sys/kern/subr_rtc.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1988 University of Utah.
   5  * Copyright (c) 1982, 1990, 1993
   6  *      The Regents of the University of California.
   7  * Copyright (c) 2011 The FreeBSD Foundation
   8  * All rights reserved.
   9  *
  10  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  11  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  12  * Science Department.
  13  *
  14  * Portions of this software were developed by Julien Ridoux at the University
  15  * of Melbourne under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
  16  *
  17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  18  * modification, are permitted provided that the following conditions
  19  * are met:
  20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  25  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  26  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  27  *    without specific prior written permission.
  28  *
  29  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  30  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  31  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  32  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  33  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  34  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  35  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  36  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  37  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  38  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  39  * SUCH DAMAGE.
  40  *
  41  *      from: Utah $Hdr: clock.c 1.18 91/01/21$
  42  *      from: @(#)clock.c       8.2 (Berkeley) 1/12/94
  43  *      from: NetBSD: clock_subr.c,v 1.6 2001/07/07 17:04:02 thorpej Exp
  44  *      and
  45  *      from: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.176 2001/09/04
  46  */
  47
  48 /*
  49  * Helpers for time-of-day clocks. This is useful for architectures that need
  50  * support multiple models of such clocks, and generally serves to make the
  51  * code more machine-independent.
  52  * If the clock in question can also be used as a time counter, the driver
  53  * needs to initiate this.
  54  * This code is not yet used by all architectures.
  55  */
  56
  57 #include <sys/cdefs.h>
  58 __FBSDID("$FreeBSD$");
  59
  60 #include "opt_ffclock.h"
  61
  62 #include <sys/param.h>
  63 #include <sys/systm.h>
  64 #include <sys/kernel.h>
  65 #include <sys/bus.h>
  66 #include <sys/clock.h>
  67 #include <sys/lock.h>
  68 #include <sys/malloc.h>
  69 #include <sys/sx.h>
  70 #include <sys/sysctl.h>
  71 #include <sys/taskqueue.h>
  72 #ifdef FFCLOCK
  73 #include <sys/timeffc.h>
  74 #endif
  75 #include <sys/timetc.h>
  76
  77 #include "clock_if.h"
  78
  79 static int show_io;
  80 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, clock_show_io, CTLFLAG_RWTUN, &show_io, 0,
  81     "Enable debug printing of RTC clock I/O; 1=reads, 2=writes, 3=both.");
  82
  83 static int sysctl_clock_do_io(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  84 SYSCTL_PROC(_debug, OID_AUTO, clock_do_io,
  85     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_clock_do_io, "I",
  86     "Trigger one-time IO on RTC clocks; 1=read (and discard), 2=write");
  87
  88 /* XXX: should be kern. now, it's no longer machdep.  */
  89 static int disable_rtc_set;
  90 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, disable_rtc_set, CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set,
  91     0, "Disallow adjusting time-of-day clock");
  92
  93 /*
  94  * An instance of a realtime clock.  A list of these tracks all the registered
  95  * clocks in the system.
  96  *
  97  * The resadj member is used to apply a "resolution adjustment" equal to half
  98  * the clock's resolution, which is useful mainly on clocks with a whole-second
  99  * resolution.  Because the clock truncates the fractional part, adding half the
 100  * resolution performs 4/5 rounding.  The same adjustment is applied to the
 101  * times returned from clock_gettime(), because the fraction returned will
 102  * always be zero, but on average the actual fraction at the time of the call
 103  * should be about .5.
 104  */
 105 struct rtc_instance {
 106         device_t        clockdev;
 107         int             resolution;
 108         int             flags;
 109         u_int           schedns;
 110         struct timespec resadj;
 111         struct timeout_task
 112                         stask;
 113         LIST_ENTRY(rtc_instance)
 114                         rtc_entries;
 115 };
 116
 117 /*
 118  * Clocks are updated using a task running on taskqueue_thread.
 119  */
 120 static void settime_task_func(void *arg, int pending);
 121
 122 /*
 123  * Registered clocks are kept in a list which is sorted by resolution; the more
 124  * accurate clocks get the first shot at providing the time.
 125  */
 126 LIST_HEAD(rtc_listhead, rtc_instance);
 127 static struct rtc_listhead rtc_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(rtc_list);
 128 static struct sx rtc_list_lock;
 129 SX_SYSINIT(rtc_list_lock_init, &rtc_list_lock, "rtc list");
 130
 131 /*
 132  * On the task thread, invoke the clock_settime() method of the clock.  Do so
 133  * holding no locks, so that clock drivers are free to do whatever kind of
 134  * locking or sleeping they need to.
