fccc361fa6aa54de3a70af5150d2e74859ee504c
[dragonfly.git] / sys / kern / kern_clock.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003,2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * 
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  * 
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  * 
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  * 
34  * Copyright (c) 1997, 1998 Poul-Henning Kamp <phk@FreeBSD.org>
35  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
36  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
37  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
38  * All or some portions of this file are derived from material licensed
39  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
40  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
41  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
42  *
43  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
44  * modification, are permitted provided that the following conditions
45  * are met:
46  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
47  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
48  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
49  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
50  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
51  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
52  *    must display the following acknowledgement:
53  *      This product includes software developed by the University of
54  *      California, Berkeley and its contributors.
55  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
56  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
57  *    without specific prior written permission.
58  *
59  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
60  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
61  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
62  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
63  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
64  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
65  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
66  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
67  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
68  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
69  * SUCH DAMAGE.
70  *
71  *      @(#)kern_clock.c        8.5 (Berkeley) 1/21/94
72  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.105.2.10 2002/10/17 13:19:40 maxim Exp $
73  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.62 2008/09/09 04:06:13 dillon Exp $
74  */
75
76 #include "opt_ntp.h"
77 #include "opt_polling.h"
78 #include "opt_ifpoll.h"
79 #include "opt_pctrack.h"
80
81 #include <sys/param.h>
82 #include <sys/systm.h>
83 #include <sys/callout.h>
84 #include <sys/kernel.h>
85 #include <sys/kinfo.h>
86 #include <sys/proc.h>
87 #include <sys/malloc.h>
88 #include <sys/resource.h>
89 #include <sys/resourcevar.h>
90 #include <sys/signalvar.h>
91 #include <sys/timex.h>
92 #include <sys/timepps.h>
93 #include <vm/vm.h>
94 #include <sys/lock.h>
95 #include <vm/pmap.h>
96 #include <vm/vm_map.h>
97 #include <vm/vm_extern.h>
98 #include <sys/sysctl.h>
99
100 #include <sys/thread2.h>
101
102 #include <machine/cpu.h>
103 #include <machine/limits.h>
104 #include <machine/smp.h>
105 #include <machine/cpufunc.h>
106 #include <machine/specialreg.h>
107 #include <machine/clock.h>
108
109 #ifdef GPROF
110 #include <sys/gmon.h>
111 #endif
112
113 #ifdef DEVICE_POLLING
114 extern void init_device_poll_pcpu(int);
115 #endif
116
117 #ifdef IFPOLL_ENABLE
118 extern void ifpoll_init_pcpu(int);
119 #endif
120
121 #ifdef DEBUG_PCTRACK
122 static void do_pctrack(struct intrframe *frame, int which);
123 #endif
124
125 static void initclocks (void *dummy);
126 SYSINIT(clocks, SI_BOOT2_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL)
127
128 /*
129  * Some of these don't belong here, but it's easiest to concentrate them.
130  * Note that cpu_time counts in microseconds, but most userland programs
131  * just compare relative times against the total by delta.
132  */
133 struct kinfo_cputime cputime_percpu[MAXCPU];
134 #ifdef DEBUG_PCTRACK
135 struct kinfo_pcheader cputime_pcheader = { PCTRACK_SIZE, PCTRACK_ARYSIZE };
136 struct kinfo_pctrack cputime_pctrack[MAXCPU][PCTRACK_SIZE];
137 #endif
138
139 #ifdef SMP
140 static int
141 sysctl_cputime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
142 {
143         int cpu, error = 0;
144         size_t size = sizeof(struct kinfo_cputime);
145
146         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
147                 if ((error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_percpu[cpu], size)))
148                         break;
149         }
150
151         return (error);
152 }
153 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cputime, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
154         sysctl_cputime, "S,kinfo_cputime", "CPU time statistics");
155 #else
156 SYSCTL_STRUCT(_kern, OID_AUTO, cputime, CTLFLAG_RD, &cpu_time, kinfo_cputime,
157     "CPU time statistics");
158 #endif
159
160 static int
161 sysctl_cp_time(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
162 {
163         long cpu_states[5] = {0};
164         int cpu, error = 0;
165         size_t size = sizeof(cpu_states);
166
167         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
168                 cpu_states[CP_USER] += cputime_percpu[cpu].cp_user;
169                 cpu_states[CP_NICE] += cputime_percpu[cpu].cp_nice;
170                 cpu_states[CP_SYS] += cputime_percpu[cpu].cp_sys;
171                 cpu_states[CP_INTR] += cputime_percpu[cpu].cp_intr;
172                 cpu_states[CP_IDLE] += cputime_percpu[cpu].cp_idle;
173         }
174
175         error = SYSCTL_OUT(req, cpu_states, size);
176
177         return (error);
178 }
179
180 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_time, (CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD), 0, 0,
181         sysctl_cp_time, "LU", "CPU time statistics");
182
183 /*
184  * boottime is used to calculate the 'real' uptime.  Do not confuse this with
185  * microuptime().  microtime() is not drift compensated.  The real uptime
186  * with compensation is nanotime() - bootime.  boottime is recalculated
187  * whenever the real time is set based on the compensated elapsed time
188  * in seconds (gd->gd_time_seconds).
