dab7b6d8a4436cfe3c54d370a2115aae13ed3baf
[dragonfly.git] / sys / kern / kern_clock.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003,2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * 
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  * 
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  * 
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  * 
34  * Copyright (c) 1997, 1998 Poul-Henning Kamp <phk@FreeBSD.org>
35  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
36  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
37  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
38  * All or some portions of this file are derived from material licensed
39  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
40  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
41  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
42  *
43  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
44  * modification, are permitted provided that the following conditions
45  * are met:
46  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
47  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
48  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
49  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
50  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
51  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
52  *    must display the following acknowledgement:
53  *      This product includes software developed by the University of
54  *      California, Berkeley and its contributors.
55  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
56  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
57  *    without specific prior written permission.
58  *
59  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
60  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
61  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
62  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
63  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
64  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
65  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
66  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
67  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
68  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
69  * SUCH DAMAGE.
70  *
71  *      @(#)kern_clock.c        8.5 (Berkeley) 1/21/94
72  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.105.2.10 2002/10/17 13:19:40 maxim Exp $
73  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.62 2008/09/09 04:06:13 dillon Exp $
74  */
75
76 #include "opt_ntp.h"
77 #include "opt_polling.h"
78 #include "opt_ifpoll.h"
79 #include "opt_pctrack.h"
80
81 #include <sys/param.h>
82 #include <sys/systm.h>
83 #include <sys/callout.h>
84 #include <sys/kernel.h>
85 #include <sys/kinfo.h>
86 #include <sys/proc.h>
87 #include <sys/malloc.h>
88 #include <sys/resourcevar.h>
89 #include <sys/signalvar.h>
90 #include <sys/timex.h>
91 #include <sys/timepps.h>
92 #include <vm/vm.h>
93 #include <sys/lock.h>
94 #include <vm/pmap.h>
95 #include <vm/vm_map.h>
96 #include <vm/vm_extern.h>
97 #include <sys/sysctl.h>
98
99 #include <sys/thread2.h>
100
101 #include <machine/cpu.h>
102 #include <machine/limits.h>
103 #include <machine/smp.h>
104 #include <machine/cpufunc.h>
105 #include <machine/specialreg.h>
106 #include <machine/clock.h>
107
108 #ifdef GPROF
109 #include <sys/gmon.h>
110 #endif
111
112 #ifdef DEVICE_POLLING
113 extern void init_device_poll_pcpu(int);
114 #endif
115
116 #ifdef IFPOLL_ENABLE
117 extern void ifpoll_init_pcpu(int);
118 #endif
119
120 #ifdef DEBUG_PCTRACK
121 static void do_pctrack(struct intrframe *frame, int which);
122 #endif
123
124 static void initclocks (void *dummy);
125 SYSINIT(clocks, SI_BOOT2_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL)
126
127 /*
128  * Some of these don't belong here, but it's easiest to concentrate them.
129  * Note that cpu_time counts in microseconds, but most userland programs
130  * just compare relative times against the total by delta.
131  */
132 struct kinfo_cputime cputime_percpu[MAXCPU];
133 #ifdef DEBUG_PCTRACK
134 struct kinfo_pcheader cputime_pcheader = { PCTRACK_SIZE, PCTRACK_ARYSIZE };
135 struct kinfo_pctrack cputime_pctrack[MAXCPU][PCTRACK_SIZE];
136 #endif
137
138 #ifdef SMP
139 static int
140 sysctl_cputime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
141 {
142         int cpu, error = 0;
143         size_t size = sizeof(struct kinfo_cputime);
144
145         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
146                 if ((error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_percpu[cpu], size)))
147                         break;
148         }
149
150         return (error);
151 }
152 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cputime, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
153         sysctl_cputime, "S,kinfo_cputime", "CPU time statistics");
154 #else
155 SYSCTL_STRUCT(_kern, OID_AUTO, cputime, CTLFLAG_RD, &cpu_time, kinfo_cputime,
156     "CPU time statistics");
157 #endif
158
159 static int
160 sysctl_cp_time(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
161 {
162         long cpu_states[5] = {0};
163         int cpu, error = 0;
164         size_t size = sizeof(cpu_states);
165
166         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
167                 cpu_states[0] += cputime_percpu[cpu].cp_user;
168                 cpu_states[1] += cputime_percpu[cpu].cp_nice;
169                 cpu_states[2] += cputime_percpu[cpu].cp_sys;
170                 cpu_states[3] += cputime_percpu[cpu].cp_intr;
171                 cpu_states[4] += cputime_percpu[cpu].cp_idle;
172         }
173
174         error = SYSCTL_OUT(req, cpu_states, size);
175
176         return (error);
177 }
178
179 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_time, (CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD), 0, 0,
180         sysctl_cp_time, "LU", "CPU time statistics");
181
182 /*
183  * boottime is used to calculate the 'real' uptime.  Do not confuse this with
184  * microuptime().  microtime() is not drift compensated.  The real uptime
185  * with compensation is nanotime() - bootime.  boottime is recalculated
186  * whenever the real time is set based on the compensated elapsed time
187  * in seconds (gd->gd_time_seconds).
