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 1.26 2004/11/12 17:50:56 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, but that it is possible for
 283          * it to temporarily get behind in the seconds if something in the
 284          * system locks interrupts for a long period of time.  Since periodic
 285          * timers count events, though everything should resynch again
 286          * immediately.
 287          */
 288         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
 289         if (cputicks >= cputimer_freq) {
 290                 ++gd->gd_time_seconds;
 291                 gd->gd_cpuclock_base += cputimer_freq;
 292         }
 293
 294         /*
 295          * The system-wide ticks counter and NTP related timedelta/tickdelta
 296          * adjustments only occur on cpu #0.  NTP adjustments are accomplished
 297          * by updating basetime.
 298          */
 299         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 300             struct timespec nts;
 301             int leap;
 302
 303             ++ticks;
 304
 305 #ifdef DEVICE_POLLING
 306             hardclock_device_poll();    /* mpsafe, short and quick */
 307 #endif /* DEVICE_POLLING */
 308
 309 #if 0
 310             if (tco->tc_poll_pps)
 311                 tco->tc_poll_pps(tco);
 312 #endif
 313             /*
 314              * Apply adjtime corrections.  At the moment only do this if
 315              * we can get the MP lock to interlock with adjtime's modification
 316              * of these variables.  Note that basetime adjustments are not
 317              * MP safe either XXX.
 318              */
 319             if (timedelta != 0 && try_mplock()) {
 320                 basetime.tv_nsec += tickdelta * 1000;
 321                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 322                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 323                     ++basetime.tv_sec;
 324                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 325                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 326                     --basetime.tv_sec;
 327                 }
 328                 timedelta -= tickdelta;
 329                 rel_mplock();
 330             }
 331
 332             /*
 333              * Apply per-tick compensation.  ticks_adj adjusts for both
 334              * offset and frequency, and could be negative.
 335              */
 336             if (nsec_adj != 0 && try_mplock()) {
 337                 nsec_acc += nsec_adj;
 338                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
 339                     basetime.tv_nsec += nsec_acc >> 32;
 340                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 341                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
 342                     basetime.tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
 343                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 344                 }
 345                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 346                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 347                     ++basetime.tv_sec;
 348                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 349                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 350                     --basetime.tv_sec;
 351                 }
 352                 rel_mplock();
 353             }
 354
 355             /*
 356              * If the realtime-adjusted seconds hand rolls over then tell
 357              * ntp_update_second() what we did in the last second so it can
 358              * calculate what to do in the next second.  It may also add
 359              * or subtract a leap second.
 360              */
 361             getnanotime(&nts);
 362             if (time_second != nts.tv_sec) {
 363                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
 364                 basetime.tv_sec += leap;
 365                 time_second = nts.tv_sec + leap;
 366                 nsec_adj /= hz;
 367             }
 368         }
 369
 370         /*
 371          * softticks are handled for all cpus
 372          */
 373         hardclock_softtick(gd);
 374
 375         /*
 376          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.  I don't think psignal()
 377          * is mpsafe on curproc, so XXX get the mplock.
 378          */
 379         if ((p = curproc) != NULL && try_mplock()) {
 380                 pstats = p->p_stats;
 381                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
 382                     timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
 383                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0)
 384                         psignal(p, SIGVTALRM);
 385                 if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
 386                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0)
 387                         psignal(p, SIGPROF);
 388                 rel_mplock();
 389         }
 390         setdelayed();
 391 }
 392
 393 /*
 394  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
 395  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
 396  *
 397  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 398  * manipulate objects owned by the current cpu.
 399  *
 400  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
 401  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
 402  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
 403  * p->p_estcpu.
 404  *
 405  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
 406  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
 407  * interrupted.
 408  */
 409 static void
 410 statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 411 {
 412 #ifdef GPROF
 413         struct gmonparam *g;
 414         int i;
 415 #endif
 416         thread_t td;
 417         struct proc *p;
 418         int bump;
 419         struct timeval tv;
 420         struct timeval *stv;
 421
 422         /*
 423          * How big was our timeslice relative to the last time?
 424          */
 425         microuptime(&tv);       /* mpsafe */
 426         stv = &mycpu->gd_stattv;
 427         if (stv->tv_sec == 0) {
 428             bump = 1;
 429         } else {
 430             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
 431                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
 432             if (bump < 0)
 433                 bump = 0;
 434             if (bump > 1000000)
 435                 bump = 1000000;
 436         }
 437         *stv = tv;
 438
 439         td = curthread;
 440         p = td->td_proc;
 441
 442         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
 443                 /*
 444                  * Came from userland, handle user time and deal with
 445                  * possible process.