189  *
190  * The gd_time_seconds and gd_cpuclock_base fields remain fairly monotonic.
191  * Slight adjustments to gd_cpuclock_base are made to phase-lock it to
192  * the real time.
193  */
194 struct timespec boottime;       /* boot time (realtime) for reference only */
195 time_t time_second;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
196
197 /*
198  * basetime is used to calculate the compensated real time of day.  The
199  * basetime can be modified on a per-tick basis by the adjtime(), 
200  * ntp_adjtime(), and sysctl-based time correction APIs.
201  *
202  * Note that frequency corrections can also be made by adjusting
203  * gd_cpuclock_base.
204  *
205  * basetime is a tail-chasing FIFO, updated only by cpu #0.  The FIFO is
206  * used on both SMP and UP systems to avoid MP races between cpu's and
207  * interrupt races on UP systems.
208  */
209 #define BASETIME_ARYSIZE        16
210 #define BASETIME_ARYMASK        (BASETIME_ARYSIZE - 1)
211 static struct timespec basetime[BASETIME_ARYSIZE];
212 static volatile int basetime_index;
213
214 static int
215 sysctl_get_basetime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
216 {
217         struct timespec *bt;
218         int error;
219         int index;
220
221         /*
222          * Because basetime data and index may be updated by another cpu,
223          * a load fence is required to ensure that the data we read has
224          * not been speculatively read relative to a possibly updated index.
225          */
226         index = basetime_index;
227         cpu_lfence();
228         bt = &basetime[index];
229         error = SYSCTL_OUT(req, bt, sizeof(*bt));
230         return (error);
231 }
232
233 SYSCTL_STRUCT(_kern, KERN_BOOTTIME, boottime, CTLFLAG_RD,
234     &boottime, timespec, "System boottime");
235 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, basetime, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD, 0, 0,
236     sysctl_get_basetime, "S,timespec", "System basetime");
237
238 static void hardclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
239 static void statclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
240 static void schedclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
241 static void getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp);
242
243 int     ticks;                  /* system master ticks at hz */
244 int     clocks_running;         /* tsleep/timeout clocks operational */
245 int64_t nsec_adj;               /* ntpd per-tick adjustment in nsec << 32 */
246 int64_t nsec_acc;               /* accumulator */
247 int     sched_ticks;            /* global schedule clock ticks */
248
249 /* NTPD time correction fields */
250 int64_t ntp_tick_permanent;     /* per-tick adjustment in nsec << 32 */
251 int64_t ntp_tick_acc;           /* accumulator for per-tick adjustment */
252 int64_t ntp_delta;              /* one-time correction in nsec */
253 int64_t ntp_big_delta = 1000000000;
254 int32_t ntp_tick_delta;         /* current adjustment rate */
255 int32_t ntp_default_tick_delta; /* adjustment rate for ntp_delta */
256 time_t  ntp_leap_second;        /* time of next leap second */
257 int     ntp_leap_insert;        /* whether to insert or remove a second */
258
259 /*
260  * Finish initializing clock frequencies and start all clocks running.
261  */
262 /* ARGSUSED*/
263 static void
264 initclocks(void *dummy)
265 {
266         /*psratio = profhz / stathz;*/
267         initclocks_pcpu();
268         clocks_running = 1;
269 }
270
271 /*
272  * Called on a per-cpu basis
273  */
274 void
275 initclocks_pcpu(void)
276 {
277         struct globaldata *gd = mycpu;
278
279         crit_enter();
280         if (gd->gd_cpuid == 0) {
281             gd->gd_time_seconds = 1;
282             gd->gd_cpuclock_base = sys_cputimer->count();
283         } else {
284             /* XXX */
285             gd->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
286             gd->gd_cpuclock_base = globaldata_find(0)->gd_cpuclock_base;
287         }
288
289         systimer_intr_enable();
290
291 #ifdef DEVICE_POLLING
292         init_device_poll_pcpu(gd->gd_cpuid);
293 #endif
294
295 #ifdef IFPOLL_ENABLE
296         ifpoll_init_pcpu(gd->gd_cpuid);
297 #endif
298
299         /*
300          * Use a non-queued periodic systimer to prevent multiple ticks from
301          * building up if the sysclock jumps forward (8254 gets reset).  The
302          * sysclock will never jump backwards.  Our time sync is based on
303          * the actual sysclock, not the ticks count.
304          */
305         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_hardclock, hardclock, NULL, hz);
306         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_statclock, statclock, NULL, stathz);
307         /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
308         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_schedclock, schedclock, 
309                                 NULL, ESTCPUFREQ); 
310         crit_exit();
311 }
312
313 /*
314  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
315  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
316  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
317  * time of day.  This way the gd_* fields are guarenteed to represent
318  * a monotonically increasing 'uptime' value.
