1933d0a01649ec9107fa9d98cd869be339e1915f
[dragonfly.git] / 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 1.62 2008/09/09 04:06:13 dillon Exp $
74  */
75
76 #include "opt_ntp.h"
77 #include "opt_polling.h"
78 #include "opt_ifpoll.h"
79 #include "opt_pctrack.h"
80
81 #include <sys/param.h>
82 #include <sys/systm.h>
83 #include <sys/callout.h>
84 #include <sys/kernel.h>
85 #include <sys/kinfo.h>
86 #include <sys/proc.h>
87 #include <sys/malloc.h>
88 #include <sys/resource.h>
89 #include <sys/resourcevar.h>
90 #include <sys/signalvar.h>
91 #include <sys/timex.h>
92 #include <sys/timepps.h>
93 #include <vm/vm.h>
94 #include <sys/lock.h>
95 #include <vm/pmap.h>
96 #include <vm/vm_map.h>
97 #include <vm/vm_extern.h>
98 #include <sys/sysctl.h>
99
100 #include <sys/thread2.h>
101
102 #include <machine/cpu.h>
103 #include <machine/limits.h>
104 #include <machine/smp.h>
105 #include <machine/cpufunc.h>
106 #include <machine/specialreg.h>
107 #include <machine/clock.h>
108
109 #ifdef GPROF
110 #include <sys/gmon.h>
111 #endif
112
113 #ifdef DEVICE_POLLING
114 extern void init_device_poll_pcpu(int);
115 #endif
116
117 #ifdef IFPOLL_ENABLE
118 extern void ifpoll_init_pcpu(int);
119 #endif
120
121 #ifdef DEBUG_PCTRACK
122 static void do_pctrack(struct intrframe *frame, int which);
123 #endif
124
125 static void initclocks (void *dummy);
126 SYSINIT(clocks, SI_BOOT2_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL)
127
128 /*
129  * Some of these don't belong here, but it's easiest to concentrate them.
130  * Note that cpu_time counts in microseconds, but most userland programs
131  * just compare relative times against the total by delta.
132  */
133 struct kinfo_cputime cputime_percpu[MAXCPU];
134 #ifdef DEBUG_PCTRACK
135 struct kinfo_pcheader cputime_pcheader = { PCTRACK_SIZE, PCTRACK_ARYSIZE };
136 struct kinfo_pctrack cputime_pctrack[MAXCPU][PCTRACK_SIZE];
137 #endif
138
139 #ifdef SMP
140 static int
141 sysctl_cputime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
142 {
143         int cpu, error = 0;
144         size_t size = sizeof(struct kinfo_cputime);
145
146         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
147                 if ((error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_percpu[cpu], size)))
148                         break;
149         }
150
151         return (error);
152 }
153 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cputime, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
154         sysctl_cputime, "S,kinfo_cputime", "CPU time statistics");
155 #else
156 SYSCTL_STRUCT(_kern, OID_AUTO, cputime, CTLFLAG_RD, &cpu_time, kinfo_cputime,
157     "CPU time statistics");
158 #endif
159
160 static int
161 sysctl_cp_time(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
162 {
163         long cpu_states[5] = {0};
164         int cpu, error = 0;
165         size_t size = sizeof(cpu_states);
166
167         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
168                 cpu_states[CP_USER] += cputime_percpu[cpu].cp_user;
169                 cpu_states[CP_NICE] += cputime_percpu[cpu].cp_nice;
170                 cpu_states[CP_SYS] += cputime_percpu[cpu].cp_sys;
171                 cpu_states[CP_INTR] += cputime_percpu[cpu].cp_intr;
172                 cpu_states[CP_IDLE] += cputime_percpu[cpu].cp_idle;
173         }
174
175         error = SYSCTL_OUT(req, cpu_states, size);
176
177         return (error);
178 }
179
180 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_time, (CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD), 0, 0,
181         sysctl_cp_time, "LU", "CPU time statistics");
182
183 /*
184  * boottime is used to calculate the 'real' uptime.  Do not confuse this with
185  * microuptime().  microtime() is not drift compensated.  The real uptime
186  * with compensation is nanotime() - bootime.  boottime is recalculated
187  * whenever the real time is set based on the compensated elapsed time
188  * in seconds (gd->gd_time_seconds).
189  *
190  * The gd_time_seconds and gd_cpuclock_base fields remain fairly monotonic.
191  * Slight adjustments to gd_cpuclock_base are made to phase-lock it to
192  * the real time.
193  */
194 struct timespec boottime;       /* boot time (realtime) for reference only */
195 time_t time_second;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
196
197 /*
198  * basetime is used to calculate the compensated real time of day.  The
199  * basetime can be modified on a per-tick basis by the adjtime(), 
200  * ntp_adjtime(), and sysctl-based time correction APIs.