 446                  */
 447                 if (p && (p->p_flag & P_PROFIL))
 448                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
 449                 td->td_uticks += bump;
 450
 451                 /*
 452                  * Charge the time as appropriate
 453                  */
 454                 if (p && p->p_nice > NZERO)
 455                         cp_time[CP_NICE] += bump;
 456                 else
 457                         cp_time[CP_USER] += bump;
 458         } else {
 459 #ifdef GPROF
 460                 /*
 461                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 462                  */
 463                 g = &_gmonparam;
 464                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
 465                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
 466                         if (i < g->textsize) {
 467                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
 468                                 g->kcount[i]++;
 469                         }
 470                 }
 471 #endif
 472                 /*
 473                  * Came from kernel mode, so we were:
 474                  * - handling an interrupt,
 475                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 476                  *   user process, or
 477                  * - spinning in the idle loop.
 478                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 479                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 480                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 481                  * so that we know how much of its real time was spent
 482                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 483                  *
 484                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame
 485                  * can occur if ipi processing is done from an splx().
 486                  */
 487                 if (frame && CLKF_INTR(frame))
 488                         td->td_iticks += bump;
 489                 else
 490                         td->td_sticks += bump;
 491
 492                 if (frame && CLKF_INTR(frame)) {
 493                         cp_time[CP_INTR] += bump;
 494                 } else {
 495                         if (td == &mycpu->gd_idlethread)
 496                                 cp_time[CP_IDLE] += bump;
 497                         else
 498                                 cp_time[CP_SYS] += bump;
 499                 }
 500         }
 501 }
 502
 503 /*
 504  * The scheduler clock typically runs at a 20Hz rate.  NOTE! systimer,
 505  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
 506  * but that's about it.
 507  */
 508 static void
 509 schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 510 {
 511         struct proc *p;
 512         struct pstats *pstats;
 513         struct rusage *ru;
 514         struct vmspace *vm;
 515         long rss;
 516
 517         schedulerclock(NULL);   /* mpsafe */
 518         if ((p = curproc) != NULL) {
 519                 /* Update resource usage integrals and maximums. */
 520                 if ((pstats = p->p_stats) != NULL &&
 521                     (ru = &pstats->p_ru) != NULL &&
 522                     (vm = p->p_vmspace) != NULL) {
 523                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 524                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 525                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 526                         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 527                         if (ru->ru_maxrss < rss)
 528                                 ru->ru_maxrss = rss;
 529                 }
 530         }
 531 }
 532
 533 /*
 534  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 535  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 536  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
 537  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 538  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 539  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 540  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 541  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 542  *
 543  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 544  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 545  * the unsigned long maximum.
 546  *
 547  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 548  * 10ms ticks is 248 days.
 549  */
 550 int
 551 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 552 {
 553         int ticks;
 554         long sec, usec;
 555
 556         sec = tv->tv_sec;
 557         usec = tv->tv_usec;
 558         if (usec < 0) {
 559                 sec--;
 560                 usec += 1000000;
 561         }
 562         if (sec < 0) {
 563 #ifdef DIAGNOSTIC
 564                 if (usec > 0) {
 565                         sec++;
 566                         usec -= 1000000;
 567                 }
 568                 printf("tvotohz: negative time difference %ld sec %ld usec\n",
 569                        sec, usec);
 570 #endif
 571                 ticks = 1;
 572         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 573                 ticks = (int)(sec * hz +
 574                             ((u_long)usec + (tick - 1)) / tick) + 1;
 575         } else {
 576                 ticks = INT_MAX;
 577         }
 578         return (ticks);
 579 }
 580
 581 /*
 582  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 583  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 584  * of ticks will not result in a late return.
 585  *
 586  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 587  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 588  * 1 tick.
 589  *
 590  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 591  * 10ms ticks is 248 days.
 592  */
 593 int
 594 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 595 {
 596         int ticks;
 597         long sec;
 598
 599         sec = tv->tv_sec;
 600         if (sec <= INT_MAX / hz)
 601                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / tick);
 602         else
 603                 ticks = INT_MAX;
 604         return (ticks);
 605 }
 606
 607
 608 /*
 609  * Start profiling on a process.
 610  *
 611  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 612  * keeps the profile clock running constantly.
