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                  * Came from kernel mode, so we were:
 670                  * - handling an interrupt,
 671                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 672                  *   user process, or
 673                  * - spinning in the idle loop.
 674                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 675                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 676                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 677                  * so that we know how much of its real time was spent
 678                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 679                  *
 680                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame
 681                  * can occur if ipi processing is done from a crit_exit().
 682                  */
 683                 if (frame && CLKF_INTR(intr_nest))
 684                         td->td_iticks += bump;
 685                 else
 686                         td->td_sticks += bump;
 687
 688                 if (frame && CLKF_INTR(intr_nest)) {
 689 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 690                         do_pctrack(frame, PCTRACK_INT);
 691 #endif
 692                         cpu_time.cp_intr += bump;
 693                 } else {
 694                         if (td == &mycpu->gd_idlethread) {
 695                                 cpu_time.cp_idle += bump;
 696                         } else {
 697 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 698                                 if (frame)
 699                                         do_pctrack(frame, PCTRACK_SYS);
 700 #endif
 701                                 cpu_time.cp_sys += bump;
 702                         }
 703                 }
 704         }
 705 }
 706
 707 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 708 /*
 709  * Sample the PC when in the kernel or in an interrupt.  User code can
 710  * retrieve the information and generate a histogram or other output.
 711  */
 712
 713 static void
 714 do_pctrack(struct intrframe *frame, int which)
 715 {
 716         struct kinfo_pctrack *pctrack;
 717
 718         pctrack = &cputime_pctrack[mycpu->gd_cpuid][which];
 719         pctrack->pc_array[pctrack->pc_index & PCTRACK_ARYMASK] =
 720                 (void *)CLKF_PC(frame);
 721         ++pctrack->pc_index;
 722 }
 723
 724 static int
 725 sysctl_pctrack(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 726 {
 727         struct kinfo_pcheader head;
 728         int error;
 729         int cpu;
 730         int ntrack;
 731
 732         head.pc_ntrack = PCTRACK_SIZE;
 733         head.pc_arysize = PCTRACK_ARYSIZE;
 734
 735         if ((error = SYSCTL_OUT(req, &head, sizeof(head))) != 0)
 736                 return (error);
 737
 738         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
 739                 for (ntrack = 0; ntrack < PCTRACK_SIZE; ++ntrack) {
 740                         error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_pctrack[cpu][ntrack],
 741                                            sizeof(struct kinfo_pctrack));
 742                         if (error)
 743                                 break;
 744                 }
 745                 if (error)
 746                         break;
 747         }
 748         return (error);
 749 }
 750 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, pctrack, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
 751         sysctl_pctrack, "S,kinfo_pcheader", "CPU PC tracking");
 752
 753 #endif
 754
 755 /*
 756  * The scheduler clock typically runs at a 50Hz rate.  NOTE! systimer,
 757  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
 758  * but that's about it.
 759  *
 760  * Each cpu has its own scheduler clock.
 761  */
 762 static void
 763 schedclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
 764 {
 765         struct lwp *lp;
 766         struct rusage *ru;
 767         struct vmspace *vm;
 768         long rss;
 769
 770         if ((lp = lwkt_preempted_proc()) != NULL) {
 771                 /*
 772                  * Account for cpu time used and hit the scheduler.  Note
 773                  * that this call MUST BE MP SAFE, and the BGL IS NOT HELD
 774                  * HERE.
 775                  */
 776                 ++lp->lwp_cpticks;
 777                 lp->lwp_proc->p_usched->schedulerclock(lp, info->periodic,
 778                                                        info->time);
 779         }
 780         if ((lp = curthread->td_lwp) != NULL) {
 781                 /*
 782                  * Update resource usage integrals and maximums.