319  *
320  * When set_timeofday() is called from userland, the system call forces it
321  * onto cpu #0 since only cpu #0 can update basetime_index.
322  */
323 void
324 set_timeofday(struct timespec *ts)
325 {
326         struct timespec *nbt;
327         int ni;
328
329         /*
330          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
331          */
332         crit_enter();
333         ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
334         nbt = &basetime[ni];
335         nanouptime(nbt);
336         nbt->tv_sec = ts->tv_sec - nbt->tv_sec;
337         nbt->tv_nsec = ts->tv_nsec - nbt->tv_nsec;
338         if (nbt->tv_nsec < 0) {
339             nbt->tv_nsec += 1000000000;
340             --nbt->tv_sec;
341         }
342
343         /*
344          * Note that basetime diverges from boottime as the clock drift is
345          * compensated for, so we cannot do away with boottime.  When setting
346          * the absolute time of day the drift is 0 (for an instant) and we
347          * can simply assign boottime to basetime.  
348          *
349          * Note that nanouptime() is based on gd_time_seconds which is drift
350          * compensated up to a point (it is guarenteed to remain monotonically
351          * increasing).  gd_time_seconds is thus our best uptime guess and
352          * suitable for use in the boottime calculation.  It is already taken
353          * into account in the basetime calculation above.
354          */
355         boottime.tv_sec = nbt->tv_sec;
356         ntp_delta = 0;
357
358         /*
359          * We now have a new basetime, make sure all other cpus have it,
360          * then update the index.
361          */
362         cpu_sfence();
363         basetime_index = ni;
364
365         crit_exit();
366 }
367         
368 /*
369  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
370  * on cpu #0.
371  *
372  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
373  * manipulate objects owned by the current cpu.
374  */
375 static void
376 hardclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
377 {
378         sysclock_t cputicks;
379         struct proc *p;
380         struct globaldata *gd = mycpu;
381
382         /*
383          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
384          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
385          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
386          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
387          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
388          * stay in synch.
389          *
390          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
391          * to reverse index gd_cpuclock_base, but that it is possible for
392          * it to temporarily get behind in the seconds if something in the
393          * system locks interrupts for a long period of time.  Since periodic
394          * timers count events, though everything should resynch again
395          * immediately.
396          */
397         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
398         if (cputicks >= sys_cputimer->freq) {
399                 ++gd->gd_time_seconds;
400                 gd->gd_cpuclock_base += sys_cputimer->freq;
401         }
402
403         /*
404          * The system-wide ticks counter and NTP related timedelta/tickdelta
405          * adjustments only occur on cpu #0.  NTP adjustments are accomplished
406          * by updating basetime.
407          */
408         if (gd->gd_cpuid == 0) {
409             struct timespec *nbt;
410             struct timespec nts;
411             int leap;
412             int ni;
413
414             ++ticks;
415
416 #if 0
417             if (tco->tc_poll_pps) 
418                 tco->tc_poll_pps(tco);
419 #endif
420
421             /*
422              * Calculate the new basetime index.  We are in a critical section
423              * on cpu #0 and can safely play with basetime_index.  Start
424              * with the current basetime and then make adjustments.
425              */
426             ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
427             nbt = &basetime[ni];
428             *nbt = basetime[basetime_index];
429
430             /*
431              * Apply adjtime corrections.  (adjtime() API)
432              *
433              * adjtime() only runs on cpu #0 so our critical section is
434              * sufficient to access these variables.
435              */
436             if (ntp_delta != 0) {
437                 nbt->tv_nsec += ntp_tick_delta;
438                 ntp_delta -= ntp_tick_delta;
439                 if ((ntp_delta > 0 && ntp_delta < ntp_tick_delta) ||
440                     (ntp_delta < 0 && ntp_delta > ntp_tick_delta)) {
441                         ntp_tick_delta = ntp_delta;
442                 }
443             }
444
445             /*
446              * Apply permanent frequency corrections.  (sysctl API)
447              */
448             if (ntp_tick_permanent != 0) {
449                 ntp_tick_acc += ntp_tick_permanent;
450                 if (ntp_tick_acc >= (1LL << 32)) {
451                     nbt->tv_nsec += ntp_tick_acc >> 32;
452                     ntp_tick_acc -= (ntp_tick_acc >> 32) << 32;
453                 } else if (ntp_tick_acc <= -(1LL << 32)) {
454                     /* Negate ntp_tick_acc to avoid shifting the sign bit. */
455                     nbt->tv_nsec -= (-ntp_tick_acc) >> 32;
456                     ntp_tick_acc += ((-ntp_tick_acc) >> 32) << 32;
457                 }
458             }
459
460             if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
461                     nbt->tv_sec++;
462                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
463             } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
464                     nbt->tv_sec--;
465                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
466             }
467
468             /*
469              * Another per-tick compensation.  (for ntp_adjtime() API)
470              */
471             if (nsec_adj != 0) {
472                 nsec_acc += nsec_adj;
473                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
474                     nbt->tv_nsec += nsec_acc >> 32;
475                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
476                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
477                     nbt->tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
478                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
479                 }
480                 if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
481                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
482                     ++nbt->tv_sec;
483                 } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
484                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
485                     --nbt->tv_sec;
486                 }
487             }
488
489             /************************************************************
490              *                  LEAP SECOND CORRECTION                  *
491              ************************************************************
492              *
493              * Taking into account all the corrections made above, figure
494              * out the new real time.  If the seconds field has changed
495              * then apply any pending leap-second corrections.
