err.no Git - linux-2.6/blob - kernel/time/ntp.c

   1 /*
   2  * linux/kernel/time/ntp.c
   3  *
   4  * NTP state machine interfaces and logic.
   5  *
   6  * This code was mainly moved from kernel/timer.c and kernel/time.c
   7  * Please see those files for relevant copyright info and historical
   8  * changelogs.
   9  */
  10
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/time.h>
  13 #include <linux/timer.h>
  14 #include <linux/timex.h>
  15 #include <linux/jiffies.h>
  16 #include <linux/hrtimer.h>
  17 #include <linux/capability.h>
  18 #include <linux/math64.h>
  19 #include <asm/timex.h>
  20
  21 /*
  22  * Timekeeping variables
  23  */
  24 unsigned long tick_usec = TICK_USEC;            /* USER_HZ period (usec) */
  25 unsigned long tick_nsec;                        /* ACTHZ period (nsec) */
  26 static u64 tick_length, tick_length_base;
  27
  28 #define MAX_TICKADJ             500             /* microsecs */
  29 #define MAX_TICKADJ_SCALED      (((u64)(MAX_TICKADJ * NSEC_PER_USEC) << \
  30                                   TICK_LENGTH_SHIFT) / NTP_INTERVAL_FREQ)
  31
  32 /*
  33  * phase-lock loop variables
  34  */
  35 /* TIME_ERROR prevents overwriting the CMOS clock */
  36 static int time_state = TIME_OK;        /* clock synchronization status */
  37 int time_status = STA_UNSYNC;           /* clock status bits            */
  38 static s64 time_offset;         /* time adjustment (ns)         */
  39 static long time_constant = 2;          /* pll time constant            */
  40 long time_maxerror = NTP_PHASE_LIMIT;   /* maximum error (us)           */
  41 long time_esterror = NTP_PHASE_LIMIT;   /* estimated error (us)         */
  42 long time_freq;                         /* frequency offset (scaled ppm)*/
  43 static long time_reftime;               /* time at last adjustment (s)  */
  44 long time_adjust;
  45 static long ntp_tick_adj;
  46
  47 static void ntp_update_frequency(void)
  48 {
  49         u64 second_length = (u64)(tick_usec * NSEC_PER_USEC * USER_HZ)
  50                                 << TICK_LENGTH_SHIFT;
  51         second_length += (s64)ntp_tick_adj << TICK_LENGTH_SHIFT;
  52         second_length += (s64)time_freq << (TICK_LENGTH_SHIFT - SHIFT_NSEC);
  53
  54         tick_length_base = second_length;
  55
  56         tick_nsec = div_u64(second_length, HZ) >> TICK_LENGTH_SHIFT;
  57         tick_length_base = div_u64(tick_length_base, NTP_INTERVAL_FREQ);
  58 }
  59
  60 /**
  61  * ntp_clear - Clears the NTP state variables
  62  *
  63  * Must be called while holding a write on the xtime_lock
  64  */
  65 void ntp_clear(void)
  66 {
  67         time_adjust = 0;                /* stop active adjtime() */
  68         time_status |= STA_UNSYNC;
  69         time_maxerror = NTP_PHASE_LIMIT;
  70         time_esterror = NTP_PHASE_LIMIT;
  71
  72         ntp_update_frequency();
  73
  74         tick_length = tick_length_base;
  75         time_offset = 0;
  76 }
  77
  78 /*
  79  * this routine handles the overflow of the microsecond field
  80  *
  81  * The tricky bits of code to handle the accurate clock support
  82  * were provided by Dave Mills (Mills@UDEL.EDU) of NTP fame.
  83  * They were originally developed for SUN and DEC kernels.
  84  * All the kudos should go to Dave for this stuff.
  85  */
  86 void second_overflow(void)
  87 {
  88         long time_adj;
  89
  90         /* Bump the maxerror field */
  91         time_maxerror += MAXFREQ >> SHIFT_USEC;
  92         if (time_maxerror > NTP_PHASE_LIMIT) {
  93                 time_maxerror = NTP_PHASE_LIMIT;
  94                 time_status |= STA_UNSYNC;
  95         }
  96
  97         /*
  98          * Leap second processing. If in leap-insert state at the end of the
  99          * day, the system clock is set back one second; if in leap-delete
 100          * state, the system clock is set ahead one second. The microtime()
 101          * routine or external clock driver will insure that reported time is
 102          * always monotonic. The ugly divides should be replaced.
