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 1.23 2004/08/02 23:20:30 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         systimer_init_periodic(&gd->gd_hardclock, hardclock, NULL, hz);
 193         systimer_init_periodic(&gd->gd_statclock, statclock, NULL, stathz);
 194         /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
 195         systimer_init_periodic(&gd->gd_schedclock, schedclock,
 196                                 NULL, ESTCPUFREQ);
 197         crit_exit();
 198 }
 199
 200 /*
 201  * Resynchronize gd_cpuclock_base after the system has been woken up from
 202  * a sleep.  It is absolutely essential that all the cpus be properly
 203  * synchronized.  Resynching is required because nanouptime() and friends
 204  * will overflow intermediate multiplications if more then 2 seconds
 205  * worth of cputimer_cont() delta has built up.
 206  */
 207 #ifdef SMP
 208
 209 static
 210 void
 211 restoreclocks_remote(lwkt_cpusync_t poll)
 212 {
 213         mycpu->gd_cpuclock_base = *(sysclock_t *)poll->cs_data;
 214         mycpu->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
 215 }
 216
 217 #endif
 218
 219 void
 220 restoreclocks(void)
 221 {
 222         sysclock_t base = cputimer_count();
 223 #ifdef SMP
 224         lwkt_cpusync_simple(-1, restoreclocks_remote, &base);
 225 #else
 226         mycpu->gd_cpuclock_base = base;
 227 #endif
 228 }
 229
 230 /*
 231  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
 232  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
 233  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
 234  * time of day.  This way the gd_* fields are guarenteed to represent
 235  * a monotonically increasing 'uptime' value.
 236  */
 237 void
 238 set_timeofday(struct timespec *ts)
 239 {
 240         struct timespec ts2;
 241
 242         /*
 243          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
 244          */
 245         crit_enter();
 246         nanouptime(&ts2);
 247         basetime.tv_sec = ts->tv_sec - ts2.tv_sec;
 248         basetime.tv_nsec = ts->tv_nsec - ts2.tv_nsec;
 249         if (basetime.tv_nsec < 0) {
 250             basetime.tv_nsec += 1000000000;
 251             --basetime.tv_sec;
 252         }
 253         boottime.tv_sec = basetime.tv_sec - mycpu->gd_time_seconds;
 254         timedelta = 0;
 255         crit_exit();
 256 }
 257
 258 /*
 259  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
 260  * on cpu #0.
 261  *
 262  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 263  * manipulate objects owned by the current cpu.
 264  */
 265 static void
 266 hardclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 267 {
 268         sysclock_t cputicks;
 269         struct proc *p;
 270         struct pstats *pstats;
 271         struct globaldata *gd = mycpu;
 272
 273         /*
 274          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
 275          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
 276          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
 277          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
 278          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
 279          * stay in synch.
 280          *
 281          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
 282          * to reverse index gd_cpuclock_base.
 283          */
 284         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
 285         if (cputicks > cputimer_freq) {
 286                 ++gd->gd_time_seconds;
 287                 gd->gd_cpuclock_base += cputimer_freq;
 288         }
 289
 290         /*
 291          * The system-wide ticks and softticks are only updated by cpu #0.
 292          * Callwheel actions are also (at the moment) only handled by cpu #0.
 293          * Finally, we also do NTP related timedelta/tickdelta adjustments
 294          * by adjusting basetime.
 295          */
 296         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 297             struct timespec nts;
 298             int leap;
 299
 300             ++ticks;
 301
 302 #ifdef DEVICE_POLLING
 303             hardclock_device_poll();    /* mpsafe, short and quick */
 304 #endif /* DEVICE_POLLING */
 305
 306             if (TAILQ_FIRST(&callwheel[ticks & callwheelmask]) != NULL) {
 307                 setsoftclock();
 308             } else if (softticks + 1 == ticks) {
 309                 ++softticks;
 310             }
 311
 312 #if 0
 313             if (tco->tc_poll_pps)
 314                 tco->tc_poll_pps(tco);
 315 #endif
 316             /*
 317              * Apply adjtime corrections.  At the moment only do this if
 318              * we can get the MP lock to interlock with adjtime's modification
 319              * of these variables.  Note that basetime adjustments are not
 320              * MP safe either XXX.
