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                 usched_schedulerclock(lp, info->periodic, info->time);
 785         } else {
 786                 usched_schedulerclock(NULL, info->periodic, info->time);
 787         }
 788         if ((lp = curthread->td_lwp) != NULL) {
 789                 /*
 790                  * Update resource usage integrals and maximums.
 791                  */
 792                 if ((ru = &lp->lwp_proc->p_ru) &&
 793                     (vm = lp->lwp_proc->p_vmspace) != NULL) {
 794                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 795                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 796                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 797                         if (lwkt_trytoken(&vm->vm_map.token)) {
 798                                 rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 799                                 if (ru->ru_maxrss < rss)
 800                                         ru->ru_maxrss = rss;
 801                                 lwkt_reltoken(&vm->vm_map.token);
 802                         }
 803                 }
 804         }
 805         /* Increment the global sched_ticks */
 806         if (mycpu->gd_cpuid == 0)
 807                 ++sched_ticks;
 808 }
 809
 810 /*
 811  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 812  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 813  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
 814  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 815  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 816  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 817  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 818  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 819  *
 820  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 821  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 822  * the unsigned long maximum.
 823  *
 824  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 825  * 10ms ticks is 248 days.
 826  */
 827 int
 828 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 829 {
 830         int ticks;
 831         long sec, usec;
 832
 833         sec = tv->tv_sec;
 834         usec = tv->tv_usec;
 835         if (usec < 0) {
 836                 sec--;
 837                 usec += 1000000;
 838         }
 839         if (sec < 0) {
 840 #ifdef DIAGNOSTIC
 841                 if (usec > 0) {
 842                         sec++;
 843                         usec -= 1000000;
 844                 }
 845                 kprintf("tvtohz_high: negative time difference "
 846                         "%ld sec %ld usec\n",
 847                         sec, usec);
 848 #endif
 849                 ticks = 1;
 850         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 851                 ticks = (int)(sec * hz +
 852                             ((u_long)usec + (ustick - 1)) / ustick) + 1;
 853         } else {
 854                 ticks = INT_MAX;
 855         }
 856         return (ticks);
 857 }
 858
 859 int
 860 tstohz_high(struct timespec *ts)
 861 {
 862         int ticks;
 863         long sec, nsec;
 864
 865         sec = ts->tv_sec;
 866         nsec = ts->tv_nsec;
 867         if (nsec < 0) {
 868                 sec--;
 869                 nsec += 1000000000;
 870         }
 871         if (sec < 0) {
 872 #ifdef DIAGNOSTIC
 873                 if (nsec > 0) {
 874                         sec++;
 875                         nsec -= 1000000000;
 876                 }
 877                 kprintf("tstohz_high: negative time difference "
 878                         "%ld sec %ld nsec\n",
 879                         sec, nsec);
 880 #endif
 881                 ticks = 1;
 882         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 883                 ticks = (int)(sec * hz +
 884                             ((u_long)nsec + (nstick - 1)) / nstick) + 1;
 885         } else {
 886                 ticks = INT_MAX;
 887         }
 888         return (ticks);
 889 }
 890
 891
 892 /*
 893  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 894  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 895  * of ticks will not result in a late return.
 896  *
 897  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 898  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 899  * 1 tick.
 900  *
 901  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 902  * 10ms ticks is 248 days.
 903  */
 904 int
 905 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 906 {
 907         int ticks;
 908         long sec;
 909
 910         sec = tv->tv_sec;
 911         if (sec <= INT_MAX / hz)
 912                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / ustick);
 913         else
 914                 ticks = INT_MAX;
 915         return (ticks);
 916 }
 917
 918 int
 919 tstohz_low(struct timespec *ts)
 920 {
 921         int ticks;
 922         long sec;
 923
 924         sec = ts->tv_sec;
 925         if (sec <= INT_MAX / hz)
 926                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)ts->tv_nsec / nstick);
 927         else
 928                 ticks = INT_MAX;
 929         return (ticks);
 930 }
 931
 932 /*
 933  * Start profiling on a process.
 934  *
 935  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 936  * keeps the profile clock running constantly.