496              */
497             getnanotime_nbt(nbt, &nts);
498
499             if (time_second != nts.tv_sec) {
500                 /*
501                  * Apply leap second (sysctl API).  Adjust nts for changes
502                  * so we do not have to call getnanotime_nbt again.
503                  */
504                 if (ntp_leap_second) {
505                     if (ntp_leap_second == nts.tv_sec) {
506                         if (ntp_leap_insert) {
507                             nbt->tv_sec++;
508                             nts.tv_sec++;
509                         } else {
510                             nbt->tv_sec--;
511                             nts.tv_sec--;
512                         }
513                         ntp_leap_second--;
514                     }
515                 }
516
517                 /*
518                  * Apply leap second (ntp_adjtime() API), calculate a new
519                  * nsec_adj field.  ntp_update_second() returns nsec_adj
520                  * as a per-second value but we need it as a per-tick value.
521                  */
522                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
523                 nsec_adj /= hz;
524                 nbt->tv_sec += leap;
525                 nts.tv_sec += leap;
526
527                 /*
528                  * Update the time_second 'approximate time' global.
529                  */
530                 time_second = nts.tv_sec;
531             }
532
533             /*
534              * Finally, our new basetime is ready to go live!
535              */
536             cpu_sfence();
537             basetime_index = ni;
538         }
539
540         /*
541          * lwkt thread scheduler fair queueing
542          */
543         lwkt_schedulerclock(curthread);
544
545         /*
546          * softticks are handled for all cpus
547          */
548         hardclock_softtick(gd);
549
550         /*
551          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.
552          *
553          * We must acquire the per-process token in order for ksignal()
554          * to be non-blocking.  For the moment this requires an AST fault,
555          * the ksignal() cannot be safely issued from this hard interrupt.
556          *
557          * XXX Even the trytoken here isn't right, and itimer operation in
558          *     a multi threaded environment is going to be weird at the
559          *     very least.
560          */
561         if ((p = curproc) != NULL && lwkt_trytoken(&p->p_token)) {
562                 crit_enter_hard();
563                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
564                     timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
565                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], ustick) == 0) {
566                         p->p_flags |= P_SIGVTALRM;
567                         need_user_resched();
568                 }
569                 if (timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
570                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_PROF], ustick) == 0) {
571                         p->p_flags |= P_SIGPROF;
572                         need_user_resched();
573                 }
574                 crit_exit_hard();
575                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
576         }
577         setdelayed();
578 }
579
580 /*
581  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
582  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
583  *
584  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
585  * manipulate objects owned by the current cpu.
586  *
587  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
588  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
589  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
590  * p->p_estcpu.
591  *
592  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
593  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
594  * interrupted.
595  */
596 static void
597 statclock(systimer_t info, int in_ipi, struct intrframe *frame)
598 {
599 #ifdef GPROF
600         struct gmonparam *g;
601         int i;
602 #endif
603         thread_t td;
604         struct proc *p;
605         int bump;
606         struct timeval tv;
607         struct timeval *stv;
608
609         /*
610          * How big was our timeslice relative to the last time?
611          */
612         microuptime(&tv);       /* mpsafe */
613         stv = &mycpu->gd_stattv;
614         if (stv->tv_sec == 0) {
615             bump = 1;
616         } else {
617             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
618                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
619             if (bump < 0)
620                 bump = 0;
621             if (bump > 1000000)
622                 bump = 1000000;
623         }
624         *stv = tv;
625
626         td = curthread;
627         p = td->td_proc;
628
629         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
630                 /*
631                  * Came from userland, handle user time and deal with
632                  * possible process.
633                  */
634                 if (p && (p->p_flags & P_PROFIL))
635                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
636                 td->td_uticks += bump;
637
638                 /*
639                  * Charge the time as appropriate
640                  */
641                 if (p && p->p_nice > NZERO)
642                         cpu_time.cp_nice += bump;
643                 else
644                         cpu_time.cp_user += bump;
645         } else {
646                 int intr_nest = mycpu->gd_intr_nesting_level;
647
648                 if (in_ipi) {
649                         /*
650                          * IPI processing code will bump gd_intr_nesting_level
651                          * up by one, which breaks following CLKF_INTR testing,
652                          * so we substract it by one here.
