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 <sys/upmap.h>
  88 #include <vm/vm.h>
  89 #include <sys/lock.h>
  90 #include <vm/pmap.h>
  91 #include <vm/vm_map.h>
  92 #include <vm/vm_extern.h>
  93 #include <sys/sysctl.h>
  94
  95 #include <sys/thread2.h>
  96 #include <sys/mplock2.h>
  97
  98 #include <machine/cpu.h>
  99 #include <machine/limits.h>
 100 #include <machine/smp.h>
 101 #include <machine/cpufunc.h>
 102 #include <machine/specialreg.h>
 103 #include <machine/clock.h>
 104
 105 #ifdef GPROF
 106 #include <sys/gmon.h>
 107 #endif
 108
 109 #ifdef IFPOLL_ENABLE
 110 extern void ifpoll_init_pcpu(int);
 111 #endif
 112
 113 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 114 static void do_pctrack(struct intrframe *frame, int which);
 115 #endif
 116
 117 static void initclocks (void *dummy);
 118 SYSINIT(clocks, SI_BOOT2_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL)
 119
 120 /*
 121  * Some of these don't belong here, but it's easiest to concentrate them.
 122  * Note that cpu_time counts in microseconds, but most userland programs
 123  * just compare relative times against the total by delta.
 124  */
 125 struct kinfo_cputime cputime_percpu[MAXCPU];
 126 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 127 struct kinfo_pcheader cputime_pcheader = { PCTRACK_SIZE, PCTRACK_ARYSIZE };
 128 struct kinfo_pctrack cputime_pctrack[MAXCPU][PCTRACK_SIZE];
 129 #endif
 130
 131 static int
 132 sysctl_cputime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 133 {
 134         int cpu, error = 0;
 135         size_t size = sizeof(struct kinfo_cputime);
 136
 137         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
 138                 if ((error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_percpu[cpu], size)))
 139                         break;
 140         }
 141
 142         return (error);
 143 }
 144 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cputime, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
 145         sysctl_cputime, "S,kinfo_cputime", "CPU time statistics");
 146
 147 static int
 148 sysctl_cp_time(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 149 {
 150         long cpu_states[5] = {0};
 151         int cpu, error = 0;
 152         size_t size = sizeof(cpu_states);
 153
 154         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
 155                 cpu_states[CP_USER] += cputime_percpu[cpu].cp_user;
 156                 cpu_states[CP_NICE] += cputime_percpu[cpu].cp_nice;
 157                 cpu_states[CP_SYS] += cputime_percpu[cpu].cp_sys;
 158                 cpu_states[CP_INTR] += cputime_percpu[cpu].cp_intr;
 159                 cpu_states[CP_IDLE] += cputime_percpu[cpu].cp_idle;
 160         }
 161
 162         error = SYSCTL_OUT(req, cpu_states, size);
 163
 164         return (error);
 165 }
 166
 167 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_time, (CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD), 0, 0,
 168         sysctl_cp_time, "LU", "CPU time statistics");
 169
 170 /*
 171  * boottime is used to calculate the 'real' uptime.  Do not confuse this with
 172  * microuptime().  microtime() is not drift compensated.  The real uptime
 173  * with compensation is nanotime() - bootime.  boottime is recalculated
 174  * whenever the real time is set based on the compensated elapsed time
 175  * in seconds (gd->gd_time_seconds).
 176  *
 177  * The gd_time_seconds and gd_cpuclock_base fields remain fairly monotonic.
 178  * Slight adjustments to gd_cpuclock_base are made to phase-lock it to
 179  * the real time.
 180  */
 181 struct timespec boottime;       /* boot time (realtime) for reference only */
 182 time_t time_second;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
 183 time_t time_uptime;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
 184
 185 /*
 186  * basetime is used to calculate the compensated real time of day.  The
 187  * basetime can be modified on a per-tick basis by the adjtime(),
 188  * ntp_adjtime(), and sysctl-based time correction APIs.
 189  *
 190  * Note that frequency corrections can also be made by adjusting
 191  * gd_cpuclock_base.
 192  *
 193  * basetime is a tail-chasing FIFO, updated only by cpu #0.  The FIFO is
 194  * used on both SMP and UP systems to avoid MP races between cpu's and
 195  * interrupt races on UP systems.
 196  */
 197 #define BASETIME_ARYSIZE        16
 198 #define BASETIME_ARYMASK        (BASETIME_ARYSIZE - 1)
 199 static struct timespec basetime[BASETIME_ARYSIZE];
 200 static volatile int basetime_index;
 201
 202 static int
 203 sysctl_get_basetime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 204 {
 205         struct timespec *bt;
 206         int error;
 207         int index;
 208
 209         /*
 210          * Because basetime data and index may be updated by another cpu,
 211          * a load fence is required to ensure that the data we read has
 212          * not been speculatively read relative to a possibly updated index.
