sys/kern/kern_clock.c

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