sys/kern/kern_clock.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2004, Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
   3  * Copyright (c) 1997, 1998 Poul-Henning Kamp <phk@FreeBSD.org>
   4  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   7  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   8  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   9  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
  10  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  20  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  21  *    must display the following acknowledgement:
  22  *      This product includes software developed by the University of
  23  *      California, Berkeley and its contributors.
  24  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  25  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  26  *    without specific prior written permission.
  27  *
  28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  29  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  30  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  31  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  32  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  33  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  34  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  35  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  36  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  37  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  38  * SUCH DAMAGE.
  39  *
  40  *      @(#)kern_clock.c        8.5 (Berkeley) 1/21/94
  41  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.105.2.10 2002/10/17 13:19:40 maxim Exp $
  42  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.15 2004/01/30 05:42:17 dillon Exp $
  43  */
  44
  45 #include "opt_ntp.h"
  46
  47 #include <sys/param.h>
  48 #include <sys/systm.h>
  49 #include <sys/dkstat.h>
  50 #include <sys/callout.h>
  51 #include <sys/kernel.h>
  52 #include <sys/proc.h>
  53 #include <sys/malloc.h>
  54 #include <sys/resourcevar.h>
  55 #include <sys/signalvar.h>
  56 #include <sys/timex.h>
  57 #include <sys/timepps.h>
  58 #include <vm/vm.h>
  59 #include <sys/lock.h>
  60 #include <vm/pmap.h>
  61 #include <vm/vm_map.h>
  62 #include <sys/sysctl.h>
  63 #include <sys/thread2.h>
  64
  65 #include <machine/cpu.h>
  66 #include <machine/limits.h>
  67 #include <machine/smp.h>
  68
  69 #ifdef GPROF
  70 #include <sys/gmon.h>
  71 #endif
  72
  73 #ifdef DEVICE_POLLING
  74 extern void init_device_poll(void);
  75 extern void hardclock_device_poll(void);
  76 #endif /* DEVICE_POLLING */
  77
  78 static void initclocks (void *dummy);
  79 SYSINIT(clocks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL)
  80
  81 /*
  82  * Some of these don't belong here, but it's easiest to concentrate them.
  83  * Note that cp_time[] counts in microseconds, but most userland programs
  84  * just compare relative times against the total by delta.
  85  */
  86 long cp_time[CPUSTATES];
  87
  88 SYSCTL_OPAQUE(_kern, OID_AUTO, cp_time, CTLFLAG_RD, &cp_time, sizeof(cp_time),
  89     "LU", "CPU time statistics");
  90
  91 long tk_cancc;
  92 long tk_nin;
  93 long tk_nout;
  94 long tk_rawcc;
  95
  96 /*
  97  * boottime is used to calculate the 'real' uptime.  Do not confuse this with
  98  * microuptime().  microtime() is not drift compensated.  The real uptime
  99  * with compensation is nanotime() - bootime.
 100  *
 101  * basetime is used to calculate the compensated real time of day.  Chunky
 102  * changes to the time, aka settimeofday(), are made by modifying basetime.
 103  *
 104  * The gd_time_seconds and gd_cpuclock_base fields remain fairly monotonic.
 105  * Slight adjustments to gd_cpuclock_base are made to phase-lock it to
 106  * the real time.
 107  */
 108 struct timespec boottime;       /* boot time (realtime) for reference only */
 109 struct timespec basetime;       /* base time adjusts uptime -> realtime */
 110 time_t time_second;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
 111
 112 SYSCTL_STRUCT(_kern, KERN_BOOTTIME, boottime, CTLFLAG_RD,
 113     &boottime, timeval, "System boottime");
 114 SYSCTL_STRUCT(_kern, OID_AUTO, basetime, CTLFLAG_RD,
 115     &basetime, timeval, "System basetime");
 116
 117 static void hardclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 118 static void statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 119 static void schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 120
 121 int     ticks;                  /* system master ticks at hz */
 122 int64_t nsec_adj;               /* ntpd per-tick adjustment in nsec << 32 */
 123 int64_t nsec_acc;               /* accumulator */
 124
 125 /*
 126  * Finish initializing clock frequencies and start all clocks running.