 937  */
 938 void
 939 startprofclock(struct proc *p)
 940 {
 941         if ((p->p_flags & P_PROFIL) == 0) {
 942                 p->p_flags |= P_PROFIL;
 943 #if 0   /* XXX */
 944                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
 945                         crit_enter();
 946                         psdiv = psratio;
 947                         setstatclockrate(profhz);
 948                         crit_exit();
 949                 }
 950 #endif
 951         }
 952 }
 953
 954 /*
 955  * Stop profiling on a process.
 956  *
 957  * caller must hold p->p_token
 958  */
 959 void
 960 stopprofclock(struct proc *p)
 961 {
 962         if (p->p_flags & P_PROFIL) {
 963                 p->p_flags &= ~P_PROFIL;
 964 #if 0   /* XXX */
 965                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
 966                         crit_enter();
 967                         psdiv = 1;
 968                         setstatclockrate(stathz);
 969                         crit_exit();
 970                 }
 971 #endif
 972         }
 973 }
 974
 975 /*
 976  * Return information about system clocks.
 977  */
 978 static int
 979 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 980 {
 981         struct kinfo_clockinfo clkinfo;
 982         /*
 983          * Construct clockinfo structure.
 984          */
 985         clkinfo.ci_hz = hz;
 986         clkinfo.ci_tick = ustick;
 987         clkinfo.ci_tickadj = ntp_default_tick_delta / 1000;
 988         clkinfo.ci_profhz = profhz;
 989         clkinfo.ci_stathz = stathz ? stathz : hz;
 990         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 991 }
 992
 993 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
 994         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
 995
 996 /*
 997  * We have eight functions for looking at the clock, four for
 998  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
 999  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
1000  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
1001  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
1002  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
1003  * time relative to system boot, these are well suited for time
1004  * interval measurements.
1005  *
1006  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
1007  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
1008  * check on the seconds field changing out from under us.
1009  *
1010  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
1011  * it is possible for the calculated delta to occassionally exceed
1012  * sys_cputimer->freq.  If this occurs the sys_cputimer->freq64_nsec
1013  * multiplication can easily overflow, so we deal with the case.  For
1014  * uniformity we deal with the case in the usec case too.
1015  *
1016  * All the [get][micro,nano][time,uptime]() routines are MPSAFE.
1017  */
1018 void
1019 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
1020 {
1021         struct globaldata *gd = mycpu;
1022         sysclock_t delta;
1023
1024         do {
1025                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1026                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1027         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1028
1029         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1030                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1031                 delta %= sys_cputimer->freq;
1032         }
1033         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1034         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1035                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1036                 ++tvp->tv_sec;
1037         }
1038 }
1039
1040 void
1041 getnanouptime(struct timespec *tsp)
1042 {
1043         struct globaldata *gd = mycpu;
1044         sysclock_t delta;
1045
1046         do {
1047                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1048                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1049         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1050
1051         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1052                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1053                 delta %= sys_cputimer->freq;
1054         }
1055         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1056 }
1057
1058 void
1059 microuptime(struct timeval *tvp)
1060 {
1061         struct globaldata *gd = mycpu;
1062         sysclock_t delta;
1063
1064         do {
1065                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1066                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1067         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1068
1069         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1070                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1071                 delta %= sys_cputimer->freq;
1072         }
1073         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1074 }
1075
1076 void
1077 nanouptime(struct timespec *tsp)
1078 {
1079         struct globaldata *gd = mycpu;
1080         sysclock_t delta;
1081
1082         do {
1083                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1084                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1085         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1086
1087         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1088                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1089                 delta %= sys_cputimer->freq;
1090         }
1091         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1092 }
1093
1094 /*
1095  * realtime routines
1096  */
1097 void
1098 getmicrotime(struct timeval *tvp)
1099 {
1100         struct globaldata *gd = mycpu;
1101         struct timespec *bt;
1102         sysclock_t delta;
1103
1104         do {
1105                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1106                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1107         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1108
1109         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1110                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1111                 delta %= sys_cputimer->freq;
1112         }
1113         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1114