 213          */
 214         index = basetime_index;
 215         cpu_lfence();
 216         bt = &basetime[index];
 217         error = SYSCTL_OUT(req, bt, sizeof(*bt));
 218         return (error);
 219 }
 220
 221 SYSCTL_STRUCT(_kern, KERN_BOOTTIME, boottime, CTLFLAG_RD,
 222     &boottime, timespec, "System boottime");
 223 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, basetime, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD, 0, 0,
 224     sysctl_get_basetime, "S,timespec", "System basetime");
 225
 226 static void hardclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
 227 static void statclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
 228 static void schedclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
 229 static void getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp);
 230
 231 int     ticks;                  /* system master ticks at hz */
 232 int     clocks_running;         /* tsleep/timeout clocks operational */
 233 int64_t nsec_adj;               /* ntpd per-tick adjustment in nsec << 32 */
 234 int64_t nsec_acc;               /* accumulator */
 235 int     sched_ticks;            /* global schedule clock ticks */
 236
 237 /* NTPD time correction fields */
 238 int64_t ntp_tick_permanent;     /* per-tick adjustment in nsec << 32 */
 239 int64_t ntp_tick_acc;           /* accumulator for per-tick adjustment */
 240 int64_t ntp_delta;              /* one-time correction in nsec */
 241 int64_t ntp_big_delta = 1000000000;
 242 int32_t ntp_tick_delta;         /* current adjustment rate */
 243 int32_t ntp_default_tick_delta; /* adjustment rate for ntp_delta */
 244 time_t  ntp_leap_second;        /* time of next leap second */
 245 int     ntp_leap_insert;        /* whether to insert or remove a second */
 246
 247 /*
 248  * Finish initializing clock frequencies and start all clocks running.
 249  */
 250 /* ARGSUSED*/
 251 static void
 252 initclocks(void *dummy)
 253 {
 254         /*psratio = profhz / stathz;*/
 255         initclocks_pcpu();
 256         clocks_running = 1;
 257         if (kpmap) {
 258             kpmap->tsc_freq = (uint64_t)tsc_frequency;
 259             kpmap->tick_freq = hz;
 260         }
 261 }
 262
 263 /*
 264  * Called on a per-cpu basis from the idle thread bootstrap on each cpu
 265  * during SMP initialization.
 266  *
 267  * This routine is called concurrently during low-level SMP initialization
 268  * and may not block in any way.  Meaning, among other things, we can't
 269  * acquire any tokens.
 270  */
 271 void
 272 initclocks_pcpu(void)
 273 {
 274         struct globaldata *gd = mycpu;
 275
 276         crit_enter();
 277         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 278             gd->gd_time_seconds = 1;
 279             gd->gd_cpuclock_base = sys_cputimer->count();
 280         } else {
 281             /* XXX */
 282             gd->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
 283             gd->gd_cpuclock_base = globaldata_find(0)->gd_cpuclock_base;
 284         }
 285
 286         systimer_intr_enable();
 287
 288         crit_exit();
 289 }
 290
 291 /*
 292  * This routine is called on just the BSP, just after SMP initialization
 293  * completes to * finish initializing any clocks that might contend/block
 294  * (e.g. like on a token).  We can't do this in initclocks_pcpu() because
 295  * that function is called from the idle thread bootstrap for each cpu and
 296  * not allowed to block at all.
 297  */
 298 static
 299 void
 300 initclocks_other(void *dummy)
 301 {
 302         struct globaldata *ogd = mycpu;
 303         struct globaldata *gd;
 304         int n;
 305
 306         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 307                 lwkt_setcpu_self(globaldata_find(n));
 308                 gd = mycpu;
 309
 310                 /*
 311                  * Use a non-queued periodic systimer to prevent multiple
 312                  * ticks from building up if the sysclock jumps forward
 313                  * (8254 gets reset).  The sysclock will never jump backwards.
 314                  * Our time sync is based on the actual sysclock, not the
 315                  * ticks count.
 316                  */
 317                 systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_hardclock, hardclock,
 318                                           NULL, hz);
 319                 systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_statclock, statclock,
 320                                           NULL, stathz);
 321                 /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
 322                 systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_schedclock, schedclock,
 323                                           NULL, ESTCPUFREQ);
 324 #ifdef IFPOLL_ENABLE
 325                 ifpoll_init_pcpu(gd->gd_cpuid);
 326 #endif
 327         }
 328         lwkt_setcpu_self(ogd);
 329 }
 330 SYSINIT(clocks2, SI_BOOT2_POST_SMP, SI_ORDER_ANY, initclocks_other, NULL)
 331
 332 /*
 333  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
 334  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
 335  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
 336  * time of day.  This way the gd_* fields are guarenteed to represent
 337  * a monotonically increasing 'uptime' value.
 338  *
 339  * When set_timeofday() is called from userland, the system call forces it
 340  * onto cpu #0 since only cpu #0 can update basetime_index.
 341  */
 342 void
 343 set_timeofday(struct timespec *ts)
 344 {
 345         struct timespec *nbt;
 346         int ni;
 347
 348         /*
 349          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
 350          */
 351         crit_enter();
 352         ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
 353         nbt = &basetime[ni];
 354         nanouptime(nbt);
 355         nbt->tv_sec = ts->tv_sec - nbt->tv_sec;
 356         nbt->tv_nsec = ts->tv_nsec - nbt->tv_nsec;
 357         if (nbt->tv_nsec < 0) {
 358             nbt->tv_nsec += 1000000000;
 359             --nbt->tv_sec;
 360         }
 361
 362         /*
 363          * Note that basetime diverges from boottime as the clock drift is
 364          * compensated for, so we cannot do away with boottime.  When setting
 365          * the absolute time of day the drift is 0 (for an instant) and we
 366          * can simply assign boottime to basetime.