 127  */
 128 /* ARGSUSED*/
 129 static void
 130 initclocks(void *dummy)
 131 {
 132         cpu_initclocks();
 133 #ifdef DEVICE_POLLING
 134         init_device_poll();
 135 #endif
 136         /*psratio = profhz / stathz;*/
 137         initclocks_pcpu();
 138 }
 139
 140 /*
 141  * Called on a per-cpu basis
 142  */
 143 void
 144 initclocks_pcpu(void)
 145 {
 146         struct globaldata *gd = mycpu;
 147
 148         crit_enter();
 149         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 150             gd->gd_time_seconds = 1;
 151             gd->gd_cpuclock_base = cputimer_count();
 152         } else {
 153             /* XXX */
 154             gd->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
 155             gd->gd_cpuclock_base = globaldata_find(0)->gd_cpuclock_base;
 156         }
 157         systimer_init_periodic(&gd->gd_hardclock, hardclock, NULL, hz);
 158         systimer_init_periodic(&gd->gd_statclock, statclock, NULL, stathz);
 159         /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
 160         systimer_init_periodic(&gd->gd_schedclock, schedclock, NULL, 10);
 161         crit_exit();
 162 }
 163
 164 /*
 165  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
 166  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
 167  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
 168  * time of day.  This way the gd_* fields are guarenteed to represent
 169  * a monotonically increasing 'uptime' value.
 170  */
 171 void
 172 set_timeofday(struct timespec *ts)
 173 {
 174         struct timespec ts2;
 175
 176         /*
 177          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
 178          */
 179         crit_enter();
 180         nanouptime(&ts2);
 181         basetime.tv_sec = ts->tv_sec - ts2.tv_sec;
 182         basetime.tv_nsec = ts->tv_nsec - ts2.tv_nsec;
 183         if (basetime.tv_nsec < 0) {
 184             basetime.tv_nsec += 1000000000;
 185             --basetime.tv_sec;
 186         }
 187         if (boottime.tv_sec == 0)
 188                 boottime = basetime;
 189         timedelta = 0;
 190         crit_exit();
 191 }
 192
 193 /*
 194  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
 195  * on cpu #0.
 196  *
 197  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 198  * manipulate objects owned by the current cpu.
 199  */
 200 static void
 201 hardclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 202 {
 203         sysclock_t cputicks;
 204         struct proc *p;
 205         struct pstats *pstats;
 206         struct globaldata *gd = mycpu;
 207
 208         /*
 209          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
 210          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
 211          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
 212          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
 213          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
 214          * stay in synch.
 215          *
 216          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
 217          * to reverse index gd_cpuclock_base.
 218          */
 219         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
 220         if (cputicks > cputimer_freq) {
 221                 ++gd->gd_time_seconds;
 222                 gd->gd_cpuclock_base += cputimer_freq;
 223         }
 224
 225         /*
 226          * The system-wide ticks and softticks are only updated by cpu #0.
 227          * Callwheel actions are also (at the moment) only handled by cpu #0.
 228          * Finally, we also do NTP related timedelta/tickdelta adjustments
 229          * by adjusting basetime.
 230          */
 231         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 232             struct timespec nts;
 233             int leap;
 234
 235             ++ticks;
 236
 237 #ifdef DEVICE_POLLING
 238             hardclock_device_poll();    /* mpsafe, short and quick */
 239 #endif /* DEVICE_POLLING */
 240
 241             if (TAILQ_FIRST(&callwheel[ticks & callwheelmask]) != NULL) {
 242                 setsoftclock();
 243             } else if (softticks + 1 == ticks) {
 244                 ++softticks;
 245             }
 246
 247 #if 0
 248             if (tco->tc_poll_pps)
 249                 tco->tc_poll_pps(tco);
 250 #endif
 251             /*
 252              * Apply adjtime corrections.  At the moment only do this if
 253              * we can get the MP lock to interlock with adjtime's modification
 254              * of these variables.  Note that basetime adjustments are not
 255              * MP safe either XXX.
