sys/kern/kern_clock.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003,2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  *
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *    the documentation and/or other materials provided with the
  16  *    distribution.
  17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *    from this software without specific, prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * Copyright (c) 1997, 1998 Poul-Henning Kamp <phk@FreeBSD.org>
  35  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
  36  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
  37  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
  38  * All or some portions of this file are derived from material licensed
  39  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
  40  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
  41  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
  42  *
  43  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  44  * modification, are permitted provided that the following conditions
  45  * are met:
  46  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  47  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  48  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  49  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  50  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  51  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  52  *    must display the following acknowledgement:
  53  *      This product includes software developed by the University of
  54  *      California, Berkeley and its contributors.
  55  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  56  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  57  *    without specific prior written permission.
  58  *
  59  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  60  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  61  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  62  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  63  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  64  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  65  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  66  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  67  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  68  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  69  * SUCH DAMAGE.
  70  *
  71  *      @(#)kern_clock.c        8.5 (Berkeley) 1/21/94
  72  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.105.2.10 2002/10/17 13:19:40 maxim Exp $
  73  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.27 2004/11/20 20:25:09 dillon Exp $
  74  */
  75
  76 #include "opt_ntp.h"
  77
  78 #include <sys/param.h>
  79 #include <sys/systm.h>
  80 #include <sys/dkstat.h>
  81 #include <sys/callout.h>
  82 #include <sys/kernel.h>
  83 #include <sys/proc.h>
  84 #include <sys/malloc.h>
  85 #include <sys/resourcevar.h>
  86 #include <sys/signalvar.h>
  87 #include <sys/timex.h>
  88 #include <sys/timepps.h>
  89 #include <vm/vm.h>
  90 #include <sys/lock.h>
  91 #include <vm/pmap.h>
  92 #include <vm/vm_map.h>
  93 #include <sys/sysctl.h>
  94 #include <sys/thread2.h>
  95
  96 #include <machine/cpu.h>
  97 #include <machine/limits.h>
  98 #include <machine/smp.h>
  99
 100 #ifdef GPROF
 101 #include <sys/gmon.h>
 102 #endif
 103
 104 #ifdef DEVICE_POLLING
 105 extern void init_device_poll(void);
 106 extern void hardclock_device_poll(void);
 107 #endif /* DEVICE_POLLING */
 108
 109 static void initclocks (void *dummy);
 110 SYSINIT(clocks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL)
 111
 112 /*
 113  * Some of these don't belong here, but it's easiest to concentrate them.
 114  * Note that cp_time[] counts in microseconds, but most userland programs
 115  * just compare relative times against the total by delta.
 116  */
 117 long cp_time[CPUSTATES];
 118
 119 SYSCTL_OPAQUE(_kern, OID_AUTO, cp_time, CTLFLAG_RD, &cp_time, sizeof(cp_time),
 120     "LU", "CPU time statistics");
 121
 122 long tk_cancc;
 123 long tk_nin;
 124 long tk_nout;
 125 long tk_rawcc;
 126
 127 /*
 128  * boottime is used to calculate the 'real' uptime.  Do not confuse this with
 129  * microuptime().  microtime() is not drift compensated.  The real uptime
 130  * with compensation is nanotime() - bootime.  boottime is recalculated
 131  * whenever the real time is set based on the compensated elapsed time
 132  * in seconds (gd->gd_time_seconds).
 133  *
 134  * basetime is used to calculate the compensated real time of day.  Chunky
 135  * changes to the time, aka settimeofday(), are made by modifying basetime.
 136  *
 137  * The gd_time_seconds and gd_cpuclock_base fields remain fairly monotonic.
 138  * Slight adjustments to gd_cpuclock_base are made to phase-lock it to
 139  * the real time.
 140  */
 141 struct timespec boottime;       /* boot time (realtime) for reference only */
 142 struct timespec basetime;       /* base time adjusts uptime -> realtime */
 143 time_t time_second;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
 144
 145 SYSCTL_STRUCT(_kern, KERN_BOOTTIME, boottime, CTLFLAG_RD,
 146     &boottime, timeval, "System boottime");
 147 SYSCTL_STRUCT(_kern, OID_AUTO, basetime, CTLFLAG_RD,
 148     &basetime, timeval, "System basetime");
 149
 150 static void hardclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 151 static void statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 152 static void schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 153
 154 int     ticks;                  /* system master ticks at hz */
 155 int     clocks_running;         /* tsleep/timeout clocks operational */
 156 int64_t nsec_adj;               /* ntpd per-tick adjustment in nsec << 32 */
 157 int64_t nsec_acc;               /* accumulator */
 158
 159 /*
 160  * Finish initializing clock frequencies and start all clocks running.