 367          *
 368          * Note that nanouptime() is based on gd_time_seconds which is drift
 369          * compensated up to a point (it is guarenteed to remain monotonically
 370          * increasing).  gd_time_seconds is thus our best uptime guess and
 371          * suitable for use in the boottime calculation.  It is already taken
 372          * into account in the basetime calculation above.
 373          */
 374         boottime.tv_sec = nbt->tv_sec;
 375         ntp_delta = 0;
 376
 377         /*
 378          * We now have a new basetime, make sure all other cpus have it,
 379          * then update the index.
 380          */
 381         cpu_sfence();
 382         basetime_index = ni;
 383
 384         crit_exit();
 385 }
 386
 387 /*
 388  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
 389  * on cpu #0.
 390  *
 391  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 392  * manipulate objects owned by the current cpu.
 393  */
 394 static void
 395 hardclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
 396 {
 397         sysclock_t cputicks;
 398         struct proc *p;
 399         struct globaldata *gd = mycpu;
 400
 401         /*
 402          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
 403          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
 404          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
 405          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
 406          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
 407          * stay in synch.
 408          *
 409          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
 410          * to reverse index gd_cpuclock_base, but that it is possible for
 411          * it to temporarily get behind in the seconds if something in the
 412          * system locks interrupts for a long period of time.  Since periodic
 413          * timers count events, though everything should resynch again
 414          * immediately.
 415          */
 416         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
 417         if (cputicks >= sys_cputimer->freq) {
 418                 ++gd->gd_time_seconds;
 419                 gd->gd_cpuclock_base += sys_cputimer->freq;
 420                 if (gd->gd_cpuid == 0)
 421                         ++time_uptime;  /* uncorrected monotonic 1-sec gran */
 422         }
 423
 424         /*
 425          * The system-wide ticks counter and NTP related timedelta/tickdelta
 426          * adjustments only occur on cpu #0.  NTP adjustments are accomplished
 427          * by updating basetime.
 428          */
 429         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 430             struct timespec *nbt;
 431             struct timespec nts;
 432             int leap;
 433             int ni;
 434
 435             ++ticks;
 436
 437 #if 0
 438             if (tco->tc_poll_pps)
 439                 tco->tc_poll_pps(tco);
 440 #endif
 441
 442             /*
 443              * Calculate the new basetime index.  We are in a critical section
 444              * on cpu #0 and can safely play with basetime_index.  Start
 445              * with the current basetime and then make adjustments.
 446              */
 447             ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
 448             nbt = &basetime[ni];
 449             *nbt = basetime[basetime_index];
 450
 451             /*
 452              * Apply adjtime corrections.  (adjtime() API)
 453              *
 454              * adjtime() only runs on cpu #0 so our critical section is
 455              * sufficient to access these variables.
 456              */
 457             if (ntp_delta != 0) {
 458                 nbt->tv_nsec += ntp_tick_delta;
 459                 ntp_delta -= ntp_tick_delta;
 460                 if ((ntp_delta > 0 && ntp_delta < ntp_tick_delta) ||
 461                     (ntp_delta < 0 && ntp_delta > ntp_tick_delta)) {
 462                         ntp_tick_delta = ntp_delta;
 463                 }
 464             }
 465
 466             /*
 467              * Apply permanent frequency corrections.  (sysctl API)
 468              */
 469             if (ntp_tick_permanent != 0) {
 470                 ntp_tick_acc += ntp_tick_permanent;
 471                 if (ntp_tick_acc >= (1LL << 32)) {
 472                     nbt->tv_nsec += ntp_tick_acc >> 32;
 473                     ntp_tick_acc -= (ntp_tick_acc >> 32) << 32;
 474                 } else if (ntp_tick_acc <= -(1LL << 32)) {
 475                     /* Negate ntp_tick_acc to avoid shifting the sign bit. */
 476                     nbt->tv_nsec -= (-ntp_tick_acc) >> 32;
 477                     ntp_tick_acc += ((-ntp_tick_acc) >> 32) << 32;
 478                 }
 479             }
 480
 481             if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
 482                     nbt->tv_sec++;
 483                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
 484             } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
 485                     nbt->tv_sec--;
 486                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
 487             }
 488
 489             /*
 490              * Another per-tick compensation.  (for ntp_adjtime() API)
 491              */
 492             if (nsec_adj != 0) {
 493                 nsec_acc += nsec_adj;
 494                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
 495                     nbt->tv_nsec += nsec_acc >> 32;
 496                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 497                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
 498                     nbt->tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
 499                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 500                 }
 501                 if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
 502                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
 503                     ++nbt->tv_sec;
 504                 } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
 505                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
 506                     --nbt->tv_sec;
 507                 }
 508             }
 509
 510             /************************************************************
 511              *                  LEAP SECOND CORRECTION                  *
 512              ************************************************************
 513              *
 514              * Taking into account all the corrections made above, figure
 515              * out the new real time.  If the seconds field has changed
 516              * then apply any pending leap-second corrections.
 517              */
 518             getnanotime_nbt(nbt, &nts);
 519
 520             if (time_second != nts.tv_sec) {
 521                 /*
 522                  * Apply leap second (sysctl API).  Adjust nts for changes
 523                  * so we do not have to call getnanotime_nbt again.