 321              */
 322             if (timedelta != 0 && try_mplock()) {
 323                 basetime.tv_nsec += tickdelta * 1000;
 324                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 325                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 326                     ++basetime.tv_sec;
 327                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 328                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 329                     --basetime.tv_sec;
 330                 }
 331                 timedelta -= tickdelta;
 332                 rel_mplock();
 333             }
 334
 335             /*
 336              * Apply per-tick compensation.  ticks_adj adjusts for both
 337              * offset and frequency, and could be negative.
 338              */
 339             if (nsec_adj != 0 && try_mplock()) {
 340                 nsec_acc += nsec_adj;
 341                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
 342                     basetime.tv_nsec += nsec_acc >> 32;
 343                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 344                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
 345                     basetime.tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
 346                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 347                 }
 348                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 349                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 350                     ++basetime.tv_sec;
 351                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 352                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 353                     --basetime.tv_sec;
 354                 }
 355                 rel_mplock();
 356             }
 357
 358             /*
 359              * If the realtime-adjusted seconds hand rolls over then tell
 360              * ntp_update_second() what we did in the last second so it can
 361              * calculate what to do in the next second.  It may also add
 362              * or subtract a leap second.
 363              */
 364             getnanotime(&nts);
 365             if (time_second != nts.tv_sec) {
 366                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
 367                 basetime.tv_sec += leap;
 368                 time_second = nts.tv_sec + leap;
 369                 nsec_adj /= hz;
 370             }
 371         }
 372
 373         /*
 374          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.  I don't think psignal()
 375          * is mpsafe on curproc, so XXX get the mplock.
 376          */
 377         if ((p = curproc) != NULL && try_mplock()) {
 378                 pstats = p->p_stats;
 379                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
 380                     timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
 381                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0)
 382                         psignal(p, SIGVTALRM);
 383                 if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
 384                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0)
 385                         psignal(p, SIGPROF);
 386                 rel_mplock();
 387         }
 388         setdelayed();
 389 }
 390
 391 /*
 392  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
 393  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
 394  *
 395  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 396  * manipulate objects owned by the current cpu.
 397  *
 398  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
 399  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
 400  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
 401  * p->p_estcpu.
 402  *
 403  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
 404  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
 405  * interrupted.
 406  */
 407 static void
 408 statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 409 {
 410 #ifdef GPROF
 411         struct gmonparam *g;
 412         int i;
 413 #endif
 414         thread_t td;
 415         struct proc *p;
 416         int bump;
 417         struct timeval tv;
 418         struct timeval *stv;
 419
 420         /*
 421          * How big was our timeslice relative to the last time?
 422          */
 423         microuptime(&tv);       /* mpsafe */
 424         stv = &mycpu->gd_stattv;
 425         if (stv->tv_sec == 0) {
 426             bump = 1;
 427         } else {
 428             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
 429                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
 430             if (bump < 0)
 431                 bump = 0;
 432             if (bump > 1000000)
 433                 bump = 1000000;
 434         }
 435         *stv = tv;
 436
 437         td = curthread;
 438         p = td->td_proc;
 439
 440         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
 441                 /*
 442                  * Came from userland, handle user time and deal with
 443                  * possible process.