188  *
189  * The gd_time_seconds and gd_cpuclock_base fields remain fairly monotonic.
190  * Slight adjustments to gd_cpuclock_base are made to phase-lock it to
191  * the real time.
192  */
193 struct timespec boottime;       /* boot time (realtime) for reference only */
194 time_t time_second;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
195
196 /*
197  * basetime is used to calculate the compensated real time of day.  The
198  * basetime can be modified on a per-tick basis by the adjtime(), 
199  * ntp_adjtime(), and sysctl-based time correction APIs.
200  *
201  * Note that frequency corrections can also be made by adjusting
202  * gd_cpuclock_base.
203  *
204  * basetime is a tail-chasing FIFO, updated only by cpu #0.  The FIFO is
205  * used on both SMP and UP systems to avoid MP races between cpu's and
206  * interrupt races on UP systems.
207  */
208 #define BASETIME_ARYSIZE        16
209 #define BASETIME_ARYMASK        (BASETIME_ARYSIZE - 1)
210 static struct timespec basetime[BASETIME_ARYSIZE];
211 static volatile int basetime_index;
212
213 static int
214 sysctl_get_basetime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
215 {
216         struct timespec *bt;
217         int error;
218         int index;
219
220         /*
221          * Because basetime data and index may be updated by another cpu,
222          * a load fence is required to ensure that the data we read has
223          * not been speculatively read relative to a possibly updated index.
224          */
225         index = basetime_index;
226         cpu_lfence();
227         bt = &basetime[index];
228         error = SYSCTL_OUT(req, bt, sizeof(*bt));
229         return (error);
230 }
231
232 SYSCTL_STRUCT(_kern, KERN_BOOTTIME, boottime, CTLFLAG_RD,
233     &boottime, timespec, "System boottime");
234 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, basetime, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD, 0, 0,
235     sysctl_get_basetime, "S,timespec", "System basetime");
236
237 static void hardclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
238 static void statclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
239 static void schedclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
240 static void getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp);
241
242 int     ticks;                  /* system master ticks at hz */
243 int     clocks_running;         /* tsleep/timeout clocks operational */
244 int64_t nsec_adj;               /* ntpd per-tick adjustment in nsec << 32 */
245 int64_t nsec_acc;               /* accumulator */
246
247 /* NTPD time correction fields */
248 int64_t ntp_tick_permanent;     /* per-tick adjustment in nsec << 32 */
249 int64_t ntp_tick_acc;           /* accumulator for per-tick adjustment */
250 int64_t ntp_delta;              /* one-time correction in nsec */
251 int64_t ntp_big_delta = 1000000000;
252 int32_t ntp_tick_delta;         /* current adjustment rate */
253 int32_t ntp_default_tick_delta; /* adjustment rate for ntp_delta */
254 time_t  ntp_leap_second;        /* time of next leap second */
255 int     ntp_leap_insert;        /* whether to insert or remove a second */
256
257 /*
258  * Finish initializing clock frequencies and start all clocks running.
259  */
260 /* ARGSUSED*/
261 static void
262 initclocks(void *dummy)
263 {
264         /*psratio = profhz / stathz;*/
265         initclocks_pcpu();
266         clocks_running = 1;
267 }
268
269 /*
270  * Called on a per-cpu basis
271  */
272 void
273 initclocks_pcpu(void)
274 {
275         struct globaldata *gd = mycpu;
276
277         crit_enter();
278         if (gd->gd_cpuid == 0) {
279             gd->gd_time_seconds = 1;
280             gd->gd_cpuclock_base = sys_cputimer->count();
281         } else {
282             /* XXX */
283             gd->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
284             gd->gd_cpuclock_base = globaldata_find(0)->gd_cpuclock_base;
285         }
286
287         systimer_intr_enable();
288
289 #ifdef DEVICE_POLLING
290         init_device_poll_pcpu(gd->gd_cpuid);
291 #endif
292
293 #ifdef IFPOLL_ENABLE
294         ifpoll_init_pcpu(gd->gd_cpuid);
295 #endif
296
297         /*
298          * Use a non-queued periodic systimer to prevent multiple ticks from
299          * building up if the sysclock jumps forward (8254 gets reset).  The
300          * sysclock will never jump backwards.  Our time sync is based on
301          * the actual sysclock, not the ticks count.
302          */
303         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_hardclock, hardclock, NULL, hz);
304         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_statclock, statclock, NULL, stathz);
305         /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
306         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_schedclock, schedclock, 
307                                 NULL, ESTCPUFREQ); 
308         crit_exit();
309 }
310
311 /*
312  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
313  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
314  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
315  * time of day.  This way the gd_* fields are guarenteed to represent
316  * a monotonically increasing 'uptime' value.