 135  */
 136 static void
 137 settime_task_func(void *arg, int pending)
 138 {
 139         struct timespec ts;
 140         struct rtc_instance *rtc;
 141         int error;
 142
 143         rtc = arg;
 144         if (!(rtc->flags & CLOCKF_SETTIME_NO_TS)) {
 145                 getnanotime(&ts);
 146                 if (!(rtc->flags & CLOCKF_SETTIME_NO_ADJ)) {
 147                         ts.tv_sec -= utc_offset();
 148                         timespecadd(&ts, &rtc->resadj, &ts);
 149                 }
 150         } else {
 151                 ts.tv_sec  = 0;
 152                 ts.tv_nsec = 0;
 153         }
 154         error = CLOCK_SETTIME(rtc->clockdev, &ts);
 155         if (error != 0 && bootverbose)
 156                 device_printf(rtc->clockdev, "CLOCK_SETTIME error %d\n", error);
 157 }
 158
 159 static void
 160 clock_dbgprint_hdr(device_t dev, int rw)
 161 {
 162         struct timespec now;
 163
 164         getnanotime(&now);
 165         device_printf(dev, "%s at ", (rw & CLOCK_DBG_READ) ? "read " : "write");
 166         clock_print_ts(&now, 9);
 167         printf(": ");
 168 }
 169
 170 void
 171 clock_dbgprint_bcd(device_t dev, int rw, const struct bcd_clocktime *bct)
 172 {
 173
 174         if (show_io & rw) {
 175                 clock_dbgprint_hdr(dev, rw);
 176                 clock_print_bcd(bct, 9);
 177                 printf("\n");
 178         }
 179 }
 180
 181 void
 182 clock_dbgprint_ct(device_t dev, int rw, const struct clocktime *ct)
 183 {
 184
 185         if (show_io & rw) {
 186                 clock_dbgprint_hdr(dev, rw);
 187                 clock_print_ct(ct, 9);
 188                 printf("\n");
 189         }
 190 }
 191
 192 void
 193 clock_dbgprint_err(device_t dev, int rw, int err)
 194 {
 195
 196         if (show_io & rw) {
 197                 clock_dbgprint_hdr(dev, rw);
 198                 printf("error = %d\n", err);
 199         }
 200 }
 201
 202 void
 203 clock_dbgprint_ts(device_t dev, int rw, const struct timespec *ts)
 204 {
 205
 206         if (show_io & rw) {
 207                 clock_dbgprint_hdr(dev, rw);
 208                 clock_print_ts(ts, 9);
 209                 printf("\n");
 210         }
 211 }
 212
 213 void
 214 clock_register_flags(device_t clockdev, long resolution, int flags)
 215 {
 216         struct rtc_instance *rtc, *newrtc;
 217
 218         newrtc = malloc(sizeof(*newrtc), M_DEVBUF, M_WAITOK);
 219         newrtc->clockdev = clockdev;
 220         newrtc->resolution = (int)resolution;
 221         newrtc->flags = flags;
 222         newrtc->schedns = 0;
 223         newrtc->resadj.tv_sec  = newrtc->resolution / 2 / 1000000;
 224         newrtc->resadj.tv_nsec = newrtc->resolution / 2 % 1000000 * 1000;
 225         TIMEOUT_TASK_INIT(taskqueue_thread, &newrtc->stask, 0,
 226                     settime_task_func, newrtc);
 227
 228         sx_xlock(&rtc_list_lock);
 229         if (LIST_EMPTY(&rtc_list)) {
 230                 LIST_INSERT_HEAD(&rtc_list, newrtc, rtc_entries);
 231         } else {
 232                 LIST_FOREACH(rtc, &rtc_list, rtc_entries) {
 233                         if (rtc->resolution > newrtc->resolution) {
 234                                 LIST_INSERT_BEFORE(rtc, newrtc, rtc_entries);
 235                                 break;
 236                         } else if (LIST_NEXT(rtc, rtc_entries) == NULL) {
 237                                 LIST_INSERT_AFTER(rtc, newrtc, rtc_entries);
 238                                 break;
 239                         }
 240                 }
 241         }
 242         sx_xunlock(&rtc_list_lock);
 243
 244         device_printf(clockdev,
 245             "registered as a time-of-day clock, resolution %d.%6.6ds\n",
 246             newrtc->resolution / 1000000, newrtc->resolution % 1000000);
 247 }
 248
 249 void
 250 clock_register(device_t dev, long res)
 251 {
 252
 253         clock_register_flags(dev, res, 0);
 254 }
 255
 256 void
 257 clock_unregister(device_t clockdev)
 258 {
 259         struct rtc_instance *rtc, *tmp;
 260
 261         sx_xlock(&rtc_list_lock);
 262         LIST_FOREACH_SAFE(rtc, &rtc_list, rtc_entries, tmp) {
 263                 if (rtc->clockdev == clockdev) {
 264                         LIST_REMOVE(rtc, rtc_entries);
 265                         break;
 266                 }
 267         }
 268         sx_xunlock(&rtc_list_lock);
 269         if (rtc != NULL) {
 270                 taskqueue_cancel_timeout(taskqueue_thread, &rtc->stask, NULL);
 271                 taskqueue_drain_timeout(taskqueue_thread, &rtc->stask);
 272                 free(rtc, M_DEVBUF);
 273         }
 274 }
 275
 276 void
 277 clock_schedule(device_t clockdev, u_int offsetns)
 278 {
 279         struct rtc_instance *rtc;
 280
 281         sx_xlock(&rtc_list_lock);
 282         LIST_FOREACH(rtc, &rtc_list, rtc_entries) {
 283                 if (rtc->clockdev == clockdev) {
 284                         rtc->schedns = offsetns;
 285                         break;
 286                 }
 287         }
 288         sx_xunlock(&rtc_list_lock);
 289 }
 290
 291 static int