 444                  */
 445                 if (p && (p->p_flag & P_PROFIL))
 446                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
 447                 td->td_uticks += bump;
 448
 449                 /*
 450                  * Charge the time as appropriate
 451                  */
 452                 if (p && p->p_nice > NZERO)
 453                         cp_time[CP_NICE] += bump;
 454                 else
 455                         cp_time[CP_USER] += bump;
 456         } else {
 457 #ifdef GPROF
 458                 /*
 459                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 460                  */
 461                 g = &_gmonparam;
 462                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
 463                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
 464                         if (i < g->textsize) {
 465                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
 466                                 g->kcount[i]++;
 467                         }
 468                 }
 469 #endif
 470                 /*
 471                  * Came from kernel mode, so we were:
 472                  * - handling an interrupt,
 473                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 474                  *   user process, or
 475                  * - spinning in the idle loop.
 476                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 477                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 478                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 479                  * so that we know how much of its real time was spent
 480                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 481                  *
 482                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame
 483                  * can occur if ipi processing is done from an splx().
 484                  */
 485                 if (frame && CLKF_INTR(frame))
 486                         td->td_iticks += bump;
 487                 else
 488                         td->td_sticks += bump;
 489
 490                 if (frame && CLKF_INTR(frame)) {
 491                         cp_time[CP_INTR] += bump;
 492                 } else {
 493                         if (td == &mycpu->gd_idlethread)
 494                                 cp_time[CP_IDLE] += bump;
 495                         else
 496                                 cp_time[CP_SYS] += bump;
 497                 }
 498         }
 499 }
 500
 501 /*
 502  * The scheduler clock typically runs at a 20Hz rate.  NOTE! systimer,
 503  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
 504  * but that's about it.
 505  */
 506 static void
 507 schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 508 {
 509         struct proc *p;
 510         struct pstats *pstats;
 511         struct rusage *ru;
 512         struct vmspace *vm;
 513         long rss;
 514
 515         schedulerclock(NULL);   /* mpsafe */
 516         if ((p = curproc) != NULL) {
 517                 /* Update resource usage integrals and maximums. */
 518                 if ((pstats = p->p_stats) != NULL &&
 519                     (ru = &pstats->p_ru) != NULL &&
 520                     (vm = p->p_vmspace) != NULL) {
 521                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 522                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 523                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 524                         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 525                         if (ru->ru_maxrss < rss)
 526                                 ru->ru_maxrss = rss;
 527                 }
 528         }
 529 }
 530
 531 /*
 532  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 533  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 534  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
 535  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 536  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 537  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 538  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 539  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 540  *
 541  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 542  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 543  * the unsigned long maximum.
 544  *
 545  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 546  * 10ms ticks is 248 days.
 547  */
 548 int
 549 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 550 {
 551         int ticks;
 552         long sec, usec;
 553
 554         sec = tv->tv_sec;
 555         usec = tv->tv_usec;
 556         if (usec < 0) {
 557                 sec--;
 558                 usec += 1000000;
 559         }
 560         if (sec < 0) {
 561 #ifdef DIAGNOSTIC
 562                 if (usec > 0) {
 563                         sec++;
 564                         usec -= 1000000;
 565                 }
 566                 printf("tvotohz: negative time difference %ld sec %ld usec\n",
 567                        sec, usec);
 568 #endif
 569                 ticks = 1;
 570         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 571                 ticks = (int)(sec * hz +
 572                             ((u_long)usec + (tick - 1)) / tick) + 1;
 573         } else {
 574                 ticks = INT_MAX;
 575         }
 576         return (ticks);
 577 }
 578
 579 /*
 580  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 581  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 582  * of ticks will not result in a late return.
 583  *
 584  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 585  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 586  * 1 tick.
 587  *
 588  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 589  * 10ms ticks is 248 days.
 590  */
 591 int
 592 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 593 {
 594         int ticks;
 595         long sec;
 596
 597         sec = tv->tv_sec;
 598         if (sec <= INT_MAX / hz)
 599                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / tick);
 600         else
 601                 ticks = INT_MAX;
 602         return (ticks);
 603 }
 604
 605
 606 /*
 607  * Start profiling on a process.
 608  *
 609  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 610  * keeps the profile clock running constantly.