653                          */
654                         --intr_nest;
655                 }
656 #ifdef GPROF
657                 /*
658                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
659                  */
660                 g = &_gmonparam;
661                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
662                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
663                         if (i < g->textsize) {
664                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
665                                 g->kcount[i]++;
666                         }
667                 }
668 #endif
669
670 #define IS_INTR_RUNNING ((frame && CLKF_INTR(intr_nest)) || CLKF_INTR_TD(td))
671
672                 /*
673                  * Came from kernel mode, so we were:
674                  * - handling an interrupt,
675                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
676                  *   user process, or
677                  * - spinning in the idle loop.
678                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
679                  * Note that we charge interrupts to the current process,
680                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
681                  * so that we know how much of its real time was spent
682                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
683                  *
684                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame 
685                  * can occur if ipi processing is done from a crit_exit().
686                  */
687                 if (IS_INTR_RUNNING)
688                         td->td_iticks += bump;
689                 else
690                         td->td_sticks += bump;
691
692                 if (IS_INTR_RUNNING) {
693 #ifdef DEBUG_PCTRACK
694                         if (frame)
695                                 do_pctrack(frame, PCTRACK_INT);
696 #endif
697                         cpu_time.cp_intr += bump;
698                 } else {
699                         if (td == &mycpu->gd_idlethread) {
700                                 cpu_time.cp_idle += bump;
701                         } else {
702 #ifdef DEBUG_PCTRACK
703                                 if (frame)
704                                         do_pctrack(frame, PCTRACK_SYS);
705 #endif
706                                 cpu_time.cp_sys += bump;
707                         }
708                 }
709
710 #undef IS_INTR_RUNNING
711         }
712 }
713
714 #ifdef DEBUG_PCTRACK
715 /*
716  * Sample the PC when in the kernel or in an interrupt.  User code can
717  * retrieve the information and generate a histogram or other output.
718  */
719
720 static void
721 do_pctrack(struct intrframe *frame, int which)
722 {
723         struct kinfo_pctrack *pctrack;
724
725         pctrack = &cputime_pctrack[mycpu->gd_cpuid][which];
726         pctrack->pc_array[pctrack->pc_index & PCTRACK_ARYMASK] = 
727                 (void *)CLKF_PC(frame);
728         ++pctrack->pc_index;
729 }
730
731 static int
732 sysctl_pctrack(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
733 {
734         struct kinfo_pcheader head;
735         int error;
736         int cpu;
737         int ntrack;
738
739         head.pc_ntrack = PCTRACK_SIZE;
740         head.pc_arysize = PCTRACK_ARYSIZE;
741
742         if ((error = SYSCTL_OUT(req, &head, sizeof(head))) != 0)
743                 return (error);
744
745         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
746                 for (ntrack = 0; ntrack < PCTRACK_SIZE; ++ntrack) {
747                         error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_pctrack[cpu][ntrack],
748                                            sizeof(struct kinfo_pctrack));
749                         if (error)
750                                 break;
751                 }
752                 if (error)
753                         break;
754         }
755         return (error);
756 }
757 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, pctrack, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
758         sysctl_pctrack, "S,kinfo_pcheader", "CPU PC tracking");
759
760 #endif
761
762 /*
763  * The scheduler clock typically runs at a 50Hz rate.  NOTE! systimer,
764  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
765  * but that's about it.
766  *
767  * Each cpu has its own scheduler clock.
768  */
769 static void
770 schedclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
771 {
772         struct lwp *lp;
773         struct rusage *ru;
774         struct vmspace *vm;
775         long rss;
776
777         if ((lp = lwkt_preempted_proc()) != NULL) {
778                 /*
779                  * Account for cpu time used and hit the scheduler.  Note
780                  * that this call MUST BE MP SAFE, and the BGL IS NOT HELD
781                  * HERE.
782                  */
783                 ++lp->lwp_cpticks;
784                 lp->lwp_proc->p_usched->schedulerclock(lp, info->periodic,
785                                                        info->time);
786         }
787         if ((lp = curthread->td_lwp) != NULL) {
788                 /*
789                  * Update resource usage integrals and maximums.
790                  */
791                 if ((ru = &lp->lwp_proc->p_ru) &&
792                     (vm = lp->lwp_proc->p_vmspace) != NULL) {
793                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
794                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
795                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
796                         if (lwkt_trytoken(&vm->vm_map.token)) {
797                                 rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
798                                 if (ru->ru_maxrss < rss)
799                                         ru->ru_maxrss = rss;
800                                 lwkt_reltoken(&vm->vm_map.token);
801                         }
802                 }
803         }
804         /* Increment the global sched_ticks */
805         if (mycpu->gd_cpuid == 0)
806                 ++sched_ticks;
807 }
808
809 /*
810  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The 
811  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
812  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
813  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
814  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
815  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
816  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
817  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
818  *
819  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
820  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
821  * the unsigned long maximum.