201  *
202  * Note that frequency corrections can also be made by adjusting
203  * gd_cpuclock_base.
204  *
205  * basetime is a tail-chasing FIFO, updated only by cpu #0.  The FIFO is
206  * used on both SMP and UP systems to avoid MP races between cpu's and
207  * interrupt races on UP systems.
208  */
209 #define BASETIME_ARYSIZE        16
210 #define BASETIME_ARYMASK        (BASETIME_ARYSIZE - 1)
211 static struct timespec basetime[BASETIME_ARYSIZE];
212 static volatile int basetime_index;
213
214 static int
215 sysctl_get_basetime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
216 {
217         struct timespec *bt;
218         int error;
219         int index;
220
221         /*
222          * Because basetime data and index may be updated by another cpu,
223          * a load fence is required to ensure that the data we read has
224          * not been speculatively read relative to a possibly updated index.
225          */
226         index = basetime_index;
227         cpu_lfence();
228         bt = &basetime[index];
229         error = SYSCTL_OUT(req, bt, sizeof(*bt));
230         return (error);
231 }
232
233 SYSCTL_STRUCT(_kern, KERN_BOOTTIME, boottime, CTLFLAG_RD,
234     &boottime, timespec, "System boottime");
235 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, basetime, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD, 0, 0,
236     sysctl_get_basetime, "S,timespec", "System basetime");
237
238 static void hardclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
239 static void statclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
240 static void schedclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
241 static void getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp);
242
243 int     ticks;                  /* system master ticks at hz */
244 int     clocks_running;         /* tsleep/timeout clocks operational */
245 int64_t nsec_adj;               /* ntpd per-tick adjustment in nsec << 32 */
246 int64_t nsec_acc;               /* accumulator */
247
248 /* NTPD time correction fields */
249 int64_t ntp_tick_permanent;     /* per-tick adjustment in nsec << 32 */
250 int64_t ntp_tick_acc;           /* accumulator for per-tick adjustment */
251 int64_t ntp_delta;              /* one-time correction in nsec */
252 int64_t ntp_big_delta = 1000000000;
253 int32_t ntp_tick_delta;         /* current adjustment rate */
254 int32_t ntp_default_tick_delta; /* adjustment rate for ntp_delta */
255 time_t  ntp_leap_second;        /* time of next leap second */
256 int     ntp_leap_insert;        /* whether to insert or remove a second */
257
258 /*
259  * Finish initializing clock frequencies and start all clocks running.
260  */
261 /* ARGSUSED*/
262 static void
263 initclocks(void *dummy)
264 {
265         /*psratio = profhz / stathz;*/
266         initclocks_pcpu();
267         clocks_running = 1;
268 }
269
270 /*
271  * Called on a per-cpu basis
272  */
273 void
274 initclocks_pcpu(void)
275 {
276         struct globaldata *gd = mycpu;
277
278         crit_enter();
279         if (gd->gd_cpuid == 0) {
280             gd->gd_time_seconds = 1;
281             gd->gd_cpuclock_base = sys_cputimer->count();
282         } else {
283             /* XXX */
284             gd->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
285             gd->gd_cpuclock_base = globaldata_find(0)->gd_cpuclock_base;
286         }
287
288         systimer_intr_enable();
289
290 #ifdef DEVICE_POLLING
291         init_device_poll_pcpu(gd->gd_cpuid);
292 #endif
293
294 #ifdef IFPOLL_ENABLE
295         ifpoll_init_pcpu(gd->gd_cpuid);
296 #endif
297
298         /*
299          * Use a non-queued periodic systimer to prevent multiple ticks from
300          * building up if the sysclock jumps forward (8254 gets reset).  The
301          * sysclock will never jump backwards.  Our time sync is based on
302          * the actual sysclock, not the ticks count.
303          */
304         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_hardclock, hardclock, NULL, hz);
305         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_statclock, statclock, NULL, stathz);
306         /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
307         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_schedclock, schedclock, 
308                                 NULL, ESTCPUFREQ); 
309         crit_exit();
310 }
311
312 /*
313  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
314  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
315  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
316  * time of day.  This way the gd_* fields are guarenteed to represent
317  * a monotonically increasing 'uptime' value.
318  *
319  * When set_timeofday() is called from userland, the system call forces it
320  * onto cpu #0 since only cpu #0 can update basetime_index.
321  */
322 void
323 set_timeofday(struct timespec *ts)
324 {
325         struct timespec *nbt;
326         int ni;
327
328         /*
329          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
330          */
331         crit_enter();
332         ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
333         nbt = &basetime[ni];
334         nanouptime(nbt);
335         nbt->tv_sec = ts->tv_sec - nbt->tv_sec;
336         nbt->tv_nsec = ts->tv_nsec - nbt->tv_nsec;
337         if (nbt->tv_nsec < 0) {
338             nbt->tv_nsec += 1000000000;
339             --nbt->tv_sec;
340         }
341
342         /*
343          * Note that basetime diverges from boottime as the clock drift is
344          * compensated for, so we cannot do away with boottime.  When setting
345          * the absolute time of day the drift is 0 (for an instant) and we
346          * can simply assign boottime to basetime.  