 256              */
 257             if (timedelta != 0 && try_mplock()) {
 258                 basetime.tv_nsec += tickdelta * 1000;
 259                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 260                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 261                     ++basetime.tv_sec;
 262                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 263                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 264                     --basetime.tv_sec;
 265                 }
 266                 timedelta -= tickdelta;
 267                 rel_mplock();
 268             }
 269
 270             /*
 271              * Apply per-tick compensation.  ticks_adj adjusts for both
 272              * offset and frequency, and could be negative.
 273              */
 274             if (nsec_adj != 0 && try_mplock()) {
 275                 nsec_acc += nsec_adj;
 276                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
 277                     basetime.tv_nsec += nsec_acc >> 32;
 278                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 279                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
 280                     basetime.tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
 281                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 282                 }
 283                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 284                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 285                     ++basetime.tv_sec;
 286                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 287                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 288                     --basetime.tv_sec;
 289                 }
 290                 rel_mplock();
 291             }
 292
 293             /*
 294              * If the realtime-adjusted seconds hand rolls over then tell
 295              * ntp_update_second() what we did in the last second so it can
 296              * calculate what to do in the next second.  It may also add
 297              * or subtract a leap second.
 298              */
 299             getnanotime(&nts);
 300             if (time_second != nts.tv_sec) {
 301                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
 302                 basetime.tv_sec += leap;
 303                 time_second = nts.tv_sec + leap;
 304                 nsec_adj /= hz;
 305             }
 306         }
 307
 308         /*
 309          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.  I don't think psignal()
 310          * is mpsafe on curproc, so XXX get the mplock.
 311          */
 312         if ((p = curproc) != NULL && try_mplock()) {
 313                 pstats = p->p_stats;
 314                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
 315                     timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
 316                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0)
 317                         psignal(p, SIGVTALRM);
 318                 if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
 319                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0)
 320                         psignal(p, SIGPROF);
 321                 rel_mplock();
 322         }
 323 }
 324
 325 /*
 326  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
 327  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
 328  *
 329  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 330  * manipulate objects owned by the current cpu.
 331  *
 332  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
 333  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
 334  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
 335  * p->p_estcpu.
 336  *
 337  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
 338  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
 339  * interrupted.
 340  */
 341 static void
 342 statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 343 {
 344 #ifdef GPROF
 345         struct gmonparam *g;
 346         int i;
 347 #endif
 348         thread_t td;
 349         struct proc *p;
 350         int bump;
 351         struct timeval tv;
 352         struct timeval *stv;
 353
 354         /*
 355          * How big was our timeslice relative to the last time?
 356          */
 357         microuptime(&tv);       /* mpsafe */
 358         stv = &mycpu->gd_stattv;
 359         if (stv->tv_sec == 0) {
 360             bump = 1;
 361         } else {
 362             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
 363                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
 364             if (bump < 0)
 365                 bump = 0;
 366             if (bump > 1000000)
 367                 bump = 1000000;
 368         }
 369         *stv = tv;
 370
 371         td = curthread;
 372         p = td->td_proc;
 373
 374         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
 375                 /*
 376                  * Came from userland, handle user time and deal with
 377                  * possible process.