317  *
318  * When set_timeofday() is called from userland, the system call forces it
319  * onto cpu #0 since only cpu #0 can update basetime_index.
320  */
321 void
322 set_timeofday(struct timespec *ts)
323 {
324         struct timespec *nbt;
325         int ni;
326
327         /*
328          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
329          */
330         crit_enter();
331         ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
332         nbt = &basetime[ni];
333         nanouptime(nbt);
334         nbt->tv_sec = ts->tv_sec - nbt->tv_sec;
335         nbt->tv_nsec = ts->tv_nsec - nbt->tv_nsec;
336         if (nbt->tv_nsec < 0) {
337             nbt->tv_nsec += 1000000000;
338             --nbt->tv_sec;
339         }
340
341         /*
342          * Note that basetime diverges from boottime as the clock drift is
343          * compensated for, so we cannot do away with boottime.  When setting
344          * the absolute time of day the drift is 0 (for an instant) and we
345          * can simply assign boottime to basetime.  
346          *
347          * Note that nanouptime() is based on gd_time_seconds which is drift
348          * compensated up to a point (it is guarenteed to remain monotonically
349          * increasing).  gd_time_seconds is thus our best uptime guess and
350          * suitable for use in the boottime calculation.  It is already taken
351          * into account in the basetime calculation above.
352          */
353         boottime.tv_sec = nbt->tv_sec;
354         ntp_delta = 0;
355
356         /*
357          * We now have a new basetime, make sure all other cpus have it,
358          * then update the index.
359          */
360         cpu_sfence();
361         basetime_index = ni;
362
363         crit_exit();
364 }
365         
366 /*
367  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
368  * on cpu #0.
369  *
370  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
371  * manipulate objects owned by the current cpu.
372  */
373 static void
374 hardclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
375 {
376         sysclock_t cputicks;
377         struct proc *p;
378         struct globaldata *gd = mycpu;
379
380         /*
381          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
382          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
383          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
384          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
385          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
386          * stay in synch.
387          *
388          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
389          * to reverse index gd_cpuclock_base, but that it is possible for
390          * it to temporarily get behind in the seconds if something in the
391          * system locks interrupts for a long period of time.  Since periodic
392          * timers count events, though everything should resynch again
393          * immediately.
394          */
395         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
396         if (cputicks >= sys_cputimer->freq) {
397                 ++gd->gd_time_seconds;
398                 gd->gd_cpuclock_base += sys_cputimer->freq;
399         }
400
401         /*
402          * The system-wide ticks counter and NTP related timedelta/tickdelta
403          * adjustments only occur on cpu #0.  NTP adjustments are accomplished
404          * by updating basetime.
405          */
406         if (gd->gd_cpuid == 0) {
407             struct timespec *nbt;
408             struct timespec nts;
409             int leap;
410             int ni;
411
412             ++ticks;
413
414 #if 0
415             if (tco->tc_poll_pps) 
416                 tco->tc_poll_pps(tco);
417 #endif
418
419             /*
420              * Calculate the new basetime index.  We are in a critical section
421              * on cpu #0 and can safely play with basetime_index.  Start
422              * with the current basetime and then make adjustments.
423              */
424             ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
425             nbt = &basetime[ni];
426             *nbt = basetime[basetime_index];
427
428             /*
429              * Apply adjtime corrections.  (adjtime() API)
430              *
431              * adjtime() only runs on cpu #0 so our critical section is
432              * sufficient to access these variables.
433              */
434             if (ntp_delta != 0) {
435                 nbt->tv_nsec += ntp_tick_delta;
436                 ntp_delta -= ntp_tick_delta;
437                 if ((ntp_delta > 0 && ntp_delta < ntp_tick_delta) ||
438                     (ntp_delta < 0 && ntp_delta > ntp_tick_delta)) {
439                         ntp_tick_delta = ntp_delta;
440                 }
441             }
442
443             /*
444              * Apply permanent frequency corrections.  (sysctl API)
445              */
446             if (ntp_tick_permanent != 0) {
447                 ntp_tick_acc += ntp_tick_permanent;
448                 if (ntp_tick_acc >= (1LL << 32)) {
449                     nbt->tv_nsec += ntp_tick_acc >> 32;
450                     ntp_tick_acc -= (ntp_tick_acc >> 32) << 32;
451                 } else if (ntp_tick_acc <= -(1LL << 32)) {
452                     /* Negate ntp_tick_acc to avoid shifting the sign bit. */
453                     nbt->tv_nsec -= (-ntp_tick_acc) >> 32;
454                     ntp_tick_acc += ((-ntp_tick_acc) >> 32) << 32;
455                 }
456             }
457
458             if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
459                     nbt->tv_sec++;
460                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
461             } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
462                     nbt->tv_sec--;
463                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
464             }
465
466             /*
467              * Another per-tick compensation.  (for ntp_adjtime() API)
468              */
469             if (nsec_adj != 0) {
470                 nsec_acc += nsec_adj;
471                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
472                     nbt->tv_nsec += nsec_acc >> 32;
473                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
474                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
475                     nbt->tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
476                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
477                 }
478                 if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
479                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
480                     ++nbt->tv_sec;
481                 } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
482                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
483                     --nbt->tv_sec;
484                 }
485             }
486
487             /************************************************************
488              *                  LEAP SECOND CORRECTION                  *
489              ************************************************************
490              *
491              * Taking into account all the corrections made above, figure
492              * out the new real time.  If the seconds field has changed
493              * then apply any pending leap-second corrections.