 161  */
 162 /* ARGSUSED*/
 163 static void
 164 initclocks(void *dummy)
 165 {
 166         cpu_initclocks();
 167 #ifdef DEVICE_POLLING
 168         init_device_poll();
 169 #endif
 170         /*psratio = profhz / stathz;*/
 171         initclocks_pcpu();
 172         clocks_running = 1;
 173 }
 174
 175 /*
 176  * Called on a per-cpu basis
 177  */
 178 void
 179 initclocks_pcpu(void)
 180 {
 181         struct globaldata *gd = mycpu;
 182
 183         crit_enter();
 184         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 185             gd->gd_time_seconds = 1;
 186             gd->gd_cpuclock_base = cputimer_count();
 187         } else {
 188             /* XXX */
 189             gd->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
 190             gd->gd_cpuclock_base = globaldata_find(0)->gd_cpuclock_base;
 191         }
 192
 193         /*
 194          * Use a non-queued periodic systimer to prevent multiple ticks from
 195          * building up if the sysclock jumps forward (8254 gets reset).  The
 196          * sysclock will never jump backwards.  Our time sync is based on
 197          * the actual sysclock, not the ticks count.
 198          */
 199         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_hardclock, hardclock, NULL, hz);
 200         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_statclock, statclock, NULL, stathz);
 201         /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
 202         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_schedclock, schedclock,
 203                                 NULL, ESTCPUFREQ);
 204         crit_exit();
 205 }
 206
 207 /*
 208  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
 209  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
 210  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
 211  * time of day.  This way the gd_* fields are guarenteed to represent
 212  * a monotonically increasing 'uptime' value.
 213  */
 214 void
 215 set_timeofday(struct timespec *ts)
 216 {
 217         struct timespec ts2;
 218
 219         /*
 220          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
 221          */
 222         crit_enter();
 223         nanouptime(&ts2);
 224         basetime.tv_sec = ts->tv_sec - ts2.tv_sec;
 225         basetime.tv_nsec = ts->tv_nsec - ts2.tv_nsec;
 226         if (basetime.tv_nsec < 0) {
 227             basetime.tv_nsec += 1000000000;
 228             --basetime.tv_sec;
 229         }
 230         boottime.tv_sec = basetime.tv_sec - mycpu->gd_time_seconds;
 231         timedelta = 0;
 232         crit_exit();
 233 }
 234
 235 /*
 236  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
 237  * on cpu #0.
 238  *
 239  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 240  * manipulate objects owned by the current cpu.
 241  */
 242 static void
 243 hardclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 244 {
 245         sysclock_t cputicks;
 246         struct proc *p;
 247         struct pstats *pstats;
 248         struct globaldata *gd = mycpu;
 249
 250         /*
 251          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
 252          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
 253          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
 254          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
 255          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
 256          * stay in synch.
 257          *
 258          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
 259          * to reverse index gd_cpuclock_base, but that it is possible for
 260          * it to temporarily get behind in the seconds if something in the
 261          * system locks interrupts for a long period of time.  Since periodic
 262          * timers count events, though everything should resynch again
 263          * immediately.
 264          */
 265         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
 266         if (cputicks >= cputimer_freq) {
 267                 ++gd->gd_time_seconds;
 268                 gd->gd_cpuclock_base += cputimer_freq;
 269         }
 270
 271         /*
 272          * The system-wide ticks counter and NTP related timedelta/tickdelta
 273          * adjustments only occur on cpu #0.  NTP adjustments are accomplished
 274          * by updating basetime.
 275          */
 276         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 277             struct timespec nts;
 278             int leap;
 279
 280             ++ticks;
 281
 282 #ifdef DEVICE_POLLING
 283             hardclock_device_poll();    /* mpsafe, short and quick */
 284 #endif /* DEVICE_POLLING */
 285
 286 #if 0
 287             if (tco->tc_poll_pps)
 288                 tco->tc_poll_pps(tco);
 289 #endif
 290             /*
 291              * Apply adjtime corrections.  At the moment only do this if
 292              * we can get the MP lock to interlock with adjtime's modification
 293              * of these variables.  Note that basetime adjustments are not
 294              * MP safe either XXX.