 611  */
 612 void
 613 startprofclock(struct proc *p)
 614 {
 615         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 616                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 617 #if 0   /* XXX */
 618                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
 619                         s = splstatclock();
 620                         psdiv = psratio;
 621                         setstatclockrate(profhz);
 622                         splx(s);
 623                 }
 624 #endif
 625         }
 626 }
 627
 628 /*
 629  * Stop profiling on a process.
 630  */
 631 void
 632 stopprofclock(struct proc *p)
 633 {
 634         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 635                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 636 #if 0   /* XXX */
 637                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
 638                         s = splstatclock();
 639                         psdiv = 1;
 640                         setstatclockrate(stathz);
 641                         splx(s);
 642                 }
 643 #endif
 644         }
 645 }
 646
 647 /*
 648  * Return information about system clocks.
 649  */
 650 static int
 651 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 652 {
 653         struct clockinfo clkinfo;
 654         /*
 655          * Construct clockinfo structure.
 656          */
 657         clkinfo.hz = hz;
 658         clkinfo.tick = tick;
 659         clkinfo.tickadj = tickadj;
 660         clkinfo.profhz = profhz;
 661         clkinfo.stathz = stathz ? stathz : hz;
 662         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 663 }
 664
 665 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
 666         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
 667
 668 /*
 669  * We have eight functions for looking at the clock, four for
 670  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
 671  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
 672  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
 673  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
 674  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
 675  * time relative to system boot, these are well suited for time
 676  * interval measurements.
 677  *
 678  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
 679  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
 680  * check on the seconds field changing out from under us.
 681  */
 682 void
 683 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
 684 {
 685         struct globaldata *gd = mycpu;
 686         sysclock_t delta;
 687
 688         do {
 689                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 690                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 691         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 692         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 693         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 694                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 695                 ++tvp->tv_sec;
 696         }
 697 }
 698
 699 void
 700 getnanouptime(struct timespec *tsp)
 701 {
 702         struct globaldata *gd = mycpu;
 703         sysclock_t delta;
 704
 705         do {
 706                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 707                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 708         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 709         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 710         if (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 711                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 712                 ++tsp->tv_sec;
 713         }
 714 }
 715
 716 void
 717 microuptime(struct timeval *tvp)
 718 {
 719         struct globaldata *gd = mycpu;
 720         sysclock_t delta;
 721
 722         do {
 723                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 724                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 725         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 726         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 727         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 728                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 729                 ++tvp->tv_sec;
 730         }
 731 }
 732
 733 void
 734 nanouptime(struct timespec *tsp)
 735 {
 736         struct globaldata *gd = mycpu;
 737         sysclock_t delta;
 738
 739         do {
 740                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 741                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 742         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 743         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 744         if (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 745                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 746                 ++tsp->tv_sec;
 747         }
 748 }
 749
 750 /*
 751  * realtime routines
 752  */
 753
 754 void
 755 getmicrotime(struct timeval *tvp)
 756 {
 757         struct globaldata *gd = mycpu;
 758         sysclock_t delta;
 759
 760         do {
 761                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 762                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 763         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 764         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 765
 766         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 767         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 768         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 769                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 770                 ++tvp->tv_sec;
 771         }
 772 }
 773
 774 void
 775 getnanotime(struct timespec *tsp)
 776 {
 777         struct globaldata *gd = mycpu;
 778         sysclock_t delta;
 779
 780         do {
 781                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 782                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 783         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 784         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 785
 786         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 787         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 788         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 789                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 790                 ++tsp->tv_sec;
 791         }
 792 }
 793
 794 void
 795 microtime(struct timeval *tvp)
 796 {
 797         struct globaldata *gd = mycpu;
 798         sysclock_t delta;
 799
 800         do {
 801                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 802                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 803         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 804         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 805