 378                  */
 379                 if (p && (p->p_flag & P_PROFIL))
 380                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
 381                 td->td_uticks += bump;
 382
 383                 /*
 384                  * Charge the time as appropriate
 385                  */
 386                 if (p && p->p_nice > NZERO)
 387                         cp_time[CP_NICE] += bump;
 388                 else
 389                         cp_time[CP_USER] += bump;
 390         } else {
 391 #ifdef GPROF
 392                 /*
 393                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 394                  */
 395                 g = &_gmonparam;
 396                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
 397                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
 398                         if (i < g->textsize) {
 399                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
 400                                 g->kcount[i]++;
 401                         }
 402                 }
 403 #endif
 404                 /*
 405                  * Came from kernel mode, so we were:
 406                  * - handling an interrupt,
 407                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 408                  *   user process, or
 409                  * - spinning in the idle loop.
 410                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 411                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 412                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 413                  * so that we know how much of its real time was spent
 414                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 415                  *
 416                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame
 417                  * can occur if ipi processing is done from an splx().
 418                  */
 419                 if (frame && CLKF_INTR(frame))
 420                         td->td_iticks += bump;
 421                 else
 422                         td->td_sticks += bump;
 423
 424                 if (frame && CLKF_INTR(frame)) {
 425                         cp_time[CP_INTR] += bump;
 426                 } else {
 427                         if (td == &mycpu->gd_idlethread)
 428                                 cp_time[CP_IDLE] += bump;
 429                         else
 430                                 cp_time[CP_SYS] += bump;
 431                 }
 432         }
 433 }
 434
 435 /*
 436  * The scheduler clock typically runs at a 10Hz rate.  NOTE! systimer,
 437  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
 438  * but that's about it.
 439  */
 440 static void
 441 schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 442 {
 443         struct proc *p;
 444         struct pstats *pstats;
 445         struct rusage *ru;
 446         struct vmspace *vm;
 447         long rss;
 448
 449         schedulerclock(NULL);   /* mpsafe */
 450         if ((p = curproc) != NULL) {
 451                 /* Update resource usage integrals and maximums. */
 452                 if ((pstats = p->p_stats) != NULL &&
 453                     (ru = &pstats->p_ru) != NULL &&
 454                     (vm = p->p_vmspace) != NULL) {
 455                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 456                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 457                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 458                         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 459                         if (ru->ru_maxrss < rss)
 460                                 ru->ru_maxrss = rss;
 461                 }
 462         }
 463 }
 464
 465 /*
 466  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 467  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 468  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
 469  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 470  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 471  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 472  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 473  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 474  *
 475  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 476  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 477  * the unsigned long maximum.
 478  *
 479  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 480  * 10ms ticks is 248 days.
 481  */
 482 int
 483 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 484 {
 485         int ticks;
 486         long sec, usec;
 487
 488         sec = tv->tv_sec;
 489         usec = tv->tv_usec;
 490         if (usec < 0) {
 491                 sec--;
 492                 usec += 1000000;
 493         }
 494         if (sec < 0) {
 495 #ifdef DIAGNOSTIC
 496                 if (usec > 0) {
 497                         sec++;
 498                         usec -= 1000000;
 499                 }
 500                 printf("tvotohz: negative time difference %ld sec %ld usec\n",
 501                        sec, usec);
 502 #endif
 503                 ticks = 1;
 504         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 505                 ticks = (int)(sec * hz +
 506                             ((u_long)usec + (tick - 1)) / tick) + 1;
 507         } else {
 508                 ticks = INT_MAX;
 509         }
 510         return (ticks);
 511 }
 512
 513 /*
 514  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 515  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 516  * of ticks will not result in a late return.
 517  *
 518  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 519  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 520  * 1 tick.
 521  *
 522  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 523  * 10ms ticks is 248 days.
 524  */
 525 int
 526 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 527 {
 528         int ticks;
 529         long sec;
 530
 531         sec = tv->tv_sec;
 532         if (sec <= INT_MAX / hz)
 533                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / tick);
 534         else
 535                 ticks = INT_MAX;
 536         return (ticks);
 537 }
 538
 539
 540 /*
 541  * Start profiling on a process.
 542  *
 543  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 544  * keeps the profile clock running constantly.