 295              */
 296             if (timedelta != 0 && try_mplock()) {
 297                 basetime.tv_nsec += tickdelta * 1000;
 298                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 299                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 300                     ++basetime.tv_sec;
 301                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 302                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 303                     --basetime.tv_sec;
 304                 }
 305                 timedelta -= tickdelta;
 306                 rel_mplock();
 307             }
 308
 309             /*
 310              * Apply per-tick compensation.  ticks_adj adjusts for both
 311              * offset and frequency, and could be negative.
 312              */
 313             if (nsec_adj != 0 && try_mplock()) {
 314                 nsec_acc += nsec_adj;
 315                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
 316                     basetime.tv_nsec += nsec_acc >> 32;
 317                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 318                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
 319                     basetime.tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
 320                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 321                 }
 322                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 323                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 324                     ++basetime.tv_sec;
 325                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 326                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 327                     --basetime.tv_sec;
 328                 }
 329                 rel_mplock();
 330             }
 331
 332             /*
 333              * If the realtime-adjusted seconds hand rolls over then tell
 334              * ntp_update_second() what we did in the last second so it can
 335              * calculate what to do in the next second.  It may also add
 336              * or subtract a leap second.
 337              */
 338             getnanotime(&nts);
 339             if (time_second != nts.tv_sec) {
 340                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
 341                 basetime.tv_sec += leap;
 342                 time_second = nts.tv_sec + leap;
 343                 nsec_adj /= hz;
 344             }
 345         }
 346
 347         /*
 348          * softticks are handled for all cpus
 349          */
 350         hardclock_softtick(gd);
 351
 352         /*
 353          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.  I don't think psignal()
 354          * is mpsafe on curproc, so XXX get the mplock.
 355          */
 356         if ((p = curproc) != NULL && try_mplock()) {
 357                 pstats = p->p_stats;
 358                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
 359                     timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
 360                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0)
 361                         psignal(p, SIGVTALRM);
 362                 if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
 363                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0)
 364                         psignal(p, SIGPROF);
 365                 rel_mplock();
 366         }
 367         setdelayed();
 368 }
 369
 370 /*
 371  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
 372  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
 373  *
 374  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 375  * manipulate objects owned by the current cpu.
 376  *
 377  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
 378  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
 379  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
 380  * p->p_estcpu.
 381  *
 382  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
 383  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
 384  * interrupted.
 385  */
 386 static void
 387 statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 388 {
 389 #ifdef GPROF
 390         struct gmonparam *g;
 391         int i;
 392 #endif
 393         thread_t td;
 394         struct proc *p;
 395         int bump;
 396         struct timeval tv;
 397         struct timeval *stv;
 398
 399         /*
 400          * How big was our timeslice relative to the last time?
 401          */
 402         microuptime(&tv);       /* mpsafe */
 403         stv = &mycpu->gd_stattv;
 404         if (stv->tv_sec == 0) {
 405             bump = 1;
 406         } else {
 407             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
 408                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
 409             if (bump < 0)
 410                 bump = 0;
 411             if (bump > 1000000)
 412                 bump = 1000000;
 413         }
 414         *stv = tv;
 415
 416         td = curthread;
 417         p = td->td_proc;
 418
 419         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
 420                 /*
 421                  * Came from userland, handle user time and deal with
 422                  * possible process.
 423                  */
 424                 if (p && (p->p_flag & P_PROFIL))
 425                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
 426                 td->td_uticks += bump;
 427
 428                 /*
 429                  * Charge the time as appropriate
 430                  */
 431                 if (p && p->p_nice > NZERO)
 432                         cp_time[CP_NICE] += bump;
 433                 else
 434                         cp_time[CP_USER] += bump;
 435         } else {
 436 #ifdef GPROF
 437                 /*
 438                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 439                  */
 440                 g = &_gmonparam;
 441                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
 442                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
 443                         if (i < g->textsize) {
 444                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
 445                                 g->kcount[i]++;
 446                         }
 447                 }
 448 #endif
 449                 /*
 450                  * Came from kernel mode, so we were:
 451                  * - handling an interrupt,
 452                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 453                  *   user process, or
 454                  * - spinning in the idle loop.