347          *
348          * Note that nanouptime() is based on gd_time_seconds which is drift
349          * compensated up to a point (it is guarenteed to remain monotonically
350          * increasing).  gd_time_seconds is thus our best uptime guess and
351          * suitable for use in the boottime calculation.  It is already taken
352          * into account in the basetime calculation above.
353          */
354         boottime.tv_sec = nbt->tv_sec;
355         ntp_delta = 0;
356
357         /*
358          * We now have a new basetime, make sure all other cpus have it,
359          * then update the index.
360          */
361         cpu_sfence();
362         basetime_index = ni;
363
364         crit_exit();
365 }
366         
367 /*
368  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
369  * on cpu #0.
370  *
371  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
372  * manipulate objects owned by the current cpu.
373  */
374 static void
375 hardclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
376 {
377         sysclock_t cputicks;
378         struct proc *p;
379         struct globaldata *gd = mycpu;
380
381         /*
382          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
383          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
384          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
385          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
386          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
387          * stay in synch.
388          *
389          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
390          * to reverse index gd_cpuclock_base, but that it is possible for
391          * it to temporarily get behind in the seconds if something in the
392          * system locks interrupts for a long period of time.  Since periodic
393          * timers count events, though everything should resynch again
394          * immediately.
395          */
396         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
397         if (cputicks >= sys_cputimer->freq) {
398                 ++gd->gd_time_seconds;
399                 gd->gd_cpuclock_base += sys_cputimer->freq;
400         }
401
402         /*
403          * The system-wide ticks counter and NTP related timedelta/tickdelta
404          * adjustments only occur on cpu #0.  NTP adjustments are accomplished
405          * by updating basetime.
406          */
407         if (gd->gd_cpuid == 0) {
408             struct timespec *nbt;
409             struct timespec nts;
410             int leap;
411             int ni;
412
413             ++ticks;
414
415 #if 0
416             if (tco->tc_poll_pps) 
417                 tco->tc_poll_pps(tco);
418 #endif
419
420             /*
421              * Calculate the new basetime index.  We are in a critical section
422              * on cpu #0 and can safely play with basetime_index.  Start
423              * with the current basetime and then make adjustments.
424              */
425             ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
426             nbt = &basetime[ni];
427             *nbt = basetime[basetime_index];
428
429             /*
430              * Apply adjtime corrections.  (adjtime() API)
431              *
432              * adjtime() only runs on cpu #0 so our critical section is
433              * sufficient to access these variables.
434              */
435             if (ntp_delta != 0) {
436                 nbt->tv_nsec += ntp_tick_delta;
437                 ntp_delta -= ntp_tick_delta;
438                 if ((ntp_delta > 0 && ntp_delta < ntp_tick_delta) ||
439                     (ntp_delta < 0 && ntp_delta > ntp_tick_delta)) {
440                         ntp_tick_delta = ntp_delta;
441                 }
442             }
443
444             /*
445              * Apply permanent frequency corrections.  (sysctl API)
446              */
447             if (ntp_tick_permanent != 0) {
448                 ntp_tick_acc += ntp_tick_permanent;
449                 if (ntp_tick_acc >= (1LL << 32)) {
450                     nbt->tv_nsec += ntp_tick_acc >> 32;
451                     ntp_tick_acc -= (ntp_tick_acc >> 32) << 32;
452                 } else if (ntp_tick_acc <= -(1LL << 32)) {
453                     /* Negate ntp_tick_acc to avoid shifting the sign bit. */
454                     nbt->tv_nsec -= (-ntp_tick_acc) >> 32;
455                     ntp_tick_acc += ((-ntp_tick_acc) >> 32) << 32;
456                 }
457             }
458
459             if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
460                     nbt->tv_sec++;
461                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
462             } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
463                     nbt->tv_sec--;
464                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
465             }
466
467             /*
468              * Another per-tick compensation.  (for ntp_adjtime() API)
469              */
470             if (nsec_adj != 0) {
471                 nsec_acc += nsec_adj;
472                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
473                     nbt->tv_nsec += nsec_acc >> 32;
474                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
475                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
476                     nbt->tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
477                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
478                 }
479                 if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
480                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
481                     ++nbt->tv_sec;
482                 } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
483                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
484                     --nbt->tv_sec;
485                 }
486             }
487
488             /************************************************************
489              *                  LEAP SECOND CORRECTION                  *
490              ************************************************************
491              *
492              * Taking into account all the corrections made above, figure
493              * out the new real time.  If the seconds field has changed
494              * then apply any pending leap-second corrections.
