blocked] +
187                 state.time[RUNSTATE_running] +
188                 offset;
189
190         preempt_enable();
191
192         return ret;
193 }
194
195
196 /* Get the TSC speed from Xen */
197 unsigned long xen_tsc_khz(void)
198 {
199         struct pvclock_vcpu_time_info *info =
200                 &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[0].time;
201
202         return pvclock_tsc_khz(info);
203 }
204
205 cycle_t xen_clocksource_read(void)
206 {
207         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
208         cycle_t ret;
209
210         src = &get_cpu_var(xen_vcpu)->time;
211         ret = pvclock_clocksource_read(src);
212         put_cpu_var(xen_vcpu);
213         return ret;
214 }
215
216 static cycle_t xen_clocksource_get_cycles(struct clocksource *cs)
217 {
218         return xen_clocksource_read();
219 }
220
221 static void xen_read_wallclock(struct timespec *ts)
222 {
223         struct shared_info *s = HYPERVISOR_shared_info;
224         struct pvclock_wall_clock *wall_clock = &(s->wc);
225         struct pvclock_vcpu_time_info *vcpu_time;
226
227         vcpu_time = &get_cpu_var(xen_vcpu)->time;
228         pvclock_read_wallclock(wall_clock, vcpu_time, ts);
229         put_cpu_var(xen_vcpu);
230 }
231
232 unsigned long xen_get_wallclock(void)
233 {
234         struct timespec ts;
235
236         xen_read_wallclock(&ts);
237         return ts.tv_sec;
238 }
239
240 int xen_set_wallclock(unsigned long now)
241 {
242         /* do nothing for domU */
243         return -1;
244 }
245
246 static struct clocksource xen_clocksource __read_mostly = {
247         .name = "xen",
248         .rating = 400,
249         .read = xen_clocksource_get_cycles,
250         .mask = ~0,
251         .mult = 1<<XEN_SHIFT,           /* time directly in nanoseconds */
252         .shift = XEN_SHIFT,
253         .flags = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
254 };
255
256 /*
257    Xen clockevent implementation
258
259    Xen has two clockevent implementations:
260
261    The old timer_op one works with all released versions of Xen prior
262    to version 3.0.4.  This version of the hypervisor provides a
263    single-shot timer with nanosecond resolution.  However, sharing the
264    same event channel is a 100Hz tick which is delivered while the
265    vcpu is running.  We don't care about or use this tick, but it will
266    cause the core time code to think the timer fired too soon, and
267    will end up resetting it each time.  It could be filtered, but
268    doing so has complications when the ktime clocksource is not yet
269    the xen clocksource (ie, at boot time).
270
271    The new vcpu_op-based timer interface allows the tick timer period
272    to be changed or turned off.  The tick timer is not useful as a
273    periodic timer because events are only delivered to running vcpus.
274    The one-shot timer can report when a timeout is in the past, so
275    set_next_event is capable of returning -ETIME when appropriate.
276    This interface is used when available.
277 */
278
279
280 /*
281   Get a hypervisor absolute time.  In theory we could maintain an
282   offset between the kernel's time and the hypervisor's time, and
283   apply that to a kernel's absolute timeout.  Unfortunately the
284   hypervisor and kernel times can drift even if the kernel is using
285   the Xen clocksource, because ntp can warp the kernel's clocksource.
286 */
287 static s64 get_abs_timeout(unsigned long delta)
288 {
289         return xen_clocksource_read() + delta;
290 }
291
292 static void xen_timerop_set_mode(enum clock_event_mode mode,
293                                  struct clock_event_device *evt)
294 {
295         switch (mode) {
296         case CLOCK_EVT_MODE_PERIODIC:
297                 /* unsupported */
298                 WARN_ON(1);
299                 break;
300
301         case CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT:
302         case CLOCK_EVT_MODE_RESUME:
303                 break;
304
305         case CLOCK_EVT_MODE_UNUSED:
306         case CLOCK_EVT_MODE_SHUTDOWN:
307                 HYPERVISOR_set_timer_op(0);  /* cancel timeout */
308                 break;
309         }
310 }
311
312 static int xen_timerop_set_next_event(unsigned long delta,
313                                       struct clock_event_device *evt)
314 {
315         WARN_ON(evt->mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT);
316
317         if (HYPERVISOR_set_timer_op(get_abs_timeout(delta)) < 0)
318                 BUG();
319
320         /* We may have missed the deadline, but there's no real way of
321            knowing for sure.  If the event was in the past, then we'll
322            get an immediate interrupt. */
323
324         return 0;
325 }
326
327 static const struct clock_event_device xen_timerop_clockevent = {
328         .name = "xen",
329         .features = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
330
331         .max_delta_ns = 0xffffffff,
332         .min_delta_ns = TIMER_SLOP,
333
334         .mult = 1,
335         .shift = 0,
336         .rating = 500,
337
338         .set_mode = xen_timerop_set_mode,