 524                  */
 525                 if (ntp_leap_second) {
 526                     if (ntp_leap_second == nts.tv_sec) {
 527                         if (ntp_leap_insert) {
 528                             nbt->tv_sec++;
 529                             nts.tv_sec++;
 530                         } else {
 531                             nbt->tv_sec--;
 532                             nts.tv_sec--;
 533                         }
 534                         ntp_leap_second--;
 535                     }
 536                 }
 537
 538                 /*
 539                  * Apply leap second (ntp_adjtime() API), calculate a new
 540                  * nsec_adj field.  ntp_update_second() returns nsec_adj
 541                  * as a per-second value but we need it as a per-tick value.
 542                  */
 543                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
 544                 nsec_adj /= hz;
 545                 nbt->tv_sec += leap;
 546                 nts.tv_sec += leap;
 547
 548                 /*
 549                  * Update the time_second 'approximate time' global.
 550                  */
 551                 time_second = nts.tv_sec;
 552             }
 553
 554             /*
 555              * Finally, our new basetime is ready to go live!
 556              */
 557             cpu_sfence();
 558             basetime_index = ni;
 559
 560             /*
 561              * Update kpmap on each tick.  TS updates are integrated with
 562              * fences and upticks allowing userland to read the data
 563              * deterministically.
 564              */
 565             if (kpmap) {
 566                 int w;
 567
 568                 w = (kpmap->upticks + 1) & 1;
 569                 getnanouptime(&kpmap->ts_uptime[w]);
 570                 getnanotime(&kpmap->ts_realtime[w]);
 571                 cpu_sfence();
 572                 ++kpmap->upticks;
 573                 cpu_sfence();
 574             }
 575         }
 576
 577         /*
 578          * lwkt thread scheduler fair queueing
 579          */
 580         lwkt_schedulerclock(curthread);
 581
 582         /*
 583          * softticks are handled for all cpus
 584          */
 585         hardclock_softtick(gd);
 586
 587         /*
 588          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.
 589          *
 590          * We must acquire the per-process token in order for ksignal()
 591          * to be non-blocking.  For the moment this requires an AST fault,
 592          * the ksignal() cannot be safely issued from this hard interrupt.
 593          *
 594          * XXX Even the trytoken here isn't right, and itimer operation in
 595          *     a multi threaded environment is going to be weird at the
 596          *     very least.
 597          */
 598         if ((p = curproc) != NULL && lwkt_trytoken(&p->p_token)) {
 599                 crit_enter_hard();
 600                 if (p->p_upmap)
 601                         ++p->p_upmap->runticks;
 602
 603                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
 604                     timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
 605                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], ustick) == 0) {
 606                         p->p_flags |= P_SIGVTALRM;
 607                         need_user_resched();
 608                 }
 609                 if (timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
 610                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_PROF], ustick) == 0) {
 611                         p->p_flags |= P_SIGPROF;
 612                         need_user_resched();
 613                 }
 614                 crit_exit_hard();
 615                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
 616         }
 617         setdelayed();
 618 }
 619
 620 /*
 621  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
 622  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
 623  *
 624  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 625  * manipulate objects owned by the current cpu.
 626  *
 627  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
 628  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
 629  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
 630  * p->p_estcpu.
 631  *
 632  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
 633  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
 634  * interrupted.
 635  */
 636 static void
 637 statclock(systimer_t info, int in_ipi, struct intrframe *frame)
 638 {
 639 #ifdef GPROF
 640         struct gmonparam *g;
 641         int i;
 642 #endif
 643         thread_t td;
 644         struct proc *p;
 645         int bump;
 646         sysclock_t cv;
 647         sysclock_t scv;
 648
 649         /*
 650          * How big was our timeslice relative to the last time?  Calculate
 651          * in microseconds.
 652          *
 653          * NOTE: Use of microuptime() is typically MPSAFE, but usually not
 654          *       during early boot.  Just use the systimer count to be nice
 655          *       to e.g. qemu.  The systimer has a better chance of being
 656          *       MPSAFE at early boot.
 657          */
 658         cv = sys_cputimer->count();
 659         scv = mycpu->statint.gd_statcv;
 660         if (scv == 0) {
 661                 bump = 1;
 662         } else {
 663                 bump = (sys_cputimer->freq64_usec * (cv - scv)) >> 32;
 664                 if (bump < 0)
 665                         bump = 0;
 666                 if (bump > 1000000)
 667                         bump = 1000000;
 668         }
 669         mycpu->statint.gd_statcv = cv;
 670
 671 #if 0
 672         stv = &mycpu->gd_stattv;
 673         if (stv->tv_sec == 0) {
 674             bump = 1;
 675         } else {
 676             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
 677                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
 678             if (bump < 0)
 679                 bump = 0;
 680             if (bump > 1000000)
 681                 bump = 1000000;
 682         }
 683         *stv = tv;
 684 #endif
 685
 686         td = curthread;
 687         p = td->td_proc;
 688
 689         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
 690                 /*
 691                  * Came from userland, handle user time and deal with
 692                  * possible process.