1115         bt = &basetime[basetime_index];
1116         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1117         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1118         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1119                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1120                 ++tvp->tv_sec;
1121         }
1122 }
1123
1124 void
1125 getnanotime(struct timespec *tsp)
1126 {
1127         struct globaldata *gd = mycpu;
1128         struct timespec *bt;
1129         sysclock_t delta;
1130
1131         do {
1132                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1133                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1134         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1135
1136         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1137                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1138                 delta %= sys_cputimer->freq;
1139         }
1140         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1141
1142         bt = &basetime[basetime_index];
1143         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1144         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1145         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1146                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1147                 ++tsp->tv_sec;
1148         }
1149 }
1150
1151 static void
1152 getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp)
1153 {
1154         struct globaldata *gd = mycpu;
1155         sysclock_t delta;
1156
1157         do {
1158                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1159                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1160         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1161
1162         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1163                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1164                 delta %= sys_cputimer->freq;
1165         }
1166         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1167
1168         tsp->tv_sec += nbt->tv_sec;
1169         tsp->tv_nsec += nbt->tv_nsec;
1170         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1171                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1172                 ++tsp->tv_sec;
1173         }
1174 }
1175
1176
1177 void
1178 microtime(struct timeval *tvp)
1179 {
1180         struct globaldata *gd = mycpu;
1181         struct timespec *bt;
1182         sysclock_t delta;
1183
1184         do {
1185                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1186                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1187         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1188
1189         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1190                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1191                 delta %= sys_cputimer->freq;
1192         }
1193         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1194
1195         bt = &basetime[basetime_index];
1196         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1197         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1198         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1199                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1200                 ++tvp->tv_sec;
1201         }
1202 }
1203
1204 void
1205 nanotime(struct timespec *tsp)
1206 {
1207         struct globaldata *gd = mycpu;
1208         struct timespec *bt;
1209         sysclock_t delta;
1210
1211         do {
1212                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1213                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1214         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1215
1216         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1217                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1218                 delta %= sys_cputimer->freq;
1219         }
1220         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1221
1222         bt = &basetime[basetime_index];
1223         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1224         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1225         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1226                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1227                 ++tsp->tv_sec;
1228         }
1229 }
1230
1231 /*
1232  * note: this is not exactly synchronized with real time.  To do that we
1233  * would have to do what microtime does and check for a nanoseconds overflow.
1234  */
1235 time_t
1236 get_approximate_time_t(void)
1237 {
1238         struct globaldata *gd = mycpu;
1239         struct timespec *bt;
1240
1241         bt = &basetime[basetime_index];
1242         return(gd->gd_time_seconds + bt->tv_sec);
1243 }
1244
1245 int
1246 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
1247 {
1248         pps_params_t *app;
1249         struct pps_fetch_args *fapi;
1250 #ifdef PPS_SYNC
1251         struct pps_kcbind_args *kapi;
1252 #endif
1253
1254         switch (cmd) {
1255         case PPS_IOC_CREATE:
1256                 return (0);
1257         case PPS_IOC_DESTROY:
1258                 return (0);
1259         case PPS_IOC_SETPARAMS:
1260                 app = (pps_params_t *)data;
1261                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
1262                         return (EINVAL);
1263                 pps->ppsparam = *app;
1264                 return (0);
1265         case PPS_IOC_GETPARAMS:
1266                 app = (pps_params_t *)data;
1267                 *app = pps->ppsparam;
1268                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
1269                 return (0);
1270         case PPS_IOC_GETCAP:
1271                 *(int*)data = pps->ppscap;
1272                 return (0);
1273         case PPS_IOC_FETCH:
1274                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
1275                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1276                         return (EINVAL);
1277                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
1278                         return (EOPNOTSUPP);
1279                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