 783                  */
 784                 if ((ru = &lp->lwp_proc->p_ru) &&
 785                     (vm = lp->lwp_proc->p_vmspace) != NULL) {
 786                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 787                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 788                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 789                         if (lwkt_trytoken(&vm->vm_map.token)) {
 790                                 rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 791                                 if (ru->ru_maxrss < rss)
 792                                         ru->ru_maxrss = rss;
 793                                 lwkt_reltoken(&vm->vm_map.token);
 794                         }
 795                 }
 796         }
 797 }
 798
 799 /*
 800  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 801  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 802  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
 803  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 804  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 805  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 806  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 807  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 808  *
 809  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 810  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 811  * the unsigned long maximum.
 812  *
 813  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 814  * 10ms ticks is 248 days.
 815  */
 816 int
 817 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 818 {
 819         int ticks;
 820         long sec, usec;
 821
 822         sec = tv->tv_sec;
 823         usec = tv->tv_usec;
 824         if (usec < 0) {
 825                 sec--;
 826                 usec += 1000000;
 827         }
 828         if (sec < 0) {
 829 #ifdef DIAGNOSTIC
 830                 if (usec > 0) {
 831                         sec++;
 832                         usec -= 1000000;
 833                 }
 834                 kprintf("tvtohz_high: negative time difference "
 835                         "%ld sec %ld usec\n",
 836                         sec, usec);
 837 #endif
 838                 ticks = 1;
 839         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 840                 ticks = (int)(sec * hz +
 841                             ((u_long)usec + (ustick - 1)) / ustick) + 1;
 842         } else {
 843                 ticks = INT_MAX;
 844         }
 845         return (ticks);
 846 }
 847
 848 int
 849 tstohz_high(struct timespec *ts)
 850 {
 851         int ticks;
 852         long sec, nsec;
 853
 854         sec = ts->tv_sec;
 855         nsec = ts->tv_nsec;
 856         if (nsec < 0) {
 857                 sec--;
 858                 nsec += 1000000000;
 859         }
 860         if (sec < 0) {
 861 #ifdef DIAGNOSTIC
 862                 if (nsec > 0) {
 863                         sec++;
 864                         nsec -= 1000000000;
 865                 }
 866                 kprintf("tstohz_high: negative time difference "
 867                         "%ld sec %ld nsec\n",
 868                         sec, nsec);
 869 #endif
 870                 ticks = 1;
 871         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 872                 ticks = (int)(sec * hz +
 873                             ((u_long)nsec + (nstick - 1)) / nstick) + 1;
 874         } else {
 875                 ticks = INT_MAX;
 876         }
 877         return (ticks);
 878 }
 879
 880
 881 /*
 882  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 883  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 884  * of ticks will not result in a late return.
 885  *
 886  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 887  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 888  * 1 tick.
 889  *
 890  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 891  * 10ms ticks is 248 days.
 892  */
 893 int
 894 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 895 {
 896         int ticks;
 897         long sec;
 898
 899         sec = tv->tv_sec;
 900         if (sec <= INT_MAX / hz)
 901                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / ustick);
 902         else
 903                 ticks = INT_MAX;
 904         return (ticks);
 905 }
 906
 907 int
 908 tstohz_low(struct timespec *ts)
 909 {
 910         int ticks;
 911         long sec;
 912
 913         sec = ts->tv_sec;
 914         if (sec <= INT_MAX / hz)
 915                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)ts->tv_nsec / nstick);
 916         else
 917                 ticks = INT_MAX;
 918         return (ticks);
 919 }
 920
 921 /*
 922  * Start profiling on a process.
 923  *
 924  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 925  * keeps the profile clock running constantly.
 926  */
 927 void
 928 startprofclock(struct proc *p)
 929 {
 930         if ((p->p_flags & P_PROFIL) == 0) {
 931                 p->p_flags |= P_PROFIL;
 932 #if 0   /* XXX */
 933                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
 934                         crit_enter();
 935                         psdiv = psratio;
 936                         setstatclockrate(profhz);
 937                         crit_exit();
 938                 }
 939 #endif
 940         }
 941 }
 942
 943 /*
 944  * Stop profiling on a process.