 545  */
 546 void
 547 startprofclock(struct proc *p)
 548 {
 549         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 550                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 551 #if 0   /* XXX */
 552                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
 553                         s = splstatclock();
 554                         psdiv = psratio;
 555                         setstatclockrate(profhz);
 556                         splx(s);
 557                 }
 558 #endif
 559         }
 560 }
 561
 562 /*
 563  * Stop profiling on a process.
 564  */
 565 void
 566 stopprofclock(struct proc *p)
 567 {
 568         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 569                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 570 #if 0   /* XXX */
 571                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
 572                         s = splstatclock();
 573                         psdiv = 1;
 574                         setstatclockrate(stathz);
 575                         splx(s);
 576                 }
 577 #endif
 578         }
 579 }
 580
 581 /*
 582  * Return information about system clocks.
 583  */
 584 static int
 585 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 586 {
 587         struct clockinfo clkinfo;
 588         /*
 589          * Construct clockinfo structure.
 590          */
 591         clkinfo.hz = hz;
 592         clkinfo.tick = tick;
 593         clkinfo.tickadj = tickadj;
 594         clkinfo.profhz = profhz;
 595         clkinfo.stathz = stathz ? stathz : hz;
 596         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 597 }
 598
 599 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
 600         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
 601
 602 /*
 603  * We have eight functions for looking at the clock, four for
 604  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
 605  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
 606  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
 607  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
 608  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
 609  * time relative to system boot, these are well suited for time
 610  * interval measurements.
 611  *
 612  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
 613  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
 614  * check on the seconds field changing out from under us.
 615  */
 616 void
 617 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
 618 {
 619         struct globaldata *gd = mycpu;
 620         sysclock_t delta;
 621
 622         do {
 623                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 624                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 625         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 626         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 627         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 628                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 629                 ++tvp->tv_sec;
 630         }
 631 }
 632
 633 void
 634 getnanouptime(struct timespec *tsp)
 635 {
 636         struct globaldata *gd = mycpu;
 637         sysclock_t delta;
 638
 639         do {
 640                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 641                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 642         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 643         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 644         if (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 645                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 646                 ++tsp->tv_sec;
 647         }
 648 }
 649
 650 void
 651 microuptime(struct timeval *tvp)
 652 {
 653         struct globaldata *gd = mycpu;
 654         sysclock_t delta;
 655
 656         do {
 657                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 658                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 659         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 660         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 661         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 662                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 663                 ++tvp->tv_sec;
 664         }
 665 }
 666
 667 void
 668 nanouptime(struct timespec *tsp)
 669 {
 670         struct globaldata *gd = mycpu;
 671         sysclock_t delta;
 672
 673         do {
 674                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 675                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 676         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 677         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 678         if (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 679                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 680                 ++tsp->tv_sec;
 681         }
 682 }
 683
 684 /*
 685  * realtime routines
 686  */
 687
 688 void
 689 getmicrotime(struct timeval *tvp)
 690 {
 691         struct globaldata *gd = mycpu;
 692         sysclock_t delta;
 693
 694         do {
 695                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 696                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 697         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 698         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 699
 700         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 701         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 702         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 703                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 704                 ++tvp->tv_sec;
 705         }
 706 }
 707
 708 void
 709 getnanotime(struct timespec *tsp)
 710 {
 711         struct globaldata *gd = mycpu;
 712         sysclock_t delta;
 713
 714         do {
 715                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 716                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 717         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 718         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 719
 720         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 721         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 722         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 723                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 724                 ++tsp->tv_sec;
 725         }
 726 }
 727
 728 void
 729 microtime(struct timeval *tvp)
 730 {
 731         struct globaldata *gd = mycpu;
 732         sysclock_t delta;
 733
 734         do {
 735                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 736                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 737         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 738         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 739