1280                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
1281                 return (0);
1282         case PPS_IOC_KCBIND:
1283 #ifdef PPS_SYNC
1284                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
1285                 /* XXX Only root should be able to do this */
1286                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1287                         return (EINVAL);
1288                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
1289                         return (EINVAL);
1290                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
1291                         return (EINVAL);
1292                 pps->kcmode = kapi->edge;
1293                 return (0);
1294 #else
1295                 return (EOPNOTSUPP);
1296 #endif
1297         default:
1298                 return (ENOTTY);
1299         }
1300 }
1301
1302 void
1303 pps_init(struct pps_state *pps)
1304 {
1305         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
1306         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
1307                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
1308         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
1309                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
1310 }
1311
1312 void
1313 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
1314 {
1315         struct globaldata *gd;
1316         struct timespec *tsp;
1317         struct timespec *osp;
1318         struct timespec *bt;
1319         struct timespec ts;
1320         sysclock_t *pcount;
1321 #ifdef PPS_SYNC
1322         sysclock_t tcount;
1323 #endif
1324         sysclock_t delta;
1325         pps_seq_t *pseq;
1326         int foff;
1327         int fhard;
1328
1329         gd = mycpu;
1330
1331         /* Things would be easier with arrays... */
1332         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
1333                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
1334                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
1335                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
1336                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
1337                 pcount = &pps->ppscount[0];
1338                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
1339         } else {
1340                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
1341                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
1342                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
1343                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
1344                 pcount = &pps->ppscount[1];
1345                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
1346         }
1347
1348         /* Nothing really happened */
1349         if (*pcount == count)
1350                 return;
1351
1352         *pcount = count;
1353
1354         do {
1355                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1356                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
1357         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1358
1359         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1360                 ts.tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1361                 delta %= sys_cputimer->freq;
1362         }
1363         ts.tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1364         bt = &basetime[basetime_index];
1365         ts.tv_sec += bt->tv_sec;
1366         ts.tv_nsec += bt->tv_nsec;
1367         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
1368                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
1369                 ++ts.tv_sec;
1370         }
1371
1372         (*pseq)++;
1373         *tsp = ts;
1374
1375         if (foff) {
1376                 timespecadd(tsp, osp);
1377                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
1378                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
1379                         tsp->tv_sec -= 1;
1380                 }
1381         }
1382 #ifdef PPS_SYNC
1383         if (fhard) {
1384                 /* magic, at its best... */
1385                 tcount = count - pps->ppscount[2];
1386                 pps->ppscount[2] = count;
1387                 if (tcount >= sys_cputimer->freq) {
1388                         delta = (1000000000 * (tcount / sys_cputimer->freq) +
1389                                  sys_cputimer->freq64_nsec *
1390                                  (tcount % sys_cputimer->freq)) >> 32;
1391                 } else {
1392                         delta = (sys_cputimer->freq64_nsec * tcount) >> 32;
1393                 }
1394                 hardpps(tsp, delta);
1395         }
1396 #endif
1397 }
1398
1399 /*
1400  * Return the tsc target value for a delay of (ns).
1401  *
1402  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1403  */
1404 int64_t
1405 tsc_get_target(int ns)
1406 {
1407 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1408         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1409                 return (rdtsc() + tsc_frequency * ns / (int64_t)1000000000);
1410         }
1411 #endif
1412         return(-1);
1413 }
1414
1415 /*
1416  * Compare the tsc against the passed target
1417  *
1418  * Returns +1 if the target has been reached
1419  * Returns  0 if the target has not yet been reached
1420  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1421  *
1422  * Typical use:         while (tsc_test_target(target) == 0) { ...poll... }
1423  */
1424 int
1425 tsc_test_target(int64_t target)
1426 {
1427 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1428         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1429                 if ((int64_t)(target - rdtsc()) <= 0)
1430                         return(1);
1431                 return(0);
1432         }
1433 #endif
1434         return(-1);
1435 }
1436
1437 /*
1438  * Delay the specified number of nanoseconds using the tsc.  This function
1439  * returns immediately if the TSC is not supported.  At least one cpu_pause()
1440  * will be issued.
1441  */
1442 void
1443 tsc_delay(int ns)
1444 {
1445         int64_t clk;
1446
1447         clk = tsc_get_target(ns);
1448         cpu_pause();
1449         while (tsc_test_target(clk) == 0)
1450                 cpu_pause();
1451 }