 945  *
 946  * caller must hold p->p_token
 947  */
 948 void
 949 stopprofclock(struct proc *p)
 950 {
 951         if (p->p_flags & P_PROFIL) {
 952                 p->p_flags &= ~P_PROFIL;
 953 #if 0   /* XXX */
 954                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
 955                         crit_enter();
 956                         psdiv = 1;
 957                         setstatclockrate(stathz);
 958                         crit_exit();
 959                 }
 960 #endif
 961         }
 962 }
 963
 964 /*
 965  * Return information about system clocks.
 966  */
 967 static int
 968 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 969 {
 970         struct kinfo_clockinfo clkinfo;
 971         /*
 972          * Construct clockinfo structure.
 973          */
 974         clkinfo.ci_hz = hz;
 975         clkinfo.ci_tick = ustick;
 976         clkinfo.ci_tickadj = ntp_default_tick_delta / 1000;
 977         clkinfo.ci_profhz = profhz;
 978         clkinfo.ci_stathz = stathz ? stathz : hz;
 979         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 980 }
 981
 982 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
 983         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
 984
 985 /*
 986  * We have eight functions for looking at the clock, four for
 987  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
 988  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
 989  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
 990  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
 991  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
 992  * time relative to system boot, these are well suited for time
 993  * interval measurements.
 994  *
 995  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
 996  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
 997  * check on the seconds field changing out from under us.
 998  *
 999  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
1000  * it is possible for the calculated delta to occassionally exceed
1001  * sys_cputimer->freq.  If this occurs the sys_cputimer->freq64_nsec
1002  * multiplication can easily overflow, so we deal with the case.  For
1003  * uniformity we deal with the case in the usec case too.
1004  *
1005  * All the [get][micro,nano][time,uptime]() routines are MPSAFE.
1006  */
1007 void
1008 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
1009 {
1010         struct globaldata *gd = mycpu;
1011         sysclock_t delta;
1012
1013         do {
1014                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1015                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1016         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1017
1018         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1019                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1020                 delta %= sys_cputimer->freq;
1021         }
1022         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1023         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1024                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1025                 ++tvp->tv_sec;
1026         }
1027 }
1028
1029 void
1030 getnanouptime(struct timespec *tsp)
1031 {
1032         struct globaldata *gd = mycpu;
1033         sysclock_t delta;
1034
1035         do {
1036                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1037                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1038         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1039
1040         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1041                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1042                 delta %= sys_cputimer->freq;
1043         }
1044         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1045 }
1046
1047 void
1048 microuptime(struct timeval *tvp)
1049 {
1050         struct globaldata *gd = mycpu;
1051         sysclock_t delta;
1052
1053         do {
1054                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1055                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1056         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1057
1058         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1059                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1060                 delta %= sys_cputimer->freq;
1061         }
1062         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1063 }
1064
1065 void
1066 nanouptime(struct timespec *tsp)
1067 {
1068         struct globaldata *gd = mycpu;
1069         sysclock_t delta;
1070
1071         do {
1072                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1073                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1074         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1075
1076         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1077                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1078                 delta %= sys_cputimer->freq;
1079         }
1080         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1081 }
1082
1083 /*
1084  * realtime routines
1085  */
1086 void
1087 getmicrotime(struct timeval *tvp)
1088 {
1089         struct globaldata *gd = mycpu;
1090         struct timespec *bt;
1091         sysclock_t delta;
1092
1093         do {
1094                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1095                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1096         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1097
1098         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1099                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1100                 delta %= sys_cputimer->freq;
1101         }
1102         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1103
1104         bt = &basetime[basetime_index];
1105         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1106         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1107         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1108                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1109                 ++tvp->tv_sec;