822  *
823  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
824  * 10ms ticks is 248 days.
825  */
826 int
827 tvtohz_high(struct timeval *tv)
828 {
829         int ticks;
830         long sec, usec;
831
832         sec = tv->tv_sec;
833         usec = tv->tv_usec;
834         if (usec < 0) {
835                 sec--;
836                 usec += 1000000;
837         }
838         if (sec < 0) {
839 #ifdef DIAGNOSTIC
840                 if (usec > 0) {
841                         sec++;
842                         usec -= 1000000;
843                 }
844                 kprintf("tvtohz_high: negative time difference "
845                         "%ld sec %ld usec\n",
846                         sec, usec);
847 #endif
848                 ticks = 1;
849         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
850                 ticks = (int)(sec * hz + 
851                             ((u_long)usec + (ustick - 1)) / ustick) + 1;
852         } else {
853                 ticks = INT_MAX;
854         }
855         return (ticks);
856 }
857
858 int
859 tstohz_high(struct timespec *ts)
860 {
861         int ticks;
862         long sec, nsec;
863
864         sec = ts->tv_sec;
865         nsec = ts->tv_nsec;
866         if (nsec < 0) {
867                 sec--;
868                 nsec += 1000000000;
869         }
870         if (sec < 0) {
871 #ifdef DIAGNOSTIC
872                 if (nsec > 0) {
873                         sec++;
874                         nsec -= 1000000000;
875                 }
876                 kprintf("tstohz_high: negative time difference "
877                         "%ld sec %ld nsec\n",
878                         sec, nsec);
879 #endif
880                 ticks = 1;
881         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
882                 ticks = (int)(sec * hz +
883                             ((u_long)nsec + (nstick - 1)) / nstick) + 1;
884         } else {
885                 ticks = INT_MAX;
886         }
887         return (ticks);
888 }
889
890
891 /*
892  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
893  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
894  * of ticks will not result in a late return.
895  *
896  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
897  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
898  * 1 tick.
899  *
900  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
901  * 10ms ticks is 248 days.
902  */
903 int
904 tvtohz_low(struct timeval *tv)
905 {
906         int ticks;
907         long sec;
908
909         sec = tv->tv_sec;
910         if (sec <= INT_MAX / hz)
911                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / ustick);
912         else
913                 ticks = INT_MAX;
914         return (ticks);
915 }
916
917 int
918 tstohz_low(struct timespec *ts)
919 {
920         int ticks;
921         long sec;
922
923         sec = ts->tv_sec;
924         if (sec <= INT_MAX / hz)
925                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)ts->tv_nsec / nstick);
926         else
927                 ticks = INT_MAX;
928         return (ticks);
929 }
930
931 /*
932  * Start profiling on a process.
933  *
934  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
935  * keeps the profile clock running constantly.
936  */
937 void
938 startprofclock(struct proc *p)
939 {
940         if ((p->p_flags & P_PROFIL) == 0) {
941                 p->p_flags |= P_PROFIL;
942 #if 0   /* XXX */
943                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
944                         crit_enter();
945                         psdiv = psratio;
946                         setstatclockrate(profhz);
947                         crit_exit();
948                 }
949 #endif
950         }
951 }
952
953 /*
954  * Stop profiling on a process.
955  *
956  * caller must hold p->p_token
957  */
958 void
959 stopprofclock(struct proc *p)
960 {
961         if (p->p_flags & P_PROFIL) {
962                 p->p_flags &= ~P_PROFIL;
963 #if 0   /* XXX */
964                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
965                         crit_enter();
966                         psdiv = 1;
967                         setstatclockrate(stathz);
968                         crit_exit();
969                 }
970 #endif
971         }
972 }
973
974 /*
975  * Return information about system clocks.
976  */
977 static int
978 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
979 {
980         struct kinfo_clockinfo clkinfo;
981         /*
982          * Construct clockinfo structure.
983          */
984         clkinfo.ci_hz = hz;
985         clkinfo.ci_tick = ustick;
986         clkinfo.ci_tickadj = ntp_default_tick_delta / 1000;
987         clkinfo.ci_profhz = profhz;
988         clkinfo.ci_stathz = stathz ? stathz : hz;
989         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
990 }
991
992 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
993         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
994
995 /*
996  * We have eight functions for looking at the clock, four for
997  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
998  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
999  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
1000  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
1001  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
1002  * time relative to system boot, these are well suited for time
1003  * interval measurements.
1004  *
1005  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
1006  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
1007  * check on the seconds field changing out from under us.
1008  *
1009  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
1010  * it is possible for the calculated delta to occassionally exceed
1011  * sys_cputimer->freq.  If this occurs the sys_cputimer->freq64_nsec
1012  * multiplication can easily overflow, so we deal with the case.  For
1013  * uniformity we deal with the case in the usec case too.
1014  *
1015  * All the [get][micro,nano][time,uptime]() routines are MPSAFE.