494              */
495             getnanotime_nbt(nbt, &nts);
496
497             if (time_second != nts.tv_sec) {
498                 /*
499                  * Apply leap second (sysctl API).  Adjust nts for changes
500                  * so we do not have to call getnanotime_nbt again.
501                  */
502                 if (ntp_leap_second) {
503                     if (ntp_leap_second == nts.tv_sec) {
504                         if (ntp_leap_insert) {
505                             nbt->tv_sec++;
506                             nts.tv_sec++;
507                         } else {
508                             nbt->tv_sec--;
509                             nts.tv_sec--;
510                         }
511                         ntp_leap_second--;
512                     }
513                 }
514
515                 /*
516                  * Apply leap second (ntp_adjtime() API), calculate a new
517                  * nsec_adj field.  ntp_update_second() returns nsec_adj
518                  * as a per-second value but we need it as a per-tick value.
519                  */
520                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
521                 nsec_adj /= hz;
522                 nbt->tv_sec += leap;
523                 nts.tv_sec += leap;
524
525                 /*
526                  * Update the time_second 'approximate time' global.
527                  */
528                 time_second = nts.tv_sec;
529             }
530
531             /*
532              * Finally, our new basetime is ready to go live!
533              */
534             cpu_sfence();
535             basetime_index = ni;
536         }
537
538         /*
539          * lwkt thread scheduler fair queueing
540          */
541         lwkt_schedulerclock(curthread);
542
543         /*
544          * softticks are handled for all cpus
545          */
546         hardclock_softtick(gd);
547
548         /*
549          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.
550          *
551          * We must acquire the per-process token in order for ksignal()
552          * to be non-blocking.  For the moment this requires an AST fault,
553          * the ksignal() cannot be safely issued from this hard interrupt.
554          *
555          * XXX Even the trytoken here isn't right, and itimer operation in
556          *     a multi threaded environment is going to be weird at the
557          *     very least.
558          */
559         if ((p = curproc) != NULL && lwkt_trytoken(&p->p_token)) {
560                 crit_enter_hard();
561                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
562                     timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
563                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], ustick) == 0) {
564                         p->p_flag |= P_SIGVTALRM;
565                         need_user_resched();
566                 }
567                 if (timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
568                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_PROF], ustick) == 0) {
569                         p->p_flag |= P_SIGPROF;
570                         need_user_resched();
571                 }
572                 crit_exit_hard();
573                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
574         }
575         setdelayed();
576 }
577
578 /*
579  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
580  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
581  *
582  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
583  * manipulate objects owned by the current cpu.
584  *
585  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
586  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
587  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
588  * p->p_estcpu.
589  *
590  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
591  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
592  * interrupted.
593  */
594 static void
595 statclock(systimer_t info, int in_ipi, struct intrframe *frame)
596 {
597 #ifdef GPROF
598         struct gmonparam *g;
599         int i;
600 #endif
601         thread_t td;
602         struct proc *p;
603         int bump;
604         struct timeval tv;
605         struct timeval *stv;
606
607         /*
608          * How big was our timeslice relative to the last time?
609          */
610         microuptime(&tv);       /* mpsafe */
611         stv = &mycpu->gd_stattv;
612         if (stv->tv_sec == 0) {
613             bump = 1;
614         } else {
615             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
616                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
617             if (bump < 0)
618                 bump = 0;
619             if (bump > 1000000)
620                 bump = 1000000;
621         }
622         *stv = tv;
623
624         td = curthread;
625         p = td->td_proc;
626
627         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
628                 /*
629                  * Came from userland, handle user time and deal with
630                  * possible process.
631                  */
632                 if (p && (p->p_flag & P_PROFIL))
633                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
634                 td->td_uticks += bump;
635
636                 /*
637                  * Charge the time as appropriate
638                  */
639                 if (p && p->p_nice > NZERO)
640                         cpu_time.cp_nice += bump;
641                 else
642                         cpu_time.cp_user += bump;
643         } else {
644                 int intr_nest = mycpu->gd_intr_nesting_level;
645
646                 if (in_ipi) {
647                         /*
648                          * IPI processing code will bump gd_intr_nesting_level
649                          * up by one, which breaks following CLKF_INTR testing,
650                          * so we substract it by one here.