 455                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 456                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 457                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 458                  * so that we know how much of its real time was spent
 459                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 460                  *
 461                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame
 462                  * can occur if ipi processing is done from an splx().
 463                  */
 464                 if (frame && CLKF_INTR(frame))
 465                         td->td_iticks += bump;
 466                 else
 467                         td->td_sticks += bump;
 468
 469                 if (frame && CLKF_INTR(frame)) {
 470                         cp_time[CP_INTR] += bump;
 471                 } else {
 472                         if (td == &mycpu->gd_idlethread)
 473                                 cp_time[CP_IDLE] += bump;
 474                         else
 475                                 cp_time[CP_SYS] += bump;
 476                 }
 477         }
 478 }
 479
 480 /*
 481  * The scheduler clock typically runs at a 20Hz rate.  NOTE! systimer,
 482  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
 483  * but that's about it.
 484  */
 485 static void
 486 schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 487 {
 488         struct proc *p;
 489         struct pstats *pstats;
 490         struct rusage *ru;
 491         struct vmspace *vm;
 492         long rss;
 493
 494         schedulerclock(NULL);   /* mpsafe */
 495         if ((p = curproc) != NULL) {
 496                 /* Update resource usage integrals and maximums. */
 497                 if ((pstats = p->p_stats) != NULL &&
 498                     (ru = &pstats->p_ru) != NULL &&
 499                     (vm = p->p_vmspace) != NULL) {
 500                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 501                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 502                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 503                         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 504                         if (ru->ru_maxrss < rss)
 505                                 ru->ru_maxrss = rss;
 506                 }
 507         }
 508 }
 509
 510 /*
 511  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 512  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 513  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
 514  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 515  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 516  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 517  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 518  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 519  *
 520  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 521  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 522  * the unsigned long maximum.
 523  *
 524  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 525  * 10ms ticks is 248 days.
 526  */
 527 int
 528 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 529 {
 530         int ticks;
 531         long sec, usec;
 532
 533         sec = tv->tv_sec;
 534         usec = tv->tv_usec;
 535         if (usec < 0) {
 536                 sec--;
 537                 usec += 1000000;
 538         }
 539         if (sec < 0) {
 540 #ifdef DIAGNOSTIC
 541                 if (usec > 0) {
 542                         sec++;
 543                         usec -= 1000000;
 544                 }
 545                 printf("tvotohz: negative time difference %ld sec %ld usec\n",
 546                        sec, usec);
 547 #endif
 548                 ticks = 1;
 549         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 550                 ticks = (int)(sec * hz +
 551                             ((u_long)usec + (tick - 1)) / tick) + 1;
 552         } else {
 553                 ticks = INT_MAX;
 554         }
 555         return (ticks);
 556 }
 557
 558 /*
 559  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 560  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 561  * of ticks will not result in a late return.
 562  *
 563  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 564  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 565  * 1 tick.
 566  *
 567  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 568  * 10ms ticks is 248 days.
 569  */
 570 int
 571 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 572 {
 573         int ticks;
 574         long sec;
 575
 576         sec = tv->tv_sec;
 577         if (sec <= INT_MAX / hz)
 578                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / tick);
 579         else
 580                 ticks = INT_MAX;
 581         return (ticks);
 582 }
 583
 584
 585 /*
 586  * Start profiling on a process.
 587  *
 588  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 589  * keeps the profile clock running constantly.
 590  */
 591 void
 592 startprofclock(struct proc *p)
 593 {
 594         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 595                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 596 #if 0   /* XXX */
 597                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
 598                         s = splstatclock();
 599                         psdiv = psratio;
 600                         setstatclockrate(profhz);
 601                         splx(s);
 602                 }
 603 #endif
 604         }
 605 }
 606
 607 /*
 608  * Stop profiling on a process.
 609  */
 610 void
 611 stopprofclock(struct proc *p)
 612 {
 613         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 614                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 615 #if 0   /* XXX */
 616                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
 617                         s = splstatclock();
 618                         psdiv = 1;
 619                         setstatclockrate(stathz);
 620                         splx(s);
 621                 }
 622 #endif
 623         }
 624 }
 625
 626 /*
 627  * Return information about system clocks.