 806         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 807         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 808         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 809                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 810                 ++tvp->tv_sec;
 811         }
 812 }
 813
 814 void
 815 nanotime(struct timespec *tsp)
 816 {
 817         struct globaldata *gd = mycpu;
 818         sysclock_t delta;
 819
 820         do {
 821                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 822                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 823         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 824         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 825
 826         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 827         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 828         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 829                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 830                 ++tsp->tv_sec;
 831         }
 832 }
 833
 834 int
 835 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
 836 {
 837         pps_params_t *app;
 838         struct pps_fetch_args *fapi;
 839 #ifdef PPS_SYNC
 840         struct pps_kcbind_args *kapi;
 841 #endif
 842
 843         switch (cmd) {
 844         case PPS_IOC_CREATE:
 845                 return (0);
 846         case PPS_IOC_DESTROY:
 847                 return (0);
 848         case PPS_IOC_SETPARAMS:
 849                 app = (pps_params_t *)data;
 850                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
 851                         return (EINVAL);
 852                 pps->ppsparam = *app;
 853                 return (0);
 854         case PPS_IOC_GETPARAMS:
 855                 app = (pps_params_t *)data;
 856                 *app = pps->ppsparam;
 857                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
 858                 return (0);
 859         case PPS_IOC_GETCAP:
 860                 *(int*)data = pps->ppscap;
 861                 return (0);
 862         case PPS_IOC_FETCH:
 863                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
 864                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 865                         return (EINVAL);
 866                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
 867                         return (EOPNOTSUPP);
 868                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
 869                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
 870                 return (0);
 871         case PPS_IOC_KCBIND:
 872 #ifdef PPS_SYNC
 873                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
 874                 /* XXX Only root should be able to do this */
 875                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 876                         return (EINVAL);
 877                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
 878                         return (EINVAL);
 879                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
 880                         return (EINVAL);
 881                 pps->kcmode = kapi->edge;
 882                 return (0);
 883 #else
 884                 return (EOPNOTSUPP);
 885 #endif
 886         default:
 887                 return (ENOTTY);
 888         }
 889 }
 890
 891 void
 892 pps_init(struct pps_state *pps)
 893 {
 894         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
 895         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
 896                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
 897         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
 898                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
 899 }
 900
 901 void
 902 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
 903 {
 904         struct globaldata *gd;
 905         struct timespec *tsp;
 906         struct timespec *osp;
 907         struct timespec ts;
 908         sysclock_t *pcount;
 909 #ifdef PPS_SYNC
 910         sysclock_t tcount;
 911 #endif
 912         sysclock_t delta;
 913         pps_seq_t *pseq;
 914         int foff;
 915         int fhard;
 916
 917         gd = mycpu;
 918
 919         /* Things would be easier with arrays... */
 920         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
 921                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
 922                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
 923                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
 924                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
 925                 pcount = &pps->ppscount[0];
 926                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
 927         } else {
 928                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
 929                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
 930                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
 931                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
 932                 pcount = &pps->ppscount[1];
 933                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
 934         }
 935
 936         /* Nothing really happened */
 937         if (*pcount == count)
 938                 return;
 939
 940         *pcount = count;
 941
 942         do {
 943                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 944                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
 945         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 946         if (delta > cputimer_freq) {
 947                 ts.tv_sec += delta / cputimer_freq;
 948                 delta %= cputimer_freq;
 949         }
 950         ts.tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 951         ts.tv_sec += basetime.tv_sec;
 952         ts.tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 953         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
 954                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
 955                 ++ts.tv_sec;
 956         }
 957
 958         (*pseq)++;
 959         *tsp = ts;
 960
 961         if (foff) {
 962                 timespecadd(tsp, osp);
 963                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
 964                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
 965                         tsp->tv_sec -= 1;
 966                 }
 967         }
 968 #ifdef PPS_SYNC
 969         if (fhard) {
 970                 /* magic, at its best... */
 971                 tcount = count - pps->ppscount[2];
 972                 pps->ppscount[2] = count;
 973                 delta = (cputimer_freq64_nsec * tcount) >> 32;
 974                 hardpps(tsp, delta);
 975         }
 976 #endif
 977 }
 978