495              */
496             getnanotime_nbt(nbt, &nts);
497
498             if (time_second != nts.tv_sec) {
499                 /*
500                  * Apply leap second (sysctl API).  Adjust nts for changes
501                  * so we do not have to call getnanotime_nbt again.
502                  */
503                 if (ntp_leap_second) {
504                     if (ntp_leap_second == nts.tv_sec) {
505                         if (ntp_leap_insert) {
506                             nbt->tv_sec++;
507                             nts.tv_sec++;
508                         } else {
509                             nbt->tv_sec--;
510                             nts.tv_sec--;
511                         }
512                         ntp_leap_second--;
513                     }
514                 }
515
516                 /*
517                  * Apply leap second (ntp_adjtime() API), calculate a new
518                  * nsec_adj field.  ntp_update_second() returns nsec_adj
519                  * as a per-second value but we need it as a per-tick value.
520                  */
521                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
522                 nsec_adj /= hz;
523                 nbt->tv_sec += leap;
524                 nts.tv_sec += leap;
525
526                 /*
527                  * Update the time_second 'approximate time' global.
528                  */
529                 time_second = nts.tv_sec;
530             }
531
532             /*
533              * Finally, our new basetime is ready to go live!
534              */
535             cpu_sfence();
536             basetime_index = ni;
537         }
538
539         /*
540          * lwkt thread scheduler fair queueing
541          */
542         lwkt_schedulerclock(curthread);
543
544         /*
545          * softticks are handled for all cpus
546          */
547         hardclock_softtick(gd);
548
549         /*
550          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.
551          *
552          * We must acquire the per-process token in order for ksignal()
553          * to be non-blocking.  For the moment this requires an AST fault,
554          * the ksignal() cannot be safely issued from this hard interrupt.
555          *
556          * XXX Even the trytoken here isn't right, and itimer operation in
557          *     a multi threaded environment is going to be weird at the
558          *     very least.
559          */
560         if ((p = curproc) != NULL && lwkt_trytoken(&p->p_token)) {
561                 crit_enter_hard();
562                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
563                     timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
564                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], ustick) == 0) {
565                         p->p_flags |= P_SIGVTALRM;
566                         need_user_resched();
567                 }
568                 if (timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
569                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_PROF], ustick) == 0) {
570                         p->p_flags |= P_SIGPROF;
571                         need_user_resched();
572                 }
573                 crit_exit_hard();
574                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
575         }
576         setdelayed();
577 }
578
579 /*
580  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
581  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
582  *
583  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
584  * manipulate objects owned by the current cpu.
585  *
586  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
587  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
588  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
589  * p->p_estcpu.
590  *
591  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
592  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
593  * interrupted.
594  */
595 static void
596 statclock(systimer_t info, int in_ipi, struct intrframe *frame)
597 {
598 #ifdef GPROF
599         struct gmonparam *g;
600         int i;
601 #endif
602         thread_t td;
603         struct proc *p;
604         int bump;
605         struct timeval tv;
606         struct timeval *stv;
607
608         /*
609          * How big was our timeslice relative to the last time?
610          */
611         microuptime(&tv);       /* mpsafe */
612         stv = &mycpu->gd_stattv;
613         if (stv->tv_sec == 0) {
614             bump = 1;
615         } else {
616             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
617                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
618             if (bump < 0)
619                 bump = 0;
620             if (bump > 1000000)
621                 bump = 1000000;
622         }
623         *stv = tv;
624
625         td = curthread;
626         p = td->td_proc;
627
628         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
629                 /*
630                  * Came from userland, handle user time and deal with
631                  * possible process.
632                  */
633                 if (p && (p->p_flags & P_PROFIL))
634                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
635                 td->td_uticks += bump;
636
637                 /*
638                  * Charge the time as appropriate
639                  */
640                 if (p && p->p_nice > NZERO)
641                         cpu_time.cp_nice += bump;
642                 else
643                         cpu_time.cp_user += bump;
644         } else {
645                 int intr_nest = mycpu->gd_intr_nesting_level;
646
647                 if (in_ipi) {
648                         /*
649                          * IPI processing code will bump gd_intr_nesting_level
650                          * up by one, which breaks following CLKF_INTR testing,
651                          * so we substract it by one here.
652                          */
653                         --intr_nest;
654                 }
655 #ifdef GPROF
656                 /*
657                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
658                  */
659                 g = &_gmonparam;
660                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
661                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
662                         if (i < g->textsize) {
663                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
664                                 g->kcount[i]++;
665                         }
666                 }
667 #endif
668
669 #define IS_INTR_RUNNING ((frame && CLKF_INTR(intr_nest)) || CLKF_INTR_TD(td))
670
671                 /*
672                  * Came from kernel mode, so we were:
673                  * - handling an interrupt,
674                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
675                  *   user process, or
676                  * - spinning in the idle loop.