651                          */
652                         --intr_nest;
653                 }
654 #ifdef GPROF
655                 /*
656                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
657                  */
658                 g = &_gmonparam;
659                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
660                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
661                         if (i < g->textsize) {
662                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
663                                 g->kcount[i]++;
664                         }
665                 }
666 #endif
667                 /*
668                  * Came from kernel mode, so we were:
669                  * - handling an interrupt,
670                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
671                  *   user process, or
672                  * - spinning in the idle loop.
673                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
674                  * Note that we charge interrupts to the current process,
675                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
676                  * so that we know how much of its real time was spent
677                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
678                  *
679                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame 
680                  * can occur if ipi processing is done from a crit_exit().
681                  */
682                 if (frame && CLKF_INTR(intr_nest))
683                         td->td_iticks += bump;
684                 else
685                         td->td_sticks += bump;
686
687                 if (frame && CLKF_INTR(intr_nest)) {
688 #ifdef DEBUG_PCTRACK
689                         do_pctrack(frame, PCTRACK_INT);
690 #endif
691                         cpu_time.cp_intr += bump;
692                 } else {
693                         if (td == &mycpu->gd_idlethread) {
694                                 cpu_time.cp_idle += bump;
695                         } else {
696 #ifdef DEBUG_PCTRACK
697                                 if (frame)
698                                         do_pctrack(frame, PCTRACK_SYS);
699 #endif
700                                 cpu_time.cp_sys += bump;
701                         }
702                 }
703         }
704 }
705
706 #ifdef DEBUG_PCTRACK
707 /*
708  * Sample the PC when in the kernel or in an interrupt.  User code can
709  * retrieve the information and generate a histogram or other output.
710  */
711
712 static void
713 do_pctrack(struct intrframe *frame, int which)
714 {
715         struct kinfo_pctrack *pctrack;
716
717         pctrack = &cputime_pctrack[mycpu->gd_cpuid][which];
718         pctrack->pc_array[pctrack->pc_index & PCTRACK_ARYMASK] = 
719                 (void *)CLKF_PC(frame);
720         ++pctrack->pc_index;
721 }
722
723 static int
724 sysctl_pctrack(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
725 {
726         struct kinfo_pcheader head;
727         int error;
728         int cpu;
729         int ntrack;
730
731         head.pc_ntrack = PCTRACK_SIZE;
732         head.pc_arysize = PCTRACK_ARYSIZE;
733
734         if ((error = SYSCTL_OUT(req, &head, sizeof(head))) != 0)
735                 return (error);
736
737         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
738                 for (ntrack = 0; ntrack < PCTRACK_SIZE; ++ntrack) {
739                         error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_pctrack[cpu][ntrack],
740                                            sizeof(struct kinfo_pctrack));
741                         if (error)
742                                 break;
743                 }
744                 if (error)
745                         break;
746         }
747         return (error);
748 }
749 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, pctrack, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
750         sysctl_pctrack, "S,kinfo_pcheader", "CPU PC tracking");
751
752 #endif
753
754 /*
755  * The scheduler clock typically runs at a 50Hz rate.  NOTE! systimer,
756  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
757  * but that's about it.
758  *
759  * Each cpu has its own scheduler clock.
760  */
761 static void
762 schedclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
763 {
764         struct lwp *lp;
765         struct rusage *ru;
766         struct vmspace *vm;
767         long rss;
768
769         if ((lp = lwkt_preempted_proc()) != NULL) {
770                 /*
771                  * Account for cpu time used and hit the scheduler.  Note
772                  * that this call MUST BE MP SAFE, and the BGL IS NOT HELD
773                  * HERE.
774                  */
775                 ++lp->lwp_cpticks;
776                 lp->lwp_proc->p_usched->schedulerclock(lp, info->periodic,
777                                                        info->time);
778         }
779         if ((lp = curthread->td_lwp) != NULL) {
780                 /*
781                  * Update resource usage integrals and maximums.
782                  */
783                 if ((ru = &lp->lwp_proc->p_ru) &&
784                     (vm = lp->lwp_proc->p_vmspace) != NULL) {
785                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
786                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
787                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
788                         if (lwkt_trytoken(&vm->vm_map.token)) {
789                                 rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
790                                 if (ru->ru_maxrss < rss)
791                                         ru->ru_maxrss = rss;
792                                 lwkt_reltoken(&vm->vm_map.token);
793                         }
794                 }
795         }
796 }
797
798 /*
799  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The 
800  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
801  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
802  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
803  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
804  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
805  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
806  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
807  *
808  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
809  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
810  * the unsigned long maximum.