1016  */
1017 void
1018 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
1019 {
1020         struct globaldata *gd = mycpu;
1021         sysclock_t delta;
1022
1023         do {
1024                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1025                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1026         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1027
1028         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1029                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1030                 delta %= sys_cputimer->freq;
1031         }
1032         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1033         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1034                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1035                 ++tvp->tv_sec;
1036         }
1037 }
1038
1039 void
1040 getnanouptime(struct timespec *tsp)
1041 {
1042         struct globaldata *gd = mycpu;
1043         sysclock_t delta;
1044
1045         do {
1046                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1047                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1048         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1049
1050         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1051                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1052                 delta %= sys_cputimer->freq;
1053         }
1054         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1055 }
1056
1057 void
1058 microuptime(struct timeval *tvp)
1059 {
1060         struct globaldata *gd = mycpu;
1061         sysclock_t delta;
1062
1063         do {
1064                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1065                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1066         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1067
1068         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1069                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1070                 delta %= sys_cputimer->freq;
1071         }
1072         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1073 }
1074
1075 void
1076 nanouptime(struct timespec *tsp)
1077 {
1078         struct globaldata *gd = mycpu;
1079         sysclock_t delta;
1080
1081         do {
1082                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1083                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1084         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1085
1086         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1087                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1088                 delta %= sys_cputimer->freq;
1089         }
1090         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * realtime routines
1095  */
1096 void
1097 getmicrotime(struct timeval *tvp)
1098 {
1099         struct globaldata *gd = mycpu;
1100         struct timespec *bt;
1101         sysclock_t delta;
1102
1103         do {
1104                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1105                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1106         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1107
1108         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1109                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1110                 delta %= sys_cputimer->freq;
1111         }
1112         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1113
1114         bt = &basetime[basetime_index];
1115         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1116         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1117         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1118                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1119                 ++tvp->tv_sec;
1120         }
1121 }
1122
1123 void
1124 getnanotime(struct timespec *tsp)
1125 {
1126         struct globaldata *gd = mycpu;
1127         struct timespec *bt;
1128         sysclock_t delta;
1129
1130         do {
1131                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1132                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1133         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1134
1135         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1136                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1137                 delta %= sys_cputimer->freq;
1138         }
1139         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1140
1141         bt = &basetime[basetime_index];
1142         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1143         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1144         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1145                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1146                 ++tsp->tv_sec;
1147         }
1148 }
1149
1150 static void
1151 getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp)
1152 {
1153         struct globaldata *gd = mycpu;
1154         sysclock_t delta;
1155
1156         do {
1157                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1158                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1159         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1160
1161         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1162                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1163                 delta %= sys_cputimer->freq;
1164         }
1165         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1166
1167         tsp->tv_sec += nbt->tv_sec;
1168         tsp->tv_nsec += nbt->tv_nsec;
1169         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1170                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1171                 ++tsp->tv_sec;
1172         }
1173 }
1174
1175
1176 void
1177 microtime(struct timeval *tvp)
1178 {
1179         struct globaldata *gd = mycpu;
1180         struct timespec *bt;
1181         sysclock_t delta;
1182
1183         do {
1184                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1185                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1186         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1187
1188         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1189                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1190                 delta %= sys_cputimer->freq;
1191         }
1192         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1193
1194         bt = &basetime[basetime_index];
1195         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1196         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1197         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1198                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1199                 ++tvp->tv_sec;
1200         }
1201 }
1202
1203 void
1204 nanotime(struct timespec *tsp)
1205 {
1206         struct globaldata *gd = mycpu;
1207         struct timespec *bt;
1208         sysclock_t delta;
1209
1210         do {
1211                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1212                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1213         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1214
1215         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1216                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1217                 delta %= sys_cputimer->freq;
1218         }
1219         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1220
1221         bt = &basetime[basetime_index];
1222         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1223         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1224         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1225                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1226                 ++tsp->tv_sec;
1227         }
1228 }
1229
1230 /*
1231  * note: this is not exactly synchronized with real time.  To do that we
1232  * would have to do what microtime does and check for a nanoseconds overflow.