677                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
678                  * Note that we charge interrupts to the current process,
679                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
680                  * so that we know how much of its real time was spent
681                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
682                  *
683                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame 
684                  * can occur if ipi processing is done from a crit_exit().
685                  */
686                 if (IS_INTR_RUNNING)
687                         td->td_iticks += bump;
688                 else
689                         td->td_sticks += bump;
690
691                 if (IS_INTR_RUNNING) {
692 #ifdef DEBUG_PCTRACK
693                         if (frame)
694                                 do_pctrack(frame, PCTRACK_INT);
695 #endif
696                         cpu_time.cp_intr += bump;
697                 } else {
698                         if (td == &mycpu->gd_idlethread) {
699                                 cpu_time.cp_idle += bump;
700                         } else {
701 #ifdef DEBUG_PCTRACK
702                                 if (frame)
703                                         do_pctrack(frame, PCTRACK_SYS);
704 #endif
705                                 cpu_time.cp_sys += bump;
706                         }
707                 }
708
709 #undef IS_INTR_RUNNING
710         }
711 }
712
713 #ifdef DEBUG_PCTRACK
714 /*
715  * Sample the PC when in the kernel or in an interrupt.  User code can
716  * retrieve the information and generate a histogram or other output.
717  */
718
719 static void
720 do_pctrack(struct intrframe *frame, int which)
721 {
722         struct kinfo_pctrack *pctrack;
723
724         pctrack = &cputime_pctrack[mycpu->gd_cpuid][which];
725         pctrack->pc_array[pctrack->pc_index & PCTRACK_ARYMASK] = 
726                 (void *)CLKF_PC(frame);
727         ++pctrack->pc_index;
728 }
729
730 static int
731 sysctl_pctrack(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
732 {
733         struct kinfo_pcheader head;
734         int error;
735         int cpu;
736         int ntrack;
737
738         head.pc_ntrack = PCTRACK_SIZE;
739         head.pc_arysize = PCTRACK_ARYSIZE;
740
741         if ((error = SYSCTL_OUT(req, &head, sizeof(head))) != 0)
742                 return (error);
743
744         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
745                 for (ntrack = 0; ntrack < PCTRACK_SIZE; ++ntrack) {
746                         error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_pctrack[cpu][ntrack],
747                                            sizeof(struct kinfo_pctrack));
748                         if (error)
749                                 break;
750                 }
751                 if (error)
752                         break;
753         }
754         return (error);
755 }
756 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, pctrack, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
757         sysctl_pctrack, "S,kinfo_pcheader", "CPU PC tracking");
758
759 #endif
760
761 /*
762  * The scheduler clock typically runs at a 50Hz rate.  NOTE! systimer,
763  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
764  * but that's about it.
765  *
766  * Each cpu has its own scheduler clock.
767  */
768 static void
769 schedclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
770 {
771         struct lwp *lp;
772         struct rusage *ru;
773         struct vmspace *vm;
774         long rss;
775
776         if ((lp = lwkt_preempted_proc()) != NULL) {
777                 /*
778                  * Account for cpu time used and hit the scheduler.  Note
779                  * that this call MUST BE MP SAFE, and the BGL IS NOT HELD
780                  * HERE.
781                  */
782                 ++lp->lwp_cpticks;
783                 lp->lwp_proc->p_usched->schedulerclock(lp, info->periodic,
784                                                        info->time);
785         }
786         if ((lp = curthread->td_lwp) != NULL) {
787                 /*
788                  * Update resource usage integrals and maximums.
789                  */
790                 if ((ru = &lp->lwp_proc->p_ru) &&
791                     (vm = lp->lwp_proc->p_vmspace) != NULL) {
792                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
793                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
794                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
795                         if (lwkt_trytoken(&vm->vm_map.token)) {
796                                 rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
797                                 if (ru->ru_maxrss < rss)
798                                         ru->ru_maxrss = rss;
799                                 lwkt_reltoken(&vm->vm_map.token);
800                         }
801                 }
802         }
803 }
804
805 /*
806  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The 
807  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
808  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
809  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
810  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
811  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
812  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
813  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
814  *
815  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
816  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
817  * the unsigned long maximum.
818  *
819  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
820  * 10ms ticks is 248 days.