811  *
812  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
813  * 10ms ticks is 248 days.
814  */
815 int
816 tvtohz_high(struct timeval *tv)
817 {
818         int ticks;
819         long sec, usec;
820
821         sec = tv->tv_sec;
822         usec = tv->tv_usec;
823         if (usec < 0) {
824                 sec--;
825                 usec += 1000000;
826         }
827         if (sec < 0) {
828 #ifdef DIAGNOSTIC
829                 if (usec > 0) {
830                         sec++;
831                         usec -= 1000000;
832                 }
833                 kprintf("tvtohz_high: negative time difference "
834                         "%ld sec %ld usec\n",
835                         sec, usec);
836 #endif
837                 ticks = 1;
838         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
839                 ticks = (int)(sec * hz + 
840                             ((u_long)usec + (ustick - 1)) / ustick) + 1;
841         } else {
842                 ticks = INT_MAX;
843         }
844         return (ticks);
845 }
846
847 int
848 tstohz_high(struct timespec *ts)
849 {
850         int ticks;
851         long sec, nsec;
852
853         sec = ts->tv_sec;
854         nsec = ts->tv_nsec;
855         if (nsec < 0) {
856                 sec--;
857                 nsec += 1000000000;
858         }
859         if (sec < 0) {
860 #ifdef DIAGNOSTIC
861                 if (nsec > 0) {
862                         sec++;
863                         nsec -= 1000000000;
864                 }
865                 kprintf("tstohz_high: negative time difference "
866                         "%ld sec %ld nsec\n",
867                         sec, nsec);
868 #endif
869                 ticks = 1;
870         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
871                 ticks = (int)(sec * hz +
872                             ((u_long)nsec + (nstick - 1)) / nstick) + 1;
873         } else {
874                 ticks = INT_MAX;
875         }
876         return (ticks);
877 }
878
879
880 /*
881  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
882  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
883  * of ticks will not result in a late return.
884  *
885  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
886  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
887  * 1 tick.
888  *
889  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
890  * 10ms ticks is 248 days.
891  */
892 int
893 tvtohz_low(struct timeval *tv)
894 {
895         int ticks;
896         long sec;
897
898         sec = tv->tv_sec;
899         if (sec <= INT_MAX / hz)
900                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / ustick);
901         else
902                 ticks = INT_MAX;
903         return (ticks);
904 }
905
906 int
907 tstohz_low(struct timespec *ts)
908 {
909         int ticks;
910         long sec;
911
912         sec = ts->tv_sec;
913         if (sec <= INT_MAX / hz)
914                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)ts->tv_nsec / nstick);
915         else
916                 ticks = INT_MAX;
917         return (ticks);
918 }
919
920 /*
921  * Start profiling on a process.
922  *
923  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
924  * keeps the profile clock running constantly.
925  */
926 void
927 startprofclock(struct proc *p)
928 {
929         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
930                 p->p_flag |= P_PROFIL;
931 #if 0   /* XXX */
932                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
933                         crit_enter();
934                         psdiv = psratio;
935                         setstatclockrate(profhz);
936                         crit_exit();
937                 }
938 #endif
939         }
940 }
941
942 /*
943  * Stop profiling on a process.
944  *
945  * caller must hold p->p_token
946  */
947 void
948 stopprofclock(struct proc *p)
949 {
950         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
951                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
952 #if 0   /* XXX */
953                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
954                         crit_enter();
955                         psdiv = 1;
956                         setstatclockrate(stathz);
957                         crit_exit();
958                 }
959 #endif
960         }
961 }
962
963 /*
964  * Return information about system clocks.
965  */
966 static int
967 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
968 {
969         struct kinfo_clockinfo clkinfo;
970         /*
971          * Construct clockinfo structure.
972          */
973         clkinfo.ci_hz = hz;
974         clkinfo.ci_tick = ustick;
975         clkinfo.ci_tickadj = ntp_default_tick_delta / 1000;
976         clkinfo.ci_profhz = profhz;
977         clkinfo.ci_stathz = stathz ? stathz : hz;
978         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
979 }
980
981 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
982         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
983
984 /*
985  * We have eight functions for looking at the clock, four for
986  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
987  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
988  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
989  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
990  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
991  * time relative to system boot, these are well suited for time
992  * interval measurements.
993  *
994  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
995  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
996  * check on the seconds field changing out from under us.
997  *
998  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
999  * it is possible for the calculated delta to occassionally exceed
1000  * sys_cputimer->freq.  If this occurs the sys_cputimer->freq64_nsec
1001  * multiplication can easily overflow, so we deal with the case.  For
1002  * uniformity we deal with the case in the usec case too.
1003  *
1004  * All the [get][micro,nano][time,uptime]() routines are MPSAFE.