1110         }
1111 }
1112
1113 void
1114 getnanotime(struct timespec *tsp)
1115 {
1116         struct globaldata *gd = mycpu;
1117         struct timespec *bt;
1118         sysclock_t delta;
1119
1120         do {
1121                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1122                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1123         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1124
1125         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1126                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1127                 delta %= sys_cputimer->freq;
1128         }
1129         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1130
1131         bt = &basetime[basetime_index];
1132         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1133         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1134         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1135                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1136                 ++tsp->tv_sec;
1137         }
1138 }
1139
1140 static void
1141 getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp)
1142 {
1143         struct globaldata *gd = mycpu;
1144         sysclock_t delta;
1145
1146         do {
1147                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1148                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1149         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1150
1151         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1152                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1153                 delta %= sys_cputimer->freq;
1154         }
1155         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1156
1157         tsp->tv_sec += nbt->tv_sec;
1158         tsp->tv_nsec += nbt->tv_nsec;
1159         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1160                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1161                 ++tsp->tv_sec;
1162         }
1163 }
1164
1165
1166 void
1167 microtime(struct timeval *tvp)
1168 {
1169         struct globaldata *gd = mycpu;
1170         struct timespec *bt;
1171         sysclock_t delta;
1172
1173         do {
1174                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1175                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1176         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1177
1178         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1179                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1180                 delta %= sys_cputimer->freq;
1181         }
1182         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1183
1184         bt = &basetime[basetime_index];
1185         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1186         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1187         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1188                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1189                 ++tvp->tv_sec;
1190         }
1191 }
1192
1193 void
1194 nanotime(struct timespec *tsp)
1195 {
1196         struct globaldata *gd = mycpu;
1197         struct timespec *bt;
1198         sysclock_t delta;
1199
1200         do {
1201                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1202                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1203         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1204
1205         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1206                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1207                 delta %= sys_cputimer->freq;
1208         }
1209         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1210
1211         bt = &basetime[basetime_index];
1212         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1213         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1214         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1215                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1216                 ++tsp->tv_sec;
1217         }
1218 }
1219
1220 /*
1221  * note: this is not exactly synchronized with real time.  To do that we
1222  * would have to do what microtime does and check for a nanoseconds overflow.
1223  */
1224 time_t
1225 get_approximate_time_t(void)
1226 {
1227         struct globaldata *gd = mycpu;
1228         struct timespec *bt;
1229
1230         bt = &basetime[basetime_index];
1231         return(gd->gd_time_seconds + bt->tv_sec);
1232 }
1233
1234 int
1235 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
1236 {
1237         pps_params_t *app;
1238         struct pps_fetch_args *fapi;
1239 #ifdef PPS_SYNC
1240         struct pps_kcbind_args *kapi;
1241 #endif
1242
1243         switch (cmd) {
1244         case PPS_IOC_CREATE:
1245                 return (0);
1246         case PPS_IOC_DESTROY:
1247                 return (0);
1248         case PPS_IOC_SETPARAMS:
1249                 app = (pps_params_t *)data;
1250                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
1251                         return (EINVAL);
1252                 pps->ppsparam = *app;
1253                 return (0);
1254         case PPS_IOC_GETPARAMS:
1255                 app = (pps_params_t *)data;
1256                 *app = pps->ppsparam;
1257                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
1258                 return (0);
1259         case PPS_IOC_GETCAP:
1260                 *(int*)data = pps->ppscap;
1261                 return (0);
1262         case PPS_IOC_FETCH:
1263                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
1264                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1265                         return (EINVAL);
1266                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
1267                         return (EOPNOTSUPP);
1268                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
1269                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
1270                 return (0);
1271         case PPS_IOC_KCBIND:
1272 #ifdef PPS_SYNC