 693                  */
 694                 if (p && (p->p_flags & P_PROFIL))
 695                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
 696                 td->td_uticks += bump;
 697
 698                 /*
 699                  * Charge the time as appropriate
 700                  */
 701                 if (p && p->p_nice > NZERO)
 702                         cpu_time.cp_nice += bump;
 703                 else
 704                         cpu_time.cp_user += bump;
 705         } else {
 706                 int intr_nest = mycpu->gd_intr_nesting_level;
 707
 708                 if (in_ipi) {
 709                         /*
 710                          * IPI processing code will bump gd_intr_nesting_level
 711                          * up by one, which breaks following CLKF_INTR testing,
 712                          * so we substract it by one here.
 713                          */
 714                         --intr_nest;
 715                 }
 716 #ifdef GPROF
 717                 /*
 718                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 719                  */
 720                 g = &_gmonparam;
 721                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
 722                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
 723                         if (i < g->textsize) {
 724                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
 725                                 g->kcount[i]++;
 726                         }
 727                 }
 728 #endif
 729
 730 #define IS_INTR_RUNNING ((frame && CLKF_INTR(intr_nest)) || CLKF_INTR_TD(td))
 731
 732                 /*
 733                  * Came from kernel mode, so we were:
 734                  * - handling an interrupt,
 735                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 736                  *   user process, or
 737                  * - spinning in the idle loop.
 738                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 739                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 740                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 741                  * so that we know how much of its real time was spent
 742                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 743                  *
 744                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame
 745                  * can occur if ipi processing is done from a crit_exit().
 746                  */
 747                 if (IS_INTR_RUNNING)
 748                         td->td_iticks += bump;
 749                 else
 750                         td->td_sticks += bump;
 751
 752                 if (IS_INTR_RUNNING) {
 753                         /*
 754                          * If we interrupted an interrupt thread, well,
 755                          * count it as interrupt time.
 756                          */
 757 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 758                         if (frame)
 759                                 do_pctrack(frame, PCTRACK_INT);
 760 #endif
 761                         cpu_time.cp_intr += bump;
 762                 } else {
 763                         if (td == &mycpu->gd_idlethread) {
 764                                 /*
 765                                  * Even if the current thread is the idle
 766                                  * thread it could be due to token contention
 767                                  * in the LWKT scheduler.  Count such as
 768                                  * system time.
 769                                  */
 770                                 if (mycpu->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK)
 771                                         cpu_time.cp_sys += bump;
 772                                 else
 773                                         cpu_time.cp_idle += bump;
 774                         } else {
 775                                 /*
 776                                  * System thread was running.
 777                                  */
 778 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 779                                 if (frame)
 780                                         do_pctrack(frame, PCTRACK_SYS);
 781 #endif
 782                                 cpu_time.cp_sys += bump;
 783                         }
 784                 }
 785
 786 #undef IS_INTR_RUNNING
 787         }
 788 }
 789
 790 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 791 /*
 792  * Sample the PC when in the kernel or in an interrupt.  User code can
 793  * retrieve the information and generate a histogram or other output.
 794  */
 795
 796 static void
 797 do_pctrack(struct intrframe *frame, int which)
 798 {
 799         struct kinfo_pctrack *pctrack;
 800
 801         pctrack = &cputime_pctrack[mycpu->gd_cpuid][which];
 802         pctrack->pc_array[pctrack->pc_index & PCTRACK_ARYMASK] =
 803                 (void *)CLKF_PC(frame);
 804         ++pctrack->pc_index;
 805 }
 806
 807 static int
 808 sysctl_pctrack(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 809 {
 810         struct kinfo_pcheader head;
 811         int error;
 812         int cpu;
 813         int ntrack;
 814
 815         head.pc_ntrack = PCTRACK_SIZE;
 816         head.pc_arysize = PCTRACK_ARYSIZE;
 817
 818         if ((error = SYSCTL_OUT(req, &head, sizeof(head))) != 0)
 819                 return (error);
 820
 821         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
 822                 for (ntrack = 0; ntrack < PCTRACK_SIZE; ++ntrack) {
 823                         error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_pctrack[cpu][ntrack],
 824                                            sizeof(struct kinfo_pctrack));
 825                         if (error)
 826                                 break;
 827                 }
 828                 if (error)
 829                         break;
 830         }
 831         return (error);
 832 }
 833 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, pctrack, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
 834         sysctl_pctrack, "S,kinfo_pcheader", "CPU PC tracking");
 835
 836 #endif
 837
 838 /*
 839  * The scheduler clock typically runs at a 50Hz rate.  NOTE! systimer,
 840  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
 841  * but that's about it.
 842  *
 843  * Each cpu has its own scheduler clock.
 844  */
 845 static void
 846 schedclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
 847 {
 848         struct lwp *lp;
 849         struct rusage *ru;
 850         struct vmspace *vm;
 851         long rss;
 852
 853         if ((lp = lwkt_preempted_proc()) != NULL) {
 854                 /*
 855                  * Account for cpu time used and hit the scheduler.  Note
 856                  * that this call MUST BE MP SAFE, and the BGL IS NOT HELD
 857                  * HERE.
 858                  */
 859                 ++lp->lwp_cpticks;
 860                 usched_schedulerclock(lp, info->periodic, info->time);
 861         } else {
 862                 usched_schedulerclock(NULL, info->periodic, info->time);
 863         }
 864         if ((lp = curthread->td_lwp) != NULL) {
 865                 /*
 866                  * Update resource usage integrals and maximums.