1005  */
1006 void
1007 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
1008 {
1009         struct globaldata *gd = mycpu;
1010         sysclock_t delta;
1011
1012         do {
1013                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1014                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1015         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1016
1017         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1018                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1019                 delta %= sys_cputimer->freq;
1020         }
1021         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1022         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1023                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1024                 ++tvp->tv_sec;
1025         }
1026 }
1027
1028 void
1029 getnanouptime(struct timespec *tsp)
1030 {
1031         struct globaldata *gd = mycpu;
1032         sysclock_t delta;
1033
1034         do {
1035                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1036                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1037         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1038
1039         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1040                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1041                 delta %= sys_cputimer->freq;
1042         }
1043         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1044 }
1045
1046 void
1047 microuptime(struct timeval *tvp)
1048 {
1049         struct globaldata *gd = mycpu;
1050         sysclock_t delta;
1051
1052         do {
1053                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1054                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1055         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1056
1057         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1058                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1059                 delta %= sys_cputimer->freq;
1060         }
1061         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1062 }
1063
1064 void
1065 nanouptime(struct timespec *tsp)
1066 {
1067         struct globaldata *gd = mycpu;
1068         sysclock_t delta;
1069
1070         do {
1071                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1072                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1073         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1074
1075         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1076                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1077                 delta %= sys_cputimer->freq;
1078         }
1079         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1080 }
1081
1082 /*
1083  * realtime routines
1084  */
1085 void
1086 getmicrotime(struct timeval *tvp)
1087 {
1088         struct globaldata *gd = mycpu;
1089         struct timespec *bt;
1090         sysclock_t delta;
1091
1092         do {
1093                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1094                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1095         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1096
1097         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1098                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1099                 delta %= sys_cputimer->freq;
1100         }
1101         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1102
1103         bt = &basetime[basetime_index];
1104         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1105         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1106         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1107                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1108                 ++tvp->tv_sec;
1109         }
1110 }
1111
1112 void
1113 getnanotime(struct timespec *tsp)
1114 {
1115         struct globaldata *gd = mycpu;
1116         struct timespec *bt;
1117         sysclock_t delta;
1118
1119         do {
1120                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1121                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1122         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1123
1124         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1125                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1126                 delta %= sys_cputimer->freq;
1127         }
1128         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1129
1130         bt = &basetime[basetime_index];
1131         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1132         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1133         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1134                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1135                 ++tsp->tv_sec;
1136         }
1137 }
1138
1139 static void
1140 getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp)
1141 {
1142         struct globaldata *gd = mycpu;
1143         sysclock_t delta;
1144
1145         do {
1146                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1147                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1148         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1149
1150         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1151                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1152                 delta %= sys_cputimer->freq;
1153         }
1154         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1155
1156         tsp->tv_sec += nbt->tv_sec;
1157         tsp->tv_nsec += nbt->tv_nsec;
1158         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1159                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1160                 ++tsp->tv_sec;
1161         }
1162 }
1163
1164
1165 void
1166 microtime(struct timeval *tvp)
1167 {
1168         struct globaldata *gd = mycpu;
1169         struct timespec *bt;
1170         sysclock_t delta;
1171
1172         do {
1173                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1174                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1175         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1176
1177         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1178                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1179                 delta %= sys_cputimer->freq;
1180         }
1181         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1182
1183         bt = &basetime[basetime_index];
1184         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1185         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1186         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1187                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1188                 ++tvp->tv_sec;
1189         }
1190 }
1191
1192 void
1193 nanotime(struct timespec *tsp)
1194 {
1195         struct globaldata *gd = mycpu;
1196         struct timespec *bt;
1197         sysclock_t delta;
1198
1199         do {
1200                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1201                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1202         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1203
1204         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1205                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1206                 delta %= sys_cputimer->freq;
1207         }
1208         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1209
1210         bt = &basetime[basetime_index];
1211         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1212         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1213         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1214                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1215                 ++tsp->tv_sec;
1216         }
1217 }
1218
1219 /*
1220  * note: this is not exactly synchronized with real time.  To do that we
1221  * would have to do what microtime does and check for a nanoseconds overflow.