821  */
822 int
823 tvtohz_high(struct timeval *tv)
824 {
825         int ticks;
826         long sec, usec;
827
828         sec = tv->tv_sec;
829         usec = tv->tv_usec;
830         if (usec < 0) {
831                 sec--;
832                 usec += 1000000;
833         }
834         if (sec < 0) {
835 #ifdef DIAGNOSTIC
836                 if (usec > 0) {
837                         sec++;
838                         usec -= 1000000;
839                 }
840                 kprintf("tvtohz_high: negative time difference "
841                         "%ld sec %ld usec\n",
842                         sec, usec);
843 #endif
844                 ticks = 1;
845         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
846                 ticks = (int)(sec * hz + 
847                             ((u_long)usec + (ustick - 1)) / ustick) + 1;
848         } else {
849                 ticks = INT_MAX;
850         }
851         return (ticks);
852 }
853
854 int
855 tstohz_high(struct timespec *ts)
856 {
857         int ticks;
858         long sec, nsec;
859
860         sec = ts->tv_sec;
861         nsec = ts->tv_nsec;
862         if (nsec < 0) {
863                 sec--;
864                 nsec += 1000000000;
865         }
866         if (sec < 0) {
867 #ifdef DIAGNOSTIC
868                 if (nsec > 0) {
869                         sec++;
870                         nsec -= 1000000000;
871                 }
872                 kprintf("tstohz_high: negative time difference "
873                         "%ld sec %ld nsec\n",
874                         sec, nsec);
875 #endif
876                 ticks = 1;
877         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
878                 ticks = (int)(sec * hz +
879                             ((u_long)nsec + (nstick - 1)) / nstick) + 1;
880         } else {
881                 ticks = INT_MAX;
882         }
883         return (ticks);
884 }
885
886
887 /*
888  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
889  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
890  * of ticks will not result in a late return.
891  *
892  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
893  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
894  * 1 tick.
895  *
896  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
897  * 10ms ticks is 248 days.
898  */
899 int
900 tvtohz_low(struct timeval *tv)
901 {
902         int ticks;
903         long sec;
904
905         sec = tv->tv_sec;
906         if (sec <= INT_MAX / hz)
907                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / ustick);
908         else
909                 ticks = INT_MAX;
910         return (ticks);
911 }
912
913 int
914 tstohz_low(struct timespec *ts)
915 {
916         int ticks;
917         long sec;
918
919         sec = ts->tv_sec;
920         if (sec <= INT_MAX / hz)
921                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)ts->tv_nsec / nstick);
922         else
923                 ticks = INT_MAX;
924         return (ticks);
925 }
926
927 /*
928  * Start profiling on a process.
929  *
930  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
931  * keeps the profile clock running constantly.
932  */
933 void
934 startprofclock(struct proc *p)
935 {
936         if ((p->p_flags & P_PROFIL) == 0) {
937                 p->p_flags |= P_PROFIL;
938 #if 0   /* XXX */
939                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
940                         crit_enter();
941                         psdiv = psratio;
942                         setstatclockrate(profhz);
943                         crit_exit();
944                 }
945 #endif
946         }
947 }
948
949 /*
950  * Stop profiling on a process.
951  *
952  * caller must hold p->p_token
953  */
954 void
955 stopprofclock(struct proc *p)
956 {
957         if (p->p_flags & P_PROFIL) {
958                 p->p_flags &= ~P_PROFIL;
959 #if 0   /* XXX */
960                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
961                         crit_enter();
962                         psdiv = 1;
963                         setstatclockrate(stathz);
964                         crit_exit();
965                 }
966 #endif
967         }
968 }
969
970 /*
971  * Return information about system clocks.
972  */
973 static int
974 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
975 {
976         struct kinfo_clockinfo clkinfo;
977         /*
978          * Construct clockinfo structure.
979          */
980         clkinfo.ci_hz = hz;
981         clkinfo.ci_tick = ustick;
982         clkinfo.ci_tickadj = ntp_default_tick_delta / 1000;
983         clkinfo.ci_profhz = profhz;
984         clkinfo.ci_stathz = stathz ? stathz : hz;
985         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
986 }
987
988 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
989         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
990
991 /*
992  * We have eight functions for looking at the clock, four for
993  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
994  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
995  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
996  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
997  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
998  * time relative to system boot, these are well suited for time
999  * interval measurements.
1000  *
1001  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
1002  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
1003  * check on the seconds field changing out from under us.
1004  *
1005  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
1006  * it is possible for the calculated delta to occassionally exceed
1007  * sys_cputimer->freq.  If this occurs the sys_cputimer->freq64_nsec
1008  * multiplication can easily overflow, so we deal with the case.  For
1009  * uniformity we deal with the case in the usec case too.
1010  *
1011  * All the [get][micro,nano][time,uptime]() routines are MPSAFE.