1273                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
1274                 /* XXX Only root should be able to do this */
1275                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1276                         return (EINVAL);
1277                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
1278                         return (EINVAL);
1279                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
1280                         return (EINVAL);
1281                 pps->kcmode = kapi->edge;
1282                 return (0);
1283 #else
1284                 return (EOPNOTSUPP);
1285 #endif
1286         default:
1287                 return (ENOTTY);
1288         }
1289 }
1290
1291 void
1292 pps_init(struct pps_state *pps)
1293 {
1294         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
1295         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
1296                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
1297         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
1298                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
1299 }
1300
1301 void
1302 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
1303 {
1304         struct globaldata *gd;
1305         struct timespec *tsp;
1306         struct timespec *osp;
1307         struct timespec *bt;
1308         struct timespec ts;
1309         sysclock_t *pcount;
1310 #ifdef PPS_SYNC
1311         sysclock_t tcount;
1312 #endif
1313         sysclock_t delta;
1314         pps_seq_t *pseq;
1315         int foff;
1316         int fhard;
1317
1318         gd = mycpu;
1319
1320         /* Things would be easier with arrays... */
1321         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
1322                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
1323                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
1324                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
1325                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
1326                 pcount = &pps->ppscount[0];
1327                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
1328         } else {
1329                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
1330                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
1331                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
1332                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
1333                 pcount = &pps->ppscount[1];
1334                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
1335         }
1336
1337         /* Nothing really happened */
1338         if (*pcount == count)
1339                 return;
1340
1341         *pcount = count;
1342
1343         do {
1344                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1345                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
1346         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1347
1348         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1349                 ts.tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1350                 delta %= sys_cputimer->freq;
1351         }
1352         ts.tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1353         bt = &basetime[basetime_index];
1354         ts.tv_sec += bt->tv_sec;
1355         ts.tv_nsec += bt->tv_nsec;
1356         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
1357                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
1358                 ++ts.tv_sec;
1359         }
1360
1361         (*pseq)++;
1362         *tsp = ts;
1363
1364         if (foff) {
1365                 timespecadd(tsp, osp);
1366                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
1367                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
1368                         tsp->tv_sec -= 1;
1369                 }
1370         }
1371 #ifdef PPS_SYNC
1372         if (fhard) {
1373                 /* magic, at its best... */
1374                 tcount = count - pps->ppscount[2];
1375                 pps->ppscount[2] = count;
1376                 if (tcount >= sys_cputimer->freq) {
1377                         delta = (1000000000 * (tcount / sys_cputimer->freq) +
1378                                  sys_cputimer->freq64_nsec *
1379                                  (tcount % sys_cputimer->freq)) >> 32;
1380                 } else {
1381                         delta = (sys_cputimer->freq64_nsec * tcount) >> 32;
1382                 }
1383                 hardpps(tsp, delta);
1384         }
1385 #endif
1386 }
1387
1388 /*
1389  * Return the tsc target value for a delay of (ns).
1390  *
1391  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1392  */
1393 int64_t
1394 tsc_get_target(int ns)
1395 {
1396 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1397         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1398                 return (rdtsc() + tsc_frequency * ns / (int64_t)1000000000);
1399         }
1400 #endif
1401         return(-1);
1402 }
1403
1404 /*
1405  * Compare the tsc against the passed target
1406  *
1407  * Returns +1 if the target has been reached
1408  * Returns  0 if the target has not yet been reached
1409  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1410  *
1411  * Typical use:         while (tsc_test_target(target) == 0) { ...poll... }
1412  */
1413 int
1414 tsc_test_target(int64_t target)
1415 {
1416 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1417         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1418                 if ((int64_t)(target - rdtsc()) <= 0)
1419                         return(1);
1420                 return(0);
1421         }
1422 #endif
1423         return(-1);
1424 }
1425
1426 /*
1427  * Delay the specified number of nanoseconds using the tsc.  This function
1428  * returns immediately if the TSC is not supported.  At least one cpu_pause()
1429  * will be issued.
1430  */
1431 void
1432 tsc_delay(int ns)
1433 {
1434         int64_t clk;
1435
1436         clk = tsc_get_target(ns);
1437         cpu_pause();
1438         while (tsc_test_target(clk) == 0)
1439                 cpu_pause();
1440 }