1222  */
1223 time_t
1224 get_approximate_time_t(void)
1225 {
1226         struct globaldata *gd = mycpu;
1227         struct timespec *bt;
1228
1229         bt = &basetime[basetime_index];
1230         return(gd->gd_time_seconds + bt->tv_sec);
1231 }
1232
1233 int
1234 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
1235 {
1236         pps_params_t *app;
1237         struct pps_fetch_args *fapi;
1238 #ifdef PPS_SYNC
1239         struct pps_kcbind_args *kapi;
1240 #endif
1241
1242         switch (cmd) {
1243         case PPS_IOC_CREATE:
1244                 return (0);
1245         case PPS_IOC_DESTROY:
1246                 return (0);
1247         case PPS_IOC_SETPARAMS:
1248                 app = (pps_params_t *)data;
1249                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
1250                         return (EINVAL);
1251                 pps->ppsparam = *app;         
1252                 return (0);
1253         case PPS_IOC_GETPARAMS:
1254                 app = (pps_params_t *)data;
1255                 *app = pps->ppsparam;
1256                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
1257                 return (0);
1258         case PPS_IOC_GETCAP:
1259                 *(int*)data = pps->ppscap;
1260                 return (0);
1261         case PPS_IOC_FETCH:
1262                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
1263                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1264                         return (EINVAL);
1265                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
1266                         return (EOPNOTSUPP);
1267                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;         
1268                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
1269                 return (0);
1270         case PPS_IOC_KCBIND:
1271 #ifdef PPS_SYNC
1272                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
1273                 /* XXX Only root should be able to do this */
1274                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1275                         return (EINVAL);
1276                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
1277                         return (EINVAL);
1278                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
1279                         return (EINVAL);
1280                 pps->kcmode = kapi->edge;
1281                 return (0);
1282 #else
1283                 return (EOPNOTSUPP);
1284 #endif
1285         default:
1286                 return (ENOTTY);
1287         }
1288 }
1289
1290 void
1291 pps_init(struct pps_state *pps)
1292 {
1293         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
1294         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
1295                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
1296         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
1297                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
1298 }
1299
1300 void
1301 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
1302 {
1303         struct globaldata *gd;
1304         struct timespec *tsp;
1305         struct timespec *osp;
1306         struct timespec *bt;
1307         struct timespec ts;
1308         sysclock_t *pcount;
1309 #ifdef PPS_SYNC
1310         sysclock_t tcount;
1311 #endif
1312         sysclock_t delta;
1313         pps_seq_t *pseq;
1314         int foff;
1315         int fhard;
1316
1317         gd = mycpu;
1318
1319         /* Things would be easier with arrays... */
1320         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
1321                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
1322                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
1323                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
1324                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
1325                 pcount = &pps->ppscount[0];
1326                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
1327         } else {
1328                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
1329                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
1330                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
1331                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
1332                 pcount = &pps->ppscount[1];
1333                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
1334         }
1335
1336         /* Nothing really happened */
1337         if (*pcount == count)
1338                 return;
1339
1340         *pcount = count;
1341
1342         do {
1343                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1344                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
1345         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1346
1347         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1348                 ts.tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1349                 delta %= sys_cputimer->freq;
1350         }
1351         ts.tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1352         bt = &basetime[basetime_index];
1353         ts.tv_sec += bt->tv_sec;
1354         ts.tv_nsec += bt->tv_nsec;
1355         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
1356                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
1357                 ++ts.tv_sec;
1358         }
1359
1360         (*pseq)++;
1361         *tsp = ts;
1362
1363         if (foff) {
1364                 timespecadd(tsp, osp);
1365                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
1366                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
1367                         tsp->tv_sec -= 1;
1368                 }
1369         }
1370 #ifdef PPS_SYNC
1371         if (fhard) {
1372                 /* magic, at its best... */
1373                 tcount = count - pps->ppscount[2];
1374                 pps->ppscount[2] = count;
1375                 if (tcount >= sys_cputimer->freq) {
1376                         delta = (1000000000 * (tcount / sys_cputimer->freq) +
1377                                  sys_cputimer->freq64_nsec * 
1378                                  (tcount % sys_cputimer->freq)) >> 32;
1379                 } else {
1380                         delta = (sys_cputimer->freq64_nsec * tcount) >> 32;
1381                 }
1382                 hardpps(tsp, delta);
1383         }
1384 #endif
1385 }
1386
1387 /*
1388  * Return the tsc target value for a delay of (ns).
1389  *
1390  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1391  */
1392 int64_t
1393 tsc_get_target(int ns)
1394 {
1395 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1396         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1397                 return (rdtsc() + tsc_frequency * ns / (int64_t)1000000000);
1398         }
1399 #endif
1400         return(-1);
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Compare the tsc against the passed target
1405  *
1406  * Returns +1 if the target has been reached
1407  * Returns  0 if the target has not yet been reached
1408  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1409  *
1410  * Typical use:         while (tsc_test_target(target) == 0) { ...poll... }
1411  */
1412 int
1413 tsc_test_target(int64_t target)
1414 {
1415 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1416         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1417                 if ((int64_t)(target - rdtsc()) <= 0)
1418                         return(1);
1419                 return(0);
1420         }
1421 #endif
1422         return(-1);
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Delay the specified number of nanoseconds using the tsc.  This function
1427  * returns immediately if the TSC is not supported.  At least one cpu_pause()
1428  * will be issued.
1429  */
1430 void
1431 tsc_delay(int ns)
1432 {
1433         int64_t clk;
1434
1435         clk = tsc_get_target(ns);
1436         cpu_pause();
1437         while (tsc_test_target(clk) == 0)
1438                 cpu_pause();
1439 }