1012  */
1013 void
1014 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
1015 {
1016         struct globaldata *gd = mycpu;
1017         sysclock_t delta;
1018
1019         do {
1020                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1021                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1022         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1023
1024         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1025                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1026                 delta %= sys_cputimer->freq;
1027         }
1028         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1029         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1030                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1031                 ++tvp->tv_sec;
1032         }
1033 }
1034
1035 void
1036 getnanouptime(struct timespec *tsp)
1037 {
1038         struct globaldata *gd = mycpu;
1039         sysclock_t delta;
1040
1041         do {
1042                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1043                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1044         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1045
1046         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1047                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1048                 delta %= sys_cputimer->freq;
1049         }
1050         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1051 }
1052
1053 void
1054 microuptime(struct timeval *tvp)
1055 {
1056         struct globaldata *gd = mycpu;
1057         sysclock_t delta;
1058
1059         do {
1060                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1061                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1062         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1063
1064         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1065                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1066                 delta %= sys_cputimer->freq;
1067         }
1068         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1069 }
1070
1071 void
1072 nanouptime(struct timespec *tsp)
1073 {
1074         struct globaldata *gd = mycpu;
1075         sysclock_t delta;
1076
1077         do {
1078                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1079                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1080         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1081
1082         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1083                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1084                 delta %= sys_cputimer->freq;
1085         }
1086         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1087 }
1088
1089 /*
1090  * realtime routines
1091  */
1092 void
1093 getmicrotime(struct timeval *tvp)
1094 {
1095         struct globaldata *gd = mycpu;
1096         struct timespec *bt;
1097         sysclock_t delta;
1098
1099         do {
1100                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1101                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1102         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1103
1104         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1105                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1106                 delta %= sys_cputimer->freq;
1107         }
1108         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1109
1110         bt = &basetime[basetime_index];
1111         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1112         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1113         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1114                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1115                 ++tvp->tv_sec;
1116         }
1117 }
1118
1119 void
1120 getnanotime(struct timespec *tsp)
1121 {
1122         struct globaldata *gd = mycpu;
1123         struct timespec *bt;
1124         sysclock_t delta;
1125
1126         do {
1127                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1128                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1129         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1130
1131         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1132                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1133                 delta %= sys_cputimer->freq;
1134         }
1135         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1136
1137         bt = &basetime[basetime_index];
1138         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1139         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1140         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1141                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1142                 ++tsp->tv_sec;
1143         }
1144 }
1145
1146 static void
1147 getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp)
1148 {
1149         struct globaldata *gd = mycpu;
1150         sysclock_t delta;
1151
1152         do {
1153                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1154                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1155         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1156
1157         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1158                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1159                 delta %= sys_cputimer->freq;
1160         }
1161         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1162
1163         tsp->tv_sec += nbt->tv_sec;
1164         tsp->tv_nsec += nbt->tv_nsec;
1165         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1166                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1167                 ++tsp->tv_sec;
1168         }
1169 }
1170
1171
1172 void
1173 microtime(struct timeval *tvp)
1174 {
1175         struct globaldata *gd = mycpu;
1176         struct timespec *bt;
1177         sysclock_t delta;
1178
1179         do {
1180                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1181                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1182         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1183
1184         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1185                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1186                 delta %= sys_cputimer->freq;
1187         }
1188         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1189
1190         bt = &basetime[basetime_index];
1191         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1192         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1193         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1194                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1195                 ++tvp->tv_sec;
1196         }
1197 }
1198
1199 void
1200 nanotime(struct timespec *tsp)
1201 {
1202         struct globaldata *gd = mycpu;
1203         struct timespec *bt;
1204         sysclock_t delta;
1205
1206         do {
1207                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1208                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1209         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1210
1211         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1212                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1213                 delta %= sys_cputimer->freq;
1214         }
1215         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1216
1217         bt = &basetime[basetime_index];
1218         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1219         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1220         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1221                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1222                 ++tsp->tv_sec;
1223         }
1224 }
1225
1226 /*
1227  * note: this is not exactly synchronized with real time.  To do that we
1228  * would have to do what microtime does and check for a nanoseconds overflow.