 628  */
 629 static int
 630 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 631 {
 632         struct clockinfo clkinfo;
 633         /*
 634          * Construct clockinfo structure.
 635          */
 636         clkinfo.hz = hz;
 637         clkinfo.tick = tick;
 638         clkinfo.tickadj = tickadj;
 639         clkinfo.profhz = profhz;
 640         clkinfo.stathz = stathz ? stathz : hz;
 641         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 642 }
 643
 644 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
 645         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
 646
 647 /*
 648  * We have eight functions for looking at the clock, four for
 649  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
 650  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
 651  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
 652  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
 653  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
 654  * time relative to system boot, these are well suited for time
 655  * interval measurements.
 656  *
 657  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
 658  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
 659  * check on the seconds field changing out from under us.
 660  *
 661  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
 662  * it is possible for the calculated delta to occassionally exceed
 663  * cputimer_freq.  If this occurs the cputimer_freq64_nsec multiplication
 664  * can easily overflow, so we deal with the case.  For uniformity we deal
 665  * with the case in the usec case too.
 666  */
 667 void
 668 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
 669 {
 670         struct globaldata *gd = mycpu;
 671         sysclock_t delta;
 672
 673         do {
 674                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 675                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 676         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 677
 678         if (delta >= cputimer_freq) {
 679                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 680                 delta %= cputimer_freq;
 681         }
 682         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 683         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 684                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 685                 ++tvp->tv_sec;
 686         }
 687 }
 688
 689 void
 690 getnanouptime(struct timespec *tsp)
 691 {
 692         struct globaldata *gd = mycpu;
 693         sysclock_t delta;
 694
 695         do {
 696                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 697                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 698         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 699
 700         if (delta >= cputimer_freq) {
 701                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 702                 delta %= cputimer_freq;
 703         }
 704         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 705 }
 706
 707 void
 708 microuptime(struct timeval *tvp)
 709 {
 710         struct globaldata *gd = mycpu;
 711         sysclock_t delta;
 712
 713         do {
 714                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 715                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 716         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 717
 718         if (delta >= cputimer_freq) {
 719                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 720                 delta %= cputimer_freq;
 721         }
 722         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 723 }
 724
 725 void
 726 nanouptime(struct timespec *tsp)
 727 {
 728         struct globaldata *gd = mycpu;
 729         sysclock_t delta;
 730
 731         do {
 732                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 733                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 734         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 735
 736         if (delta >= cputimer_freq) {
 737                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 738                 delta %= cputimer_freq;
 739         }
 740         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 741 }
 742
 743 /*
 744  * realtime routines
 745  */
 746
 747 void
 748 getmicrotime(struct timeval *tvp)
 749 {
 750         struct globaldata *gd = mycpu;
 751         sysclock_t delta;
 752
 753         do {
 754                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 755                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 756         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 757
 758         if (delta >= cputimer_freq) {
 759                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 760                 delta %= cputimer_freq;
 761         }
 762         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 763
 764         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 765         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 766         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 767                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 768                 ++tvp->tv_sec;
 769         }
 770 }
 771
 772 void
 773 getnanotime(struct timespec *tsp)
 774 {
 775         struct globaldata *gd = mycpu;
 776         sysclock_t delta;
 777
 778         do {
 779                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 780                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 781         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 782
 783         if (delta >= cputimer_freq) {
 784                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 785                 delta %= cputimer_freq;
 786         }
 787         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 788
 789         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 790         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 791         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 792                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 793                 ++tsp->tv_sec;
 794         }
 795 }
 796
 797 void
 798 microtime(struct timeval *tvp)
 799 {
 800         struct globaldata *gd = mycpu;
 801         sysclock_t delta;
 802
 803         do {
 804                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 805                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 806         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 807
 808         if (delta >= cputimer_freq) {
 809                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 810                 delta %= cputimer_freq;
 811         }
 812         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 813
 814         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 815         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 816         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 817                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 818                 ++tvp->tv_sec;