 613  */
 614 void
 615 startprofclock(struct proc *p)
 616 {
 617         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 618                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 619 #if 0   /* XXX */
 620                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
 621                         s = splstatclock();
 622                         psdiv = psratio;
 623                         setstatclockrate(profhz);
 624                         splx(s);
 625                 }
 626 #endif
 627         }
 628 }
 629
 630 /*
 631  * Stop profiling on a process.
 632  */
 633 void
 634 stopprofclock(struct proc *p)
 635 {
 636         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 637                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 638 #if 0   /* XXX */
 639                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
 640                         s = splstatclock();
 641                         psdiv = 1;
 642                         setstatclockrate(stathz);
 643                         splx(s);
 644                 }
 645 #endif
 646         }
 647 }
 648
 649 /*
 650  * Return information about system clocks.
 651  */
 652 static int
 653 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 654 {
 655         struct clockinfo clkinfo;
 656         /*
 657          * Construct clockinfo structure.
 658          */
 659         clkinfo.hz = hz;
 660         clkinfo.tick = tick;
 661         clkinfo.tickadj = tickadj;
 662         clkinfo.profhz = profhz;
 663         clkinfo.stathz = stathz ? stathz : hz;
 664         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 665 }
 666
 667 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
 668         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
 669
 670 /*
 671  * We have eight functions for looking at the clock, four for
 672  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
 673  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
 674  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
 675  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
 676  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
 677  * time relative to system boot, these are well suited for time
 678  * interval measurements.
 679  *
 680  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
 681  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
 682  * check on the seconds field changing out from under us.
 683  *
 684  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
 685  * it is possible for the calculated delta to occassionally exceed
 686  * cputimer_freq.  If this occurs the cputimer_freq64_nsec multiplication
 687  * can easily overflow, so we deal with the case.  For uniformity we deal
 688  * with the case in the usec case too.
 689  */
 690 void
 691 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
 692 {
 693         struct globaldata *gd = mycpu;
 694         sysclock_t delta;
 695
 696         do {
 697                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 698                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 699         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 700
 701         if (delta >= cputimer_freq) {
 702                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 703                 delta %= cputimer_freq;
 704         }
 705         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 706         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 707                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 708                 ++tvp->tv_sec;
 709         }
 710 }
 711
 712 void
 713 getnanouptime(struct timespec *tsp)
 714 {
 715         struct globaldata *gd = mycpu;
 716         sysclock_t delta;
 717
 718         do {
 719                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 720                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 721         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 722
 723         if (delta >= cputimer_freq) {
 724                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 725                 delta %= cputimer_freq;
 726         }
 727         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 728 }
 729
 730 void
 731 microuptime(struct timeval *tvp)
 732 {
 733         struct globaldata *gd = mycpu;
 734         sysclock_t delta;
 735
 736         do {
 737                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 738                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 739         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 740
 741         if (delta >= cputimer_freq) {
 742                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 743                 delta %= cputimer_freq;
 744         }
 745         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 746 }
 747
 748 void
 749 nanouptime(struct timespec *tsp)
 750 {
 751         struct globaldata *gd = mycpu;
 752         sysclock_t delta;
 753
 754         do {
 755                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 756                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 757         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 758
 759         if (delta >= cputimer_freq) {
 760                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 761                 delta %= cputimer_freq;
 762         }
 763         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 764 }
 765
 766 /*
 767  * realtime routines
 768  */
 769
 770 void
 771 getmicrotime(struct timeval *tvp)
 772 {
 773         struct globaldata *gd = mycpu;
 774         sysclock_t delta;
 775
 776         do {
 777                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 778                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 779         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 780
 781         if (delta >= cputimer_freq) {
 782                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 783                 delta %= cputimer_freq;
 784         }
 785         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 786
 787         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 788         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 789         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 790                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 791                 ++tvp->tv_sec;
 792         }
 793 }
 794
 795 void
 796 getnanotime(struct timespec *tsp)
 797 {
 798         struct globaldata *gd = mycpu;
 799         sysclock_t delta;
 800
 801         do {
 802                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 803                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 804         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 805
 806         if (delta >= cputimer_freq) {
 807                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 808                 delta %= cputimer_freq;
 809         }
 810         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 811
 812         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 813         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 814         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 815                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 816                 ++tsp->tv_sec;
 817         }
 818 }
 819
 820 void
 821 microtime(struct timeval *tvp)
 822 {
 823         struct globaldata *gd = mycpu;
 824         sysclock_t delta;
 825
 826         do {
 827                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 828                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 829         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 830