 867                  */
 868                 if ((ru = &lp->lwp_proc->p_ru) &&
 869                     (vm = lp->lwp_proc->p_vmspace) != NULL) {
 870                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 871                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 872                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 873                         if (lwkt_trytoken(&vm->vm_map.token)) {
 874                                 rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 875                                 if (ru->ru_maxrss < rss)
 876                                         ru->ru_maxrss = rss;
 877                                 lwkt_reltoken(&vm->vm_map.token);
 878                         }
 879                 }
 880         }
 881         /* Increment the global sched_ticks */
 882         if (mycpu->gd_cpuid == 0)
 883                 ++sched_ticks;
 884 }
 885
 886 /*
 887  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 888  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 889  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
 890  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 891  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 892  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 893  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 894  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 895  *
 896  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 897  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 898  * the unsigned long maximum.
 899  *
 900  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 901  * 10ms ticks is 248 days.
 902  */
 903 int
 904 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 905 {
 906         int ticks;
 907         long sec, usec;
 908
 909         sec = tv->tv_sec;
 910         usec = tv->tv_usec;
 911         if (usec < 0) {
 912                 sec--;
 913                 usec += 1000000;
 914         }
 915         if (sec < 0) {
 916 #ifdef DIAGNOSTIC
 917                 if (usec > 0) {
 918                         sec++;
 919                         usec -= 1000000;
 920                 }
 921                 kprintf("tvtohz_high: negative time difference "
 922                         "%ld sec %ld usec\n",
 923                         sec, usec);
 924 #endif
 925                 ticks = 1;
 926         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 927                 ticks = (int)(sec * hz +
 928                             ((u_long)usec + (ustick - 1)) / ustick) + 1;
 929         } else {
 930                 ticks = INT_MAX;
 931         }
 932         return (ticks);
 933 }
 934
 935 int
 936 tstohz_high(struct timespec *ts)
 937 {
 938         int ticks;
 939         long sec, nsec;
 940
 941         sec = ts->tv_sec;
 942         nsec = ts->tv_nsec;
 943         if (nsec < 0) {
 944                 sec--;
 945                 nsec += 1000000000;
 946         }
 947         if (sec < 0) {
 948 #ifdef DIAGNOSTIC
 949                 if (nsec > 0) {
 950                         sec++;
 951                         nsec -= 1000000000;
 952                 }
 953                 kprintf("tstohz_high: negative time difference "
 954                         "%ld sec %ld nsec\n",
 955                         sec, nsec);
 956 #endif
 957                 ticks = 1;
 958         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 959                 ticks = (int)(sec * hz +
 960                             ((u_long)nsec + (nstick - 1)) / nstick) + 1;
 961         } else {
 962                 ticks = INT_MAX;
 963         }
 964         return (ticks);
 965 }
 966
 967
 968 /*
 969  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 970  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 971  * of ticks will not result in a late return.
 972  *
 973  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 974  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 975  * 1 tick.
 976  *
 977  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 978  * 10ms ticks is 248 days.
 979  */
 980 int
 981 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 982 {
 983         int ticks;
 984         long sec;
 985
 986         sec = tv->tv_sec;
 987         if (sec <= INT_MAX / hz)
 988                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / ustick);
 989         else
 990                 ticks = INT_MAX;
 991         return (ticks);
 992 }
 993
 994 int
 995 tstohz_low(struct timespec *ts)
 996 {
 997         int ticks;
 998         long sec;
 999
1000         sec = ts->tv_sec;
1001         if (sec <= INT_MAX / hz)
1002                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)ts->tv_nsec / nstick);
1003         else
1004                 ticks = INT_MAX;
1005         return (ticks);
1006 }
1007
1008 /*
1009  * Start profiling on a process.
1010  *
1011  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
1012  * keeps the profile clock running constantly.
1013  */
1014 void
1015 startprofclock(struct proc *p)
1016 {
1017         if ((p->p_flags & P_PROFIL) == 0) {
1018                 p->p_flags |= P_PROFIL;
1019 #if 0   /* XXX */
1020                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
1021                         crit_enter();
1022                         psdiv = psratio;
1023                         setstatclockrate(profhz);
1024                         crit_exit();
1025                 }
1026 #endif
1027         }
1028 }
1029
1030 /*
1031  * Stop profiling on a process.
1032  *
1033  * caller must hold p->p_token
1034  */
1035 void
1036 stopprofclock(struct proc *p)
1037 {
1038         if (p->p_flags & P_PROFIL) {
1039                 p->p_flags &= ~P_PROFIL;
1040 #if 0   /* XXX */
1041                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
1042                         crit_enter();
1043                         psdiv = 1;
1044                         setstatclockrate(stathz);
1045                         crit_exit();
1046                 }
1047 #endif
1048         }
1049 }
1050
1051 /*
1052  * Return information about system clocks.
1053  */
1054 static int
1055 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1056 {
1057         struct kinfo_clockinfo clkinfo;
1058         /*
1059          * Construct clockinfo structure.
1060          */
1061         clkinfo.ci_hz = hz;
1062         clkinfo.ci_tick = ustick;
1063         clkinfo.ci_tickadj = ntp_default_tick_delta / 1000;
1064         clkinfo.ci_profhz = profhz;
1065         clkinfo.ci_stathz = stathz ? stathz : hz;
1066         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
1067 }
1068
1069 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
1070         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
1071
1072 /*
1073  * We have eight functions for looking at the clock, four for
1074  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
1075  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
1076  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
1077  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
1078  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
1079  * time relative to system boot, these are well suited for time
1080  * interval measurements.
