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