339         .set_next_event = xen_timerop_set_next_event,
340 };
341
342
343
344 static void xen_vcpuop_set_mode(enum clock_event_mode mode,
345                                 struct clock_event_device *evt)
346 {
347         int cpu = smp_processor_id();
348
349         switch (mode) {
350         case CLOCK_EVT_MODE_PERIODIC:
351                 WARN_ON(1);     /* unsupported */
352                 break;
353
354         case CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT:
355                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
356                         BUG();
357                 break;
358
359         case CLOCK_EVT_MODE_UNUSED:
360         case CLOCK_EVT_MODE_SHUTDOWN:
361                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_singleshot_timer, cpu, NULL) ||
362                     HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
363                         BUG();
364                 break;
365         case CLOCK_EVT_MODE_RESUME:
366                 break;
367         }
368 }
369
370 static int xen_vcpuop_set_next_event(unsigned long delta,
371                                      struct clock_event_device *evt)
372 {
373         int cpu = smp_processor_id();
374         struct vcpu_set_singleshot_timer single;
375         int ret;
376
377         WARN_ON(evt->mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT);
378
379         single.timeout_abs_ns = get_abs_timeout(delta);
380         single.flags = VCPU_SSHOTTMR_future;
381
382         ret = HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_set_singleshot_timer, cpu, &single);
383
384         BUG_ON(ret != 0 && ret != -ETIME);
385
386         return ret;
387 }
388
389 static const struct clock_event_device xen_vcpuop_clockevent = {
390         .name = "xen",
391         .features = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
392
393         .max_delta_ns = 0xffffffff,
394         .min_delta_ns = TIMER_SLOP,
395
396         .mult = 1,
397         .shift = 0,
398         .rating = 500,
399
400         .set_mode = xen_vcpuop_set_mode,
401         .set_next_event = xen_vcpuop_set_next_event,
402 };
403
404 static const struct clock_event_device *xen_clockevent =
405         &xen_timerop_clockevent;
406 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, xen_clock_events);
407
408 static irqreturn_t xen_timer_interrupt(int irq, void *dev_id)
409 {
410         struct clock_event_device *evt = &__get_cpu_var(xen_clock_events);
411         irqreturn_t ret;
412
413         ret = IRQ_NONE;
414         if (evt->event_handler) {
415                 evt->event_handler(evt);
416                 ret = IRQ_HANDLED;
417         }
418
419         do_stolen_accounting();
420
421         return ret;
422 }
423
424 void xen_setup_timer(int cpu)
425 {
426         const char *name;
427         struct clock_event_device *evt;
428         int irq;
429
430         printk(KERN_INFO "installing Xen timer for CPU %d\n", cpu);
431
432         name = kasprintf(GFP_KERNEL, "timer%d", cpu);
433         if (!name)
434                 name = "<timer kasprintf failed>";
435
436         irq = bind_virq_to_irqhandler(VIRQ_TIMER, cpu, xen_timer_interrupt,
437                                       IRQF_DISABLED|IRQF_PERCPU|IRQF_NOBALANCING,
438                                       name, NULL);
439
440         evt = &per_cpu(xen_clock_events, cpu);
441         memcpy(evt, xen_clockevent, sizeof(*evt));
442
443         evt->cpumask = cpumask_of(cpu);
444         evt->irq = irq;
445
446         setup_runstate_info(cpu);
447 }
448
449 void xen_teardown_timer(int cpu)
450 {
451         struct clock_event_device *evt;
452         BUG_ON(cpu == 0);
453         evt = &per_cpu(xen_clock_events, cpu);
454         unbind_from_irqhandler(evt->irq, NULL);
455 }
456
457 void xen_setup_cpu_clockevents(void)
458 {
459         BUG_ON(preemptible());
460
461         clockevents_register_device(&__get_cpu_var(xen_clock_events));
462 }
463
464 void xen_timer_resume(void)
465 {
466         int cpu;
467
468         if (xen_clockevent != &xen_vcpuop_clockevent)
469                 return;
470
471         for_each_online_cpu(cpu) {
472                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL))
473                         BUG();
474         }
475 }
476
477 __init void xen_time_init(void)
478 {
479         int cpu = smp_processor_id();
480
481         clocksource_register(&xen_clocksource);
482
483         if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_stop_periodic_timer, cpu, NULL) == 0) {
484                 /* Successfully turned off 100Hz tick, so we have the
485                    vcpuop-based timer interface */
486                 printk(KERN_DEBUG "Xen: using vcpuop timer interface\n");
487                 xen_clockevent = &xen_vcpuop_clockevent;
488         }
489
490         /* Set initial system time with full resolution */
491         xen_read_wallclock(&xtime);
492         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
493                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
494
495         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
496
497         xen_setup_timer(cpu);
498         xen_setup_cpu_clockevents();
499 }