 831         if (delta >= cputimer_freq) {
 832                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 833                 delta %= cputimer_freq;
 834         }
 835         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 836
 837         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 838         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 839         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 840                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 841                 ++tvp->tv_sec;
 842         }
 843 }
 844
 845 void
 846 nanotime(struct timespec *tsp)
 847 {
 848         struct globaldata *gd = mycpu;
 849         sysclock_t delta;
 850
 851         do {
 852                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 853                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 854         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 855
 856         if (delta >= cputimer_freq) {
 857                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 858                 delta %= cputimer_freq;
 859         }
 860         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 861
 862         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 863         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 864         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 865                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 866                 ++tsp->tv_sec;
 867         }
 868 }
 869
 870 int
 871 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
 872 {
 873         pps_params_t *app;
 874         struct pps_fetch_args *fapi;
 875 #ifdef PPS_SYNC
 876         struct pps_kcbind_args *kapi;
 877 #endif
 878
 879         switch (cmd) {
 880         case PPS_IOC_CREATE:
 881                 return (0);
 882         case PPS_IOC_DESTROY:
 883                 return (0);
 884         case PPS_IOC_SETPARAMS:
 885                 app = (pps_params_t *)data;
 886                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
 887                         return (EINVAL);
 888                 pps->ppsparam = *app;
 889                 return (0);
 890         case PPS_IOC_GETPARAMS:
 891                 app = (pps_params_t *)data;
 892                 *app = pps->ppsparam;
 893                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
 894                 return (0);
 895         case PPS_IOC_GETCAP:
 896                 *(int*)data = pps->ppscap;
 897                 return (0);
 898         case PPS_IOC_FETCH:
 899                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
 900                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 901                         return (EINVAL);
 902                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
 903                         return (EOPNOTSUPP);
 904                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
 905                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
 906                 return (0);
 907         case PPS_IOC_KCBIND:
 908 #ifdef PPS_SYNC
 909                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
 910                 /* XXX Only root should be able to do this */
 911                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 912                         return (EINVAL);
 913                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
 914                         return (EINVAL);
 915                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
 916                         return (EINVAL);
 917                 pps->kcmode = kapi->edge;
 918                 return (0);
 919 #else
 920                 return (EOPNOTSUPP);
 921 #endif
 922         default:
 923                 return (ENOTTY);
 924         }
 925 }
 926
 927 void
 928 pps_init(struct pps_state *pps)
 929 {
 930         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
 931         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
 932                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
 933         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
 934                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
 935 }
 936
 937 void
 938 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
 939 {
 940         struct globaldata *gd;
 941         struct timespec *tsp;
 942         struct timespec *osp;
 943         struct timespec ts;
 944         sysclock_t *pcount;
 945 #ifdef PPS_SYNC
 946         sysclock_t tcount;
 947 #endif
 948         sysclock_t delta;
 949         pps_seq_t *pseq;
 950         int foff;
 951         int fhard;
 952
 953         gd = mycpu;
 954
 955         /* Things would be easier with arrays... */
 956         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
 957                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
 958                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
 959                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
 960                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
 961                 pcount = &pps->ppscount[0];
 962                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
 963         } else {
 964                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
 965                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
 966                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
 967                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
 968                 pcount = &pps->ppscount[1];
 969                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
 970         }
 971
 972         /* Nothing really happened */
 973         if (*pcount == count)
 974                 return;
 975
 976         *pcount = count;
 977
 978         do {
 979                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 980                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
 981         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 982
 983         if (delta >= cputimer_freq) {
 984                 ts.tv_sec += delta / cputimer_freq;
 985                 delta %= cputimer_freq;
 986         }
 987         ts.tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 988         ts.tv_sec += basetime.tv_sec;
 989         ts.tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 990         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
 991                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
 992                 ++ts.tv_sec;
 993         }
 994
 995         (*pseq)++;
 996         *tsp = ts;
 997
 998         if (foff) {
 999                 timespecadd(tsp, osp);
1000                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
1001                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
1002                         tsp->tv_sec -= 1;
1003                 }
1004         }
1005 #ifdef PPS_SYNC
1006         if (fhard) {
1007                 /* magic, at its best... */
1008                 tcount = count - pps->ppscount[2];
1009                 pps->ppscount[2] = count;
1010                 if (tcount >= cputimer_freq) {
1011                         delta = 1000000000 * (tcount / cputimer_freq) +
1012                                 (cputimer_freq64_nsec *
1013                                  (tcount % cputimer_freq)) >> 32;
1014                 } else {
1015                         delta = (cputimer_freq64_nsec * tcount) >> 32;
1016                 }
1017                 hardpps(tsp, delta);
1018         }
1019 #endif
1020 }
1021