 103          */
 104         switch (time_state) {
 105         case TIME_OK:
 106                 if (time_status & STA_INS)
 107                         time_state = TIME_INS;
 108                 else if (time_status & STA_DEL)
 109                         time_state = TIME_DEL;
 110                 break;
 111         case TIME_INS:
 112                 if (xtime.tv_sec % 86400 == 0) {
 113                         xtime.tv_sec--;
 114                         wall_to_monotonic.tv_sec++;
 115                         time_state = TIME_OOP;
 116                         printk(KERN_NOTICE "Clock: inserting leap second "
 117                                         "23:59:60 UTC\n");
 118                 }
 119                 break;
 120         case TIME_DEL:
 121                 if ((xtime.tv_sec + 1) % 86400 == 0) {
 122                         xtime.tv_sec++;
 123                         wall_to_monotonic.tv_sec--;
 124                         time_state = TIME_WAIT;
 125                         printk(KERN_NOTICE "Clock: deleting leap second "
 126                                         "23:59:59 UTC\n");
 127                 }
 128                 break;
 129         case TIME_OOP:
 130                 time_state = TIME_WAIT;
 131                 break;
 132         case TIME_WAIT:
 133                 if (!(time_status & (STA_INS | STA_DEL)))
 134                 time_state = TIME_OK;
 135         }
 136
 137         /*
 138          * Compute the phase adjustment for the next second. The offset is
 139          * reduced by a fixed factor times the time constant.
 140          */
 141         tick_length = tick_length_base;
 142         time_adj = shift_right(time_offset, SHIFT_PLL + time_constant);
 143         time_offset -= time_adj;
 144         tick_length += (s64)time_adj << (TICK_LENGTH_SHIFT - SHIFT_UPDATE);
 145
 146         if (unlikely(time_adjust)) {
 147                 if (time_adjust > MAX_TICKADJ) {
 148                         time_adjust -= MAX_TICKADJ;
 149                         tick_length += MAX_TICKADJ_SCALED;
 150                 } else if (time_adjust < -MAX_TICKADJ) {
 151                         time_adjust += MAX_TICKADJ;
 152                         tick_length -= MAX_TICKADJ_SCALED;
 153                 } else {
 154                         tick_length += (s64)(time_adjust * NSEC_PER_USEC /
 155                                         NTP_INTERVAL_FREQ) << TICK_LENGTH_SHIFT;
 156                         time_adjust = 0;
 157                 }
 158         }
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Return how long ticks are at the moment, that is, how much time
 163  * update_wall_time_one_tick will add to xtime next time we call it
 164  * (assuming no calls to do_adjtimex in the meantime).
 165  * The return value is in fixed-point nanoseconds shifted by the
 166  * specified number of bits to the right of the binary point.
 167  * This function has no side-effects.
 168  */
 169 u64 current_tick_length(void)
 170 {
 171         return tick_length;
 172 }
 173
 174 #ifdef CONFIG_GENERIC_CMOS_UPDATE
 175
 176 /* Disable the cmos update - used by virtualization and embedded */
 177 int no_sync_cmos_clock  __read_mostly;
 178
 179 static void sync_cmos_clock(unsigned long dummy);
 180
 181 static DEFINE_TIMER(sync_cmos_timer, sync_cmos_clock, 0, 0);
 182
 183 static void sync_cmos_clock(unsigned long dummy)
 184 {
 185         struct timespec now, next;
 186         int fail = 1;
 187
 188         /*
 189          * If we have an externally synchronized Linux clock, then update
 190          * CMOS clock accordingly every ~11 minutes. Set_rtc_mmss() has to be
 191          * called as close as possible to 500 ms before the new second starts.
 192          * This code is run on a timer.  If the clock is set, that timer
 193          * may not expire at the correct time.  Thus, we adjust...
 194          */
 195         if (!ntp_synced())
 196                 /*
 197                  * Not synced, exit, do not restart a timer (if one is
 198                  * running, let it run out).