 292 read_clocks(struct timespec *ts, bool debug_read)
 293 {
 294         struct rtc_instance *rtc;
 295         int error;
 296
 297         error = ENXIO;
 298         sx_xlock(&rtc_list_lock);
 299         LIST_FOREACH(rtc, &rtc_list, rtc_entries) {
 300                 if ((error = CLOCK_GETTIME(rtc->clockdev, ts)) != 0)
 301                         continue;
 302                 if (ts->tv_sec < 0 || ts->tv_nsec < 0) {
 303                         error = EINVAL;
 304                         continue;
 305                 }
 306                 if (!(rtc->flags & CLOCKF_GETTIME_NO_ADJ)) {
 307                         timespecadd(ts, &rtc->resadj, ts);
 308                         ts->tv_sec += utc_offset();
 309                 }
 310                 if (!debug_read) {
 311                         if (bootverbose)
 312                                 device_printf(rtc->clockdev,
 313                                     "providing initial system time\n");
 314                         break;
 315                 }
 316         }
 317         sx_xunlock(&rtc_list_lock);
 318         return (error);
 319 }
 320
 321 /*
 322  * Initialize the system time.  Must be called from a context which does not
 323  * restrict any locking or sleeping that clock drivers may need to do.
 324  *
 325  * First attempt to get the time from a registered realtime clock.  The clocks
 326  * are queried in order of resolution until one provides the time.  If no clock
 327  * can provide the current time, use the 'base' time provided by the caller, if
 328  * non-zero.  The 'base' time is potentially highly inaccurate, such as the last
 329  * known good value of the system clock, or even a filesystem last-updated
 330  * timestamp.  It is used to prevent system time from appearing to move
 331  * backwards in logs.
 332  */
 333 void
 334 inittodr(time_t base)
 335 {
 336         struct timespec ts;
 337         int error;
 338
 339         error = read_clocks(&ts, false);
 340
 341         /*
 342          * Do not report errors from each clock; it is expected that some clocks
 343          * cannot provide results in some situations.  Only report problems when
 344          * no clocks could provide the time.
 345          */
 346         if (error != 0) {
 347                 switch (error) {
 348                 case ENXIO:
 349                         printf("Warning: no time-of-day clock registered, ");
 350                         break;
 351                 case EINVAL:
 352                         printf("Warning: bad time from time-of-day clock, ");
 353                         break;
 354                 default:
 355                         printf("Error reading time-of-day clock (%d), ", error);
 356                         break;
 357                 }
 358                 printf("system time will not be set accurately\n");
 359                 ts.tv_sec  = (base > 0) ? base : -1;
 360                 ts.tv_nsec = 0;
 361         }
 362
 363         if (ts.tv_sec >= 0) {
 364                 tc_setclock(&ts);
 365 #ifdef FFCLOCK
 366                 ffclock_reset_clock(&ts);
 367 #endif
 368         }
 369 }
 370
 371 /*
 372  * Write system time back to all registered clocks, unless disabled by admin.
 373  * This can be called from a context that restricts locking and/or sleeping; the
 374  * actual updating is done asynchronously on a task thread.
 375  */
 376 void
 377 resettodr(void)
 378 {
 379         struct timespec now;
 380         struct rtc_instance *rtc;
 381         sbintime_t sbt;
 382         long waitns;
 383
 384         if (disable_rtc_set)
 385                 return;
 386
 387         sx_xlock(&rtc_list_lock);
 388         LIST_FOREACH(rtc, &rtc_list, rtc_entries) {
 389                 if (rtc->schedns != 0) {
 390                         getnanotime(&now);
 391                         waitns = rtc->schedns - now.tv_nsec;
 392                         if (waitns < 0)
 393                                 waitns += 1000000000;
 394                         sbt = nstosbt(waitns);
 395                 } else
 396                         sbt = 0;
 397                 taskqueue_enqueue_timeout_sbt(taskqueue_thread,
 398                     &rtc->stask, -sbt, 0, C_PREL(31));
 399         }
 400         sx_xunlock(&rtc_list_lock);
 401 }
 402
 403 static int
 404 sysctl_clock_do_io(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 405 {
 406         struct timespec ts_discard;
 407         int error, value;
 408
 409         value = 0;
 410         error = sysctl_handle_int(oidp, &value, 0, req);
 411         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 412                 return (error);
 413
 414         switch (value) {
 415         case CLOCK_DBG_READ:
 416                 if (read_clocks(&ts_discard, true) == ENXIO)
 417                         printf("No registered RTC clocks\n");
 418                 break;
 419         case CLOCK_DBG_WRITE:
 420                 resettodr();
 421                 break;
 422         default:
 423                 return (EINVAL);
 424         }
 425
 426         return (0);
 427 }