 740         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 741         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 742         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 743                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 744                 ++tvp->tv_sec;
 745         }
 746 }
 747
 748 void
 749 nanotime(struct timespec *tsp)
 750 {
 751         struct globaldata *gd = mycpu;
 752         sysclock_t delta;
 753
 754         do {
 755                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 756                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 757         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 758         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 759
 760         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 761         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 762         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 763                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 764                 ++tsp->tv_sec;
 765         }
 766 }
 767
 768 int
 769 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
 770 {
 771         pps_params_t *app;
 772         struct pps_fetch_args *fapi;
 773 #ifdef PPS_SYNC
 774         struct pps_kcbind_args *kapi;
 775 #endif
 776
 777         switch (cmd) {
 778         case PPS_IOC_CREATE:
 779                 return (0);
 780         case PPS_IOC_DESTROY:
 781                 return (0);
 782         case PPS_IOC_SETPARAMS:
 783                 app = (pps_params_t *)data;
 784                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
 785                         return (EINVAL);
 786                 pps->ppsparam = *app;
 787                 return (0);
 788         case PPS_IOC_GETPARAMS:
 789                 app = (pps_params_t *)data;
 790                 *app = pps->ppsparam;
 791                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
 792                 return (0);
 793         case PPS_IOC_GETCAP:
 794                 *(int*)data = pps->ppscap;
 795                 return (0);
 796         case PPS_IOC_FETCH:
 797                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
 798                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 799                         return (EINVAL);
 800                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
 801                         return (EOPNOTSUPP);
 802                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
 803                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
 804                 return (0);
 805         case PPS_IOC_KCBIND:
 806 #ifdef PPS_SYNC
 807                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
 808                 /* XXX Only root should be able to do this */
 809                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 810                         return (EINVAL);
 811                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
 812                         return (EINVAL);
 813                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
 814                         return (EINVAL);
 815                 pps->kcmode = kapi->edge;
 816                 return (0);
 817 #else
 818                 return (EOPNOTSUPP);
 819 #endif
 820         default:
 821                 return (ENOTTY);
 822         }
 823 }
 824
 825 void
 826 pps_init(struct pps_state *pps)
 827 {
 828         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
 829         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
 830                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
 831         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
 832                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
 833 }
 834
 835 void
 836 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
 837 {
 838         struct globaldata *gd;
 839         struct timespec *tsp;
 840         struct timespec *osp;
 841         struct timespec ts;
 842         sysclock_t *pcount;
 843 #ifdef PPS_SYNC
 844         sysclock_t tcount;
 845 #endif
 846         sysclock_t delta;
 847         pps_seq_t *pseq;
 848         int foff;
 849         int fhard;
 850
 851         gd = mycpu;
 852
 853         /* Things would be easier with arrays... */
 854         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
 855                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
 856                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
 857                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
 858                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
 859                 pcount = &pps->ppscount[0];
 860                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
 861         } else {
 862                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
 863                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
 864                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
 865                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
 866                 pcount = &pps->ppscount[1];
 867                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
 868         }
 869
 870         /* Nothing really happened */
 871         if (*pcount == count)
 872                 return;
 873
 874         *pcount = count;
 875
 876         do {
 877                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 878                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
 879         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 880         if (delta > cputimer_freq) {
 881                 ts.tv_sec += delta / cputimer_freq;
 882                 delta %= cputimer_freq;
 883         }
 884         ts.tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 885         ts.tv_sec += basetime.tv_sec;
 886         ts.tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 887         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
 888                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
 889                 ++ts.tv_sec;
 890         }
 891
 892         (*pseq)++;
 893         *tsp = ts;
 894
 895         if (foff) {
 896                 timespecadd(tsp, osp);
 897                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
 898                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
 899                         tsp->tv_sec -= 1;
 900                 }
 901         }
 902 #ifdef PPS_SYNC
 903         if (fhard) {
 904                 /* magic, at its best... */
 905                 tcount = count - pps->ppscount[2];
 906                 pps->ppscount[2] = count;
 907                 delta = (cputimer_freq64_nsec * tcount) >> 32;
 908                 hardpps(tsp, delta);
 909         }
 910 #endif
 911 }
 912