1081  *
1082  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
1083  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
1084  * check on the seconds field changing out from under us.
1085  *
1086  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
1087  * it is possible for the calculated delta to occassionally exceed
1088  * sys_cputimer->freq.  If this occurs the sys_cputimer->freq64_nsec
1089  * multiplication can easily overflow, so we deal with the case.  For
1090  * uniformity we deal with the case in the usec case too.
1091  *
1092  * All the [get][micro,nano][time,uptime]() routines are MPSAFE.
1093  */
1094 void
1095 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
1096 {
1097         struct globaldata *gd = mycpu;
1098         sysclock_t delta;
1099
1100         do {
1101                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1102                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1103         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1104
1105         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1106                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1107                 delta %= sys_cputimer->freq;
1108         }
1109         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1110         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1111                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1112                 ++tvp->tv_sec;
1113         }
1114 }
1115
1116 void
1117 getnanouptime(struct timespec *tsp)
1118 {
1119         struct globaldata *gd = mycpu;
1120         sysclock_t delta;
1121
1122         do {
1123                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1124                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1125         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1126
1127         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1128                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1129                 delta %= sys_cputimer->freq;
1130         }
1131         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1132 }
1133
1134 void
1135 microuptime(struct timeval *tvp)
1136 {
1137         struct globaldata *gd = mycpu;
1138         sysclock_t delta;
1139
1140         do {
1141                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1142                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1143         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1144
1145         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1146                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1147                 delta %= sys_cputimer->freq;
1148         }
1149         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1150 }
1151
1152 void
1153 nanouptime(struct timespec *tsp)
1154 {
1155         struct globaldata *gd = mycpu;
1156         sysclock_t delta;
1157
1158         do {
1159                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1160                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1161         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1162
1163         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1164                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1165                 delta %= sys_cputimer->freq;
1166         }
1167         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1168 }
1169
1170 /*
1171  * realtime routines
1172  */
1173 void
1174 getmicrotime(struct timeval *tvp)
1175 {
1176         struct globaldata *gd = mycpu;
1177         struct timespec *bt;
1178         sysclock_t delta;
1179
1180         do {
1181                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1182                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1183         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1184
1185         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1186                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1187                 delta %= sys_cputimer->freq;
1188         }
1189         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1190
1191         bt = &basetime[basetime_index];
1192         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1193         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1194         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1195                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1196                 ++tvp->tv_sec;
1197         }
1198 }
1199
1200 void
1201 getnanotime(struct timespec *tsp)
1202 {
1203         struct globaldata *gd = mycpu;
1204         struct timespec *bt;
1205         sysclock_t delta;
1206
1207         do {
1208                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1209                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1210         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1211
1212         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1213                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1214                 delta %= sys_cputimer->freq;
1215         }
1216         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1217
1218         bt = &basetime[basetime_index];
1219         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1220         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1221         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1222                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1223                 ++tsp->tv_sec;
1224         }
1225 }
1226
1227 static void
1228 getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp)
1229 {
1230         struct globaldata *gd = mycpu;
1231         sysclock_t delta;
1232
1233         do {
1234                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1235                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1236         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1237
1238         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1239                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1240                 delta %= sys_cputimer->freq;
1241         }
1242         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1243
1244         tsp->tv_sec += nbt->tv_sec;
1245         tsp->tv_nsec += nbt->tv_nsec;
1246         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1247                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1248                 ++tsp->tv_sec;
1249         }
1250 }
1251
1252
1253 void
1254 microtime(struct timeval *tvp)
1255 {
1256         struct globaldata *gd = mycpu;
1257         struct timespec *bt;
1258         sysclock_t delta;
1259
1260         do {
1261                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1262                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1263         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1264
1265         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1266                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1267                 delta %= sys_cputimer->freq;
1268         }
1269         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1270
1271         bt = &basetime[basetime_index];
1272         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1273         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1274         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1275                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1276                 ++tvp->tv_sec;
1277         }
1278 }
1279
1280 void
1281 nanotime(struct timespec *tsp)
1282 {
1283         struct globaldata *gd = mycpu;
1284         struct timespec *bt;
1285         sysclock_t delta;
1286
1287         do {
1288                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1289                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1290         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1291
1292         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1293                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1294                 delta %= sys_cputimer->freq;
1295         }
1296         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1297
1298         bt = &basetime[basetime_index];
1299         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1300         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1301         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1302                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1303                 ++tsp->tv_sec;
1304         }
1305 }
1306
1307 /*
1308  * note: this is not exactly synchronized with real time.  To do that we
1309  * would have to do what microtime does and check for a nanoseconds overflow.