 199                  */
 200                 return;
 201
 202         getnstimeofday(&now);
 203         if (abs(now.tv_nsec - (NSEC_PER_SEC / 2)) <= tick_nsec / 2)
 204                 fail = update_persistent_clock(now);
 205
 206         next.tv_nsec = (NSEC_PER_SEC / 2) - now.tv_nsec;
 207         if (next.tv_nsec <= 0)
 208                 next.tv_nsec += NSEC_PER_SEC;
 209
 210         if (!fail)
 211                 next.tv_sec = 659;
 212         else
 213                 next.tv_sec = 0;
 214
 215         if (next.tv_nsec >= NSEC_PER_SEC) {
 216                 next.tv_sec++;
 217                 next.tv_nsec -= NSEC_PER_SEC;
 218         }
 219         mod_timer(&sync_cmos_timer, jiffies + timespec_to_jiffies(&next));
 220 }
 221
 222 static void notify_cmos_timer(void)
 223 {
 224         if (!no_sync_cmos_clock)
 225                 mod_timer(&sync_cmos_timer, jiffies + 1);
 226 }
 227
 228 #else
 229 static inline void notify_cmos_timer(void) { }
 230 #endif
 231
 232 /* adjtimex mainly allows reading (and writing, if superuser) of
 233  * kernel time-keeping variables. used by xntpd.
 234  */
 235 int do_adjtimex(struct timex *txc)
 236 {
 237         long mtemp, save_adjust;
 238         s64 freq_adj;
 239         int result;
 240
 241         /* In order to modify anything, you gotta be super-user! */
 242         if (txc->modes && !capable(CAP_SYS_TIME))
 243                 return -EPERM;
 244
 245         /* Now we validate the data before disabling interrupts */
 246
 247         if ((txc->modes & ADJ_OFFSET_SINGLESHOT) == ADJ_OFFSET_SINGLESHOT) {
 248           /* singleshot must not be used with any other mode bits */
 249                 if (txc->modes != ADJ_OFFSET_SINGLESHOT &&
 250                                         txc->modes != ADJ_OFFSET_SS_READ)
 251                         return -EINVAL;
 252         }
 253
 254         if (txc->modes != ADJ_OFFSET_SINGLESHOT && (txc->modes & ADJ_OFFSET))
 255           /* adjustment Offset limited to +- .512 seconds */
 256                 if (txc->offset <= - MAXPHASE || txc->offset >= MAXPHASE )
 257                         return -EINVAL;
 258
 259         /* if the quartz is off by more than 10% something is VERY wrong ! */
 260         if (txc->modes & ADJ_TICK)
 261                 if (txc->tick <  900000/USER_HZ ||
 262                     txc->tick > 1100000/USER_HZ)
 263                         return -EINVAL;
 264
 265         write_seqlock_irq(&xtime_lock);
 266         result = time_state;    /* mostly `TIME_OK' */
 267
 268         /* Save for later - semantics of adjtime is to return old value */
 269         save_adjust = time_adjust;
 270
 271 #if 0   /* STA_CLOCKERR is never set yet */
 272         time_status &= ~STA_CLOCKERR;           /* reset STA_CLOCKERR */
 273 #endif
 274         /* If there are input parameters, then process them */
 275         if (txc->modes)
 276         {
 277             if (txc->modes & ADJ_STATUS)        /* only set allowed bits */
 278                 time_status =  (txc->status & ~STA_RONLY) |
 279                               (time_status & STA_RONLY);
 280
 281             if (txc->modes & ADJ_FREQUENCY) {   /* p. 22 */
 282                 if (txc->freq > MAXFREQ || txc->freq < -MAXFREQ) {
 283                     result = -EINVAL;
 284                     goto leave;
 285                 }
 286                 time_freq = ((s64)txc->freq * NSEC_PER_USEC)
 287                                 >> (SHIFT_USEC - SHIFT_NSEC);
 288             }
 289
 290             if (txc->modes & ADJ_MAXERROR) {
 291                 if (txc->maxerror < 0 || txc->maxerror >= NTP_PHASE_LIMIT) {
 292                     result = -EINVAL;
 293                     goto leave;
 294                 }
 295                 time_maxerror = txc->maxerror;
 296             }
 297
 298             if (txc->modes & ADJ_ESTERROR) {
 299                 if (txc->esterror < 0 || txc->esterror >= NTP_PHASE_LIMIT) {
 300                     result = -EINVAL;
 301                     goto leave;
 302                 }
 303                 time_esterror = txc->esterror;
 304             }
 305
 306             if (txc->modes & ADJ_TIMECONST) {   /* p. 24 */
 307                 if (txc->constant < 0) {        /* NTP v4 uses values > 6 */
 308                     result = -EINVAL;
 309                     goto leave;
 310                 }
 311                 time_constant = min(txc->constant + 4, (long)MAXTC);
 312             }
 313
 314             if (txc->modes & ADJ_OFFSET) {      /* values checked earlier */
 315                 if (txc->modes == ADJ_OFFSET_SINGLESHOT) {
 316                     /* adjtime() is independent from ntp_adjtime() */
 317                     time_adjust = txc->offset;
 318                 }
 319                 else if (time_status & STA_PLL) {
 320                     time_offset = txc->offset * NSEC_PER_USEC;
 321
 322                     /*
 323                      * Scale the phase adjustment and
 324                      * clamp to the operating range.
