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