sys/kern/kern_clock.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003,2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  *
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *    the documentation and/or other materials provided with the
  16  *    distribution.
  17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *    from this software without specific, prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * Copyright (c) 1997, 1998 Poul-Henning Kamp <phk@FreeBSD.org>
  35  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
  36  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
  37  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
  38  * All or some portions of this file are derived from material licensed
  39  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
  40  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
  41  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
  42  *
  43  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  44  * modification, are permitted provided that the following conditions
  45  * are met:
  46  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  47  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  48  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  49  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  50  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  51  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  52  *    must display the following acknowledgement:
  53  *      This product includes software developed by the University of
  54  *      California, Berkeley and its contributors.
  55  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  56  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  57  *    without specific prior written permission.
  58  *
  59  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  60  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  61  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  62  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  63  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  64  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  65  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  66  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  67  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  68  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  69  * SUCH DAMAGE.
  70  *
  71  *      @(#)kern_clock.c        8.5 (Berkeley) 1/21/94
  72  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.105.2.10 2002/10/17 13:19:40 maxim Exp $
  73  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.21 2004/07/16 05:51:09 dillon Exp $
  74  */
  75
  76 #include "opt_ntp.h"
  77
  78 #include <sys/param.h>
  79 #include <sys/systm.h>
  80 #include <sys/dkstat.h>
  81 #include <sys/callout.h>
  82 #include <sys/kernel.h>
  83 #include <sys/proc.h>
  84 #include <sys/malloc.h>
  85 #include <sys/resourcevar.h>
  86 #include <sys/signalvar.h>
  87 #include <sys/timex.h>
  88 #include <sys/timepps.h>
  89 #include <vm/vm.h>
  90 #include <sys/lock.h>
  91 #include <vm/pmap.h>
  92 #include <vm/vm_map.h>
  93 #include <sys/sysctl.h>
  94 #include <sys/thread2.h>
  95
  96 #include <machine/cpu.h>
  97 #include <machine/limits.h>
  98 #include <machine/smp.h>
  99
 100 #ifdef GPROF
 101 #include <sys/gmon.h>
 102 #endif
 103
 104 #ifdef DEVICE_POLLING
 105 extern void init_device_poll(void);
 106 extern void hardclock_device_poll(void);
 107 #endif /* DEVICE_POLLING */
 108
 109 static void initclocks (void *dummy);
 110 SYSINIT(clocks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL)
 111
 112 /*
 113  * Some of these don't belong here, but it's easiest to concentrate them.
 114  * Note that cp_time[] counts in microseconds, but most userland programs
 115  * just compare relative times against the total by delta.
 116  */
 117 long cp_time[CPUSTATES];
 118
 119 SYSCTL_OPAQUE(_kern, OID_AUTO, cp_time, CTLFLAG_RD, &cp_time, sizeof(cp_time),
 120     "LU", "CPU time statistics");
 121
 122 long tk_cancc;
 123 long tk_nin;
 124 long tk_nout;
 125 long tk_rawcc;
 126
 127 /*
 128  * boottime is used to calculate the 'real' uptime.  Do not confuse this with
 129  * microuptime().  microtime() is not drift compensated.  The real uptime
 130  * with compensation is nanotime() - bootime.  boottime is recalculated
 131  * whenever the real time is set based on the compensated elapsed time
 132  * in seconds (gd->gd_time_seconds).
 133  *
 134  * basetime is used to calculate the compensated real time of day.  Chunky
 135  * changes to the time, aka settimeofday(), are made by modifying basetime.
 136  *
 137  * The gd_time_seconds and gd_cpuclock_base fields remain fairly monotonic.
 138  * Slight adjustments to gd_cpuclock_base are made to phase-lock it to
 139  * the real time.
 140  */
 141 struct timespec boottime;       /* boot time (realtime) for reference only */
 142 struct timespec basetime;       /* base time adjusts uptime -> realtime */
 143 time_t time_second;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
 144
 145 SYSCTL_STRUCT(_kern, KERN_BOOTTIME, boottime, CTLFLAG_RD,
 146     &boottime, timeval, "System boottime");
 147 SYSCTL_STRUCT(_kern, OID_AUTO, basetime, CTLFLAG_RD,
 148     &basetime, timeval, "System basetime");
 149
 150 static void hardclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 151 static void statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 152 static void schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 153
 154 int     ticks;                  /* system master ticks at hz */
 155 int64_t nsec_adj;               /* ntpd per-tick adjustment in nsec << 32 */
 156 int64_t nsec_acc;               /* accumulator */
 157
 158 /*
 159  * Finish initializing clock frequencies and start all clocks running.
 160  */
 161 /* ARGSUSED*/
 162 static void
 163 initclocks(void *dummy)
 164 {
 165         cpu_initclocks();
 166 #ifdef DEVICE_POLLING
 167         init_device_poll();
 168 #endif
 169         /*psratio = profhz / stathz;*/
 170         initclocks_pcpu();
 171 }
 172
 173 /*
 174  * Called on a per-cpu basis
 175  */
 176 void
 177 initclocks_pcpu(void)
 178 {
 179         struct globaldata *gd = mycpu;
 180
 181         crit_