 325                      */
 326                     time_offset = min(time_offset, (s64)MAXPHASE * NSEC_PER_USEC);
 327                     time_offset = max(time_offset, (s64)-MAXPHASE * NSEC_PER_USEC);
 328
 329                     /*
 330                      * Select whether the frequency is to be controlled
 331                      * and in which mode (PLL or FLL). Clamp to the operating
 332                      * range. Ugly multiply/divide should be replaced someday.
 333                      */
 334
 335                     if (time_status & STA_FREQHOLD || time_reftime == 0)
 336                         time_reftime = xtime.tv_sec;
 337                     mtemp = xtime.tv_sec - time_reftime;
 338                     time_reftime = xtime.tv_sec;
 339
 340                     freq_adj = time_offset * mtemp;
 341                     freq_adj = shift_right(freq_adj, time_constant * 2 +
 342                                            (SHIFT_PLL + 2) * 2 - SHIFT_NSEC);
 343                     if (mtemp >= MINSEC && (time_status & STA_FLL || mtemp > MAXSEC))
 344                         freq_adj += div_s64(time_offset << (SHIFT_NSEC - SHIFT_FLL), mtemp);
 345                     freq_adj += time_freq;
 346                     freq_adj = min(freq_adj, (s64)MAXFREQ_NSEC);
 347                     time_freq = max(freq_adj, (s64)-MAXFREQ_NSEC);
 348                     time_offset = div_s64(time_offset, NTP_INTERVAL_FREQ);
 349                     time_offset <<= SHIFT_UPDATE;
 350                 } /* STA_PLL */
 351             } /* txc->modes & ADJ_OFFSET */
 352             if (txc->modes & ADJ_TICK)
 353                 tick_usec = txc->tick;
 354
 355             if (txc->modes & (ADJ_TICK|ADJ_FREQUENCY|ADJ_OFFSET))
 356                     ntp_update_frequency();
 357         } /* txc->modes */
 358 leave:  if ((time_status & (STA_UNSYNC|STA_CLOCKERR)) != 0)
 359                 result = TIME_ERROR;
 360
 361         if ((txc->modes == ADJ_OFFSET_SINGLESHOT) ||
 362                         (txc->modes == ADJ_OFFSET_SS_READ))
 363                 txc->offset = save_adjust;
 364         else
 365                 txc->offset = ((long)shift_right(time_offset, SHIFT_UPDATE)) *
 366                                 NTP_INTERVAL_FREQ / 1000;
 367         txc->freq          = (time_freq / NSEC_PER_USEC) <<
 368                                 (SHIFT_USEC - SHIFT_NSEC);
 369         txc->maxerror      = time_maxerror;
 370         txc->esterror      = time_esterror;
 371         txc->status        = time_status;
 372         txc->constant      = time_constant;
 373         txc->precision     = 1;
 374         txc->tolerance     = MAXFREQ;
 375         txc->tick          = tick_usec;
 376
 377         /* PPS is not implemented, so these are zero */
 378         txc->ppsfreq       = 0;
 379         txc->jitter        = 0;
 380         txc->shift         = 0;
 381         txc->stabil        = 0;
 382         txc->jitcnt        = 0;
 383         txc->calcnt        = 0;
 384         txc->errcnt        = 0;
 385         txc->stbcnt        = 0;
 386         write_sequnlock_irq(&xtime_lock);
 387         do_gettimeofday(&txc->time);
 388         notify_cmos_timer();
 389         return(result);
 390 }
 391
 392 static int __init ntp_tick_adj_setup(char *str)
 393 {
 394         ntp_tick_adj = simple_strtol(str, NULL, 0);
 395         return 1;
 396 }
 397
 398 __setup("ntp_tick_adj=", ntp_tick_adj_setup);