1229  */
1230 time_t
1231 get_approximate_time_t(void)
1232 {
1233         struct globaldata *gd = mycpu;
1234         struct timespec *bt;
1235
1236         bt = &basetime[basetime_index];
1237         return(gd->gd_time_seconds + bt->tv_sec);
1238 }
1239
1240 int
1241 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
1242 {
1243         pps_params_t *app;
1244         struct pps_fetch_args *fapi;
1245 #ifdef PPS_SYNC
1246         struct pps_kcbind_args *kapi;
1247 #endif
1248
1249         switch (cmd) {
1250         case PPS_IOC_CREATE:
1251                 return (0);
1252         case PPS_IOC_DESTROY:
1253                 return (0);
1254         case PPS_IOC_SETPARAMS:
1255                 app = (pps_params_t *)data;
1256                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
1257                         return (EINVAL);
1258                 pps->ppsparam = *app;         
1259                 return (0);
1260         case PPS_IOC_GETPARAMS:
1261                 app = (pps_params_t *)data;
1262                 *app = pps->ppsparam;
1263                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
1264                 return (0);
1265         case PPS_IOC_GETCAP:
1266                 *(int*)data = pps->ppscap;
1267                 return (0);
1268         case PPS_IOC_FETCH:
1269                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
1270                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1271                         return (EINVAL);
1272                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
1273                         return (EOPNOTSUPP);
1274                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;         
1275                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
1276                 return (0);
1277         case PPS_IOC_KCBIND:
1278 #ifdef PPS_SYNC
1279                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
1280                 /* XXX Only root should be able to do this */
1281                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1282                         return (EINVAL);
1283                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
1284                         return (EINVAL);
1285                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
1286                         return (EINVAL);
1287                 pps->kcmode = kapi->edge;
1288                 return (0);
1289 #else
1290                 return (EOPNOTSUPP);
1291 #endif
1292         default:
1293                 return (ENOTTY);
1294         }
1295 }
1296
1297 void
1298 pps_init(struct pps_state *pps)
1299 {
1300         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
1301         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
1302                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
1303         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
1304                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
1305 }
1306
1307 void
1308 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
1309 {
1310         struct globaldata *gd;
1311         struct timespec *tsp;
1312         struct timespec *osp;
1313         struct timespec *bt;
1314         struct timespec ts;
1315         sysclock_t *pcount;
1316 #ifdef PPS_SYNC
1317         sysclock_t tcount;
1318 #endif
1319         sysclock_t delta;
1320         pps_seq_t *pseq;
1321         int foff;
1322         int fhard;
1323
1324         gd = mycpu;
1325
1326         /* Things would be easier with arrays... */
1327         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
1328                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
1329                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
1330                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
1331                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
1332                 pcount = &pps->ppscount[0];
1333                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
1334         } else {
1335                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
1336                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
1337                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
1338                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
1339                 pcount = &pps->ppscount[1];
1340                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
1341         }
1342
1343         /* Nothing really happened */
1344         if (*pcount == count)
1345                 return;
1346
1347         *pcount = count;
1348
1349         do {
1350                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1351                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
1352         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1353
1354         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1355                 ts.tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1356                 delta %= sys_cputimer->freq;
1357         }
1358         ts.tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1359         bt = &basetime[basetime_index];
1360         ts.tv_sec += bt->tv_sec;
1361         ts.tv_nsec += bt->tv_nsec;
1362         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
1363                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
1364                 ++ts.tv_sec;
1365         }
1366
1367         (*pseq)++;
1368         *tsp = ts;
1369
1370         if (foff) {
1371                 timespecadd(tsp, osp);
1372                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
1373                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
1374                         tsp->tv_sec -= 1;
1375                 }
1376         }
1377 #ifdef PPS_SYNC
1378         if (fhard) {
1379                 /* magic, at its best... */
1380                 tcount = count - pps->ppscount[2];
1381                 pps->ppscount[2] = count;
1382                 if (tcount >= sys_cputimer->freq) {
1383                         delta = (1000000000 * (tcount / sys_cputimer->freq) +
1384                                  sys_cputimer->freq64_nsec * 
1385                                  (tcount % sys_cputimer->freq)) >> 32;
1386                 } else {
1387                         delta = (sys_cputimer->freq64_nsec * tcount) >> 32;
1388                 }
1389                 hardpps(tsp, delta);
1390         }
1391 #endif
1392 }
1393
1394 /*
1395  * Return the tsc target value for a delay of (ns).
1396  *
1397  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1398  */
1399 int64_t
1400 tsc_get_target(int ns)
1401 {
1402 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1403         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1404                 return (rdtsc() + tsc_frequency * ns / (int64_t)1000000000);
1405         }
1406 #endif
1407         return(-1);
1408 }
1409
1410 /*
1411  * Compare the tsc against the passed target
1412  *
1413  * Returns +1 if the target has been reached
1414  * Returns  0 if the target has not yet been reached
1415  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1416  *
1417  * Typical use:         while (tsc_test_target(target) == 0) { ...poll... }
1418  */
1419 int
1420 tsc_test_target(int64_t target)
1421 {
1422 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1423         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1424                 if ((int64_t)(target - rdtsc()) <= 0)
1425                         return(1);
1426                 return(0);
1427         }
1428 #endif
1429         return(-1);
1430 }
1431
1432 /*
1433  * Delay the specified number of nanoseconds using the tsc.  This function
1434  * returns immediately if the TSC is not supported.  At least one cpu_pause()
1435  * will be issued.
1436  */
1437 void
1438 tsc_delay(int ns)
1439 {
1440         int64_t clk;
1441
1442         clk = tsc_get_target(ns);
1443         cpu_pause();
1444         while (tsc_test_target(clk) == 0)
1445                 cpu_pause();
1446 }