1310  */
1311 time_t
1312 get_approximate_time_t(void)
1313 {
1314         struct globaldata *gd = mycpu;
1315         struct timespec *bt;
1316
1317         bt = &basetime[basetime_index];
1318         return(gd->gd_time_seconds + bt->tv_sec);
1319 }
1320
1321 int
1322 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
1323 {
1324         pps_params_t *app;
1325         struct pps_fetch_args *fapi;
1326 #ifdef PPS_SYNC
1327         struct pps_kcbind_args *kapi;
1328 #endif
1329
1330         switch (cmd) {
1331         case PPS_IOC_CREATE:
1332                 return (0);
1333         case PPS_IOC_DESTROY:
1334                 return (0);
1335         case PPS_IOC_SETPARAMS:
1336                 app = (pps_params_t *)data;
1337                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
1338                         return (EINVAL);
1339                 pps->ppsparam = *app;
1340                 return (0);
1341         case PPS_IOC_GETPARAMS:
1342                 app = (pps_params_t *)data;
1343                 *app = pps->ppsparam;
1344                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
1345                 return (0);
1346         case PPS_IOC_GETCAP:
1347                 *(int*)data = pps->ppscap;
1348                 return (0);
1349         case PPS_IOC_FETCH:
1350                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
1351                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1352                         return (EINVAL);
1353                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
1354                         return (EOPNOTSUPP);
1355                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
1356                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
1357                 return (0);
1358         case PPS_IOC_KCBIND:
1359 #ifdef PPS_SYNC
1360                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
1361                 /* XXX Only root should be able to do this */
1362                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1363                         return (EINVAL);
1364                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
1365                         return (EINVAL);
1366                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
1367                         return (EINVAL);
1368                 pps->kcmode = kapi->edge;
1369                 return (0);
1370 #else
1371                 return (EOPNOTSUPP);
1372 #endif
1373         default:
1374                 return (ENOTTY);
1375         }
1376 }
1377
1378 void
1379 pps_init(struct pps_state *pps)
1380 {
1381         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
1382         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
1383                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
1384         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
1385                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
1386 }
1387
1388 void
1389 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
1390 {
1391         struct globaldata *gd;
1392         struct timespec *tsp;
1393         struct timespec *osp;
1394         struct timespec *bt;
1395         struct timespec ts;
1396         sysclock_t *pcount;
1397 #ifdef PPS_SYNC
1398         sysclock_t tcount;
1399 #endif
1400         sysclock_t delta;
1401         pps_seq_t *pseq;
1402         int foff;
1403         int fhard;
1404
1405         gd = mycpu;
1406
1407         /* Things would be easier with arrays... */
1408         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
1409                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
1410                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
1411                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
1412                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
1413                 pcount = &pps->ppscount[0];
1414                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
1415         } else {
1416                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
1417                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
1418                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
1419                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
1420                 pcount = &pps->ppscount[1];
1421                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
1422         }
1423
1424         /* Nothing really happened */
1425         if (*pcount == count)
1426                 return;
1427
1428         *pcount = count;
1429
1430         do {
1431                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1432                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
1433         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1434
1435         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1436                 ts.tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1437                 delta %= sys_cputimer->freq;
1438         }
1439         ts.tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1440         bt = &basetime[basetime_index];
1441         ts.tv_sec += bt->tv_sec;
1442         ts.tv_nsec += bt->tv_nsec;
1443         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
1444                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
1445                 ++ts.tv_sec;
1446         }
1447
1448         (*pseq)++;
1449         *tsp = ts;
1450
1451         if (foff) {
1452                 timespecadd(tsp, osp);
1453                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
1454                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
1455                         tsp->tv_sec -= 1;
1456                 }
1457         }
1458 #ifdef PPS_SYNC
1459         if (fhard) {
1460                 /* magic, at its best... */
1461                 tcount = count - pps->ppscount[2];
1462                 pps->ppscount[2] = count;
1463                 if (tcount >= sys_cputimer->freq) {
1464                         delta = (1000000000 * (tcount / sys_cputimer->freq) +
1465                                  sys_cputimer->freq64_nsec *
1466                                  (tcount % sys_cputimer->freq)) >> 32;
1467                 } else {
1468                         delta = (sys_cputimer->freq64_nsec * tcount) >> 32;
1469                 }
1470                 hardpps(tsp, delta);
1471         }
1472 #endif
1473 }
1474
1475 /*
1476  * Return the tsc target value for a delay of (ns).
1477  *
1478  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1479  */
1480 int64_t
1481 tsc_get_target(int ns)
1482 {
1483 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1484         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1485                 return (rdtsc() + tsc_frequency * ns / (int64_t)1000000000);
1486         }
1487 #endif
1488         return(-1);
1489 }
1490
1491 /*
1492  * Compare the tsc against the passed target
1493  *
1494  * Returns +1 if the target has been reached
1495  * Returns  0 if the target has not yet been reached
1496  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1497  *
1498  * Typical use:         while (tsc_test_target(target) == 0) { ...poll... }
1499  */
1500 int
1501 tsc_test_target(int64_t target)
1502 {
1503 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1504         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1505                 if ((int64_t)(target - rdtsc()) <= 0)
1506                         return(1);
1507                 return(0);
1508         }
1509 #endif
1510         return(-1);
1511 }
1512
1513 /*
1514  * Delay the specified number of nanoseconds using the tsc.  This function
1515  * returns immediately if the TSC is not supported.  At least one cpu_pause()
1516  * will be issued.
1517  */
1518 void
1519 tsc_delay(int ns)
1520 {
1521         int64_t clk;
1522
1523         clk = tsc_get_target(ns);
1524         cpu_pause();
1525         while (tsc_test_target(clk) == 0)
1526                 cpu_pause();
1527 }