 819         }
 820 }
 821
 822 void
 823 nanotime(struct timespec *tsp)
 824 {
 825         struct globaldata *gd = mycpu;
 826         sysclock_t delta;
 827
 828         do {
 829                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 830                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 831         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 832
 833         if (delta >= cputimer_freq) {
 834                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 835                 delta %= cputimer_freq;
 836         }
 837         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 838
 839         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 840         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 841         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 842                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 843                 ++tsp->tv_sec;
 844         }
 845 }
 846
 847 int
 848 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
 849 {
 850         pps_params_t *app;
 851         struct pps_fetch_args *fapi;
 852 #ifdef PPS_SYNC
 853         struct pps_kcbind_args *kapi;
 854 #endif
 855
 856         switch (cmd) {
 857         case PPS_IOC_CREATE:
 858                 return (0);
 859         case PPS_IOC_DESTROY:
 860                 return (0);
 861         case PPS_IOC_SETPARAMS:
 862                 app = (pps_params_t *)data;
 863                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
 864                         return (EINVAL);
 865                 pps->ppsparam = *app;
 866                 return (0);
 867         case PPS_IOC_GETPARAMS:
 868                 app = (pps_params_t *)data;
 869                 *app = pps->ppsparam;
 870                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
 871                 return (0);
 872         case PPS_IOC_GETCAP:
 873                 *(int*)data = pps->ppscap;
 874                 return (0);
 875         case PPS_IOC_FETCH:
 876                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
 877                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 878                         return (EINVAL);
 879                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
 880                         return (EOPNOTSUPP);
 881                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
 882                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
 883                 return (0);
 884         case PPS_IOC_KCBIND:
 885 #ifdef PPS_SYNC
 886                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
 887                 /* XXX Only root should be able to do this */
 888                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 889                         return (EINVAL);
 890                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
 891                         return (EINVAL);
 892                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
 893                         return (EINVAL);
 894                 pps->kcmode = kapi->edge;
 895                 return (0);
 896 #else
 897                 return (EOPNOTSUPP);
 898 #endif
 899         default:
 900                 return (ENOTTY);
 901         }
 902 }
 903
 904 void
 905 pps_init(struct pps_state *pps)
 906 {
 907         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
 908         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
 909                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
 910         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
 911                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
 912 }
 913
 914 void
 915 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
 916 {
 917         struct globaldata *gd;
 918         struct timespec *tsp;
 919         struct timespec *osp;
 920         struct timespec ts;
 921         sysclock_t *pcount;
 922 #ifdef PPS_SYNC
 923         sysclock_t tcount;
 924 #endif
 925         sysclock_t delta;
 926         pps_seq_t *pseq;
 927         int foff;
 928         int fhard;
 929
 930         gd = mycpu;
 931
 932         /* Things would be easier with arrays... */
 933         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
 934                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
 935                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
 936                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
 937                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
 938                 pcount = &pps->ppscount[0];
 939                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
 940         } else {
 941                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
 942                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
 943                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
 944                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
 945                 pcount = &pps->ppscount[1];
 946                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
 947         }
 948
 949         /* Nothing really happened */
 950         if (*pcount == count)
 951                 return;
 952
 953         *pcount = count;
 954
 955         do {
 956                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 957                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
 958         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 959
 960         if (delta >= cputimer_freq) {
 961                 ts.tv_sec += delta / cputimer_freq;
 962                 delta %= cputimer_freq;
 963         }
 964         ts.tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 965         ts.tv_sec += basetime.tv_sec;
 966         ts.tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 967         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
 968                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
 969                 ++ts.tv_sec;
 970         }
 971
 972         (*pseq)++;
 973         *tsp = ts;
 974
 975         if (foff) {
 976                 timespecadd(tsp, osp);
 977                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
 978                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
 979                         tsp->tv_sec -= 1;
 980                 }
 981         }
 982 #ifdef PPS_SYNC
 983         if (fhard) {
 984                 /* magic, at its best... */
 985                 tcount = count - pps->ppscount[2];
 986                 pps->ppscount[2] = count;
 987                 if (tcount >= cputimer_freq) {
 988                         delta = 1000000000 * (tcount / cputimer_freq) +
 989                                 (cputimer_freq64_nsec *
 990                                  (tcount % cputimer_freq)) >> 32;
 991                 } else {
 992                         delta = (cputimer_freq64_nsec * tcount) >> 32;
 993                 }
 994                 hardpps(tsp, delta);
 995         }
 996 #endif
 997 }
 998