1233  */
1234 time_t
1235 get_approximate_time_t(void)
1236 {
1237         struct globaldata *gd = mycpu;
1238         struct timespec *bt;
1239
1240         bt = &basetime[basetime_index];
1241         return(gd->gd_time_seconds + bt->tv_sec);
1242 }
1243
1244 int
1245 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
1246 {
1247         pps_params_t *app;
1248         struct pps_fetch_args *fapi;
1249 #ifdef PPS_SYNC
1250         struct pps_kcbind_args *kapi;
1251 #endif
1252
1253         switch (cmd) {
1254         case PPS_IOC_CREATE:
1255                 return (0);
1256         case PPS_IOC_DESTROY:
1257                 return (0);
1258         case PPS_IOC_SETPARAMS:
1259                 app = (pps_params_t *)data;
1260                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
1261                         return (EINVAL);
1262                 pps->ppsparam = *app;         
1263                 return (0);
1264         case PPS_IOC_GETPARAMS:
1265                 app = (pps_params_t *)data;
1266                 *app = pps->ppsparam;
1267                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
1268                 return (0);
1269         case PPS_IOC_GETCAP:
1270                 *(int*)data = pps->ppscap;
1271                 return (0);
1272         case PPS_IOC_FETCH:
1273                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
1274                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1275                         return (EINVAL);
1276                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
1277                         return (EOPNOTSUPP);
1278                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;         
1279                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
1280                 return (0);
1281         case PPS_IOC_KCBIND:
1282 #ifdef PPS_SYNC
1283                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
1284                 /* XXX Only root should be able to do this */
1285                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1286                         return (EINVAL);
1287                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
1288                         return (EINVAL);
1289                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
1290                         return (EINVAL);
1291                 pps->kcmode = kapi->edge;
1292                 return (0);
1293 #else
1294                 return (EOPNOTSUPP);
1295 #endif
1296         default:
1297                 return (ENOTTY);
1298         }
1299 }
1300
1301 void
1302 pps_init(struct pps_state *pps)
1303 {
1304         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
1305         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
1306                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
1307         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
1308                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
1309 }
1310
1311 void
1312 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
1313 {
1314         struct globaldata *gd;
1315         struct timespec *tsp;
1316         struct timespec *osp;
1317         struct timespec *bt;
1318         struct timespec ts;
1319         sysclock_t *pcount;
1320 #ifdef PPS_SYNC
1321         sysclock_t tcount;
1322 #endif
1323         sysclock_t delta;
1324         pps_seq_t *pseq;
1325         int foff;
1326         int fhard;
1327
1328         gd = mycpu;
1329
1330         /* Things would be easier with arrays... */
1331         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
1332                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
1333                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
1334                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
1335                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
1336                 pcount = &pps->ppscount[0];
1337                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
1338         } else {
1339                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
1340                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
1341                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
1342                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
1343                 pcount = &pps->ppscount[1];
1344                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
1345         }
1346
1347         /* Nothing really happened */
1348         if (*pcount == count)
1349                 return;
1350
1351         *pcount = count;
1352
1353         do {
1354                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1355                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
1356         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1357
1358         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1359                 ts.tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1360                 delta %= sys_cputimer->freq;
1361         }
1362         ts.tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1363         bt = &basetime[basetime_index];
1364         ts.tv_sec += bt->tv_sec;
1365         ts.tv_nsec += bt->tv_nsec;
1366         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
1367                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
1368                 ++ts.tv_sec;
1369         }
1370
1371         (*pseq)++;
1372         *tsp = ts;
1373
1374         if (foff) {
1375                 timespecadd(tsp, osp);
1376                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
1377                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
1378                         tsp->tv_sec -= 1;
1379                 }
1380         }
1381 #ifdef PPS_SYNC
1382         if (fhard) {
1383                 /* magic, at its best... */
1384                 tcount = count - pps->ppscount[2];
1385                 pps->ppscount[2] = count;
1386                 if (tcount >= sys_cputimer->freq) {
1387                         delta = (1000000000 * (tcount / sys_cputimer->freq) +
1388                                  sys_cputimer->freq64_nsec * 
1389                                  (tcount % sys_cputimer->freq)) >> 32;
1390                 } else {
1391                         delta = (sys_cputimer->freq64_nsec * tcount) >> 32;
1392                 }
1393                 hardpps(tsp, delta);
1394         }
1395 #endif
1396 }
1397
1398 /*
1399  * Return the tsc target value for a delay of (ns).
1400  *
1401  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1402  */
1403 int64_t
1404 tsc_get_target(int ns)
1405 {
1406 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1407         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1408                 return (rdtsc() + tsc_frequency * ns / (int64_t)1000000000);
1409         }
1410 #endif
1411         return(-1);
1412 }
1413
1414 /*
1415  * Compare the tsc against the passed target
1416  *
1417  * Returns +1 if the target has been reached
1418  * Returns  0 if the target has not yet been reached
1419  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1420  *
1421  * Typical use:         while (tsc_test_target(target) == 0) { ...poll... }
1422  */
1423 int
1424 tsc_test_target(int64_t target)
1425 {
1426 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1427         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1428                 if ((int64_t)(target - rdtsc()) <= 0)
1429                         return(1);
1430                 return(0);
1431         }
1432 #endif
1433         return(-1);
1434 }
1435
1436 /*
1437  * Delay the specified number of nanoseconds using the tsc.  This function
1438  * returns immediately if the TSC is not supported.  At least one cpu_pause()
1439  * will be issued.
1440  */
1441 void
1442 tsc_delay(int ns)
1443 {
1444         int64_t clk;
1445
1446         clk = tsc_get_target(ns);
1447         cpu_pause();
1448         while (tsc_test_target(clk) == 0)
1449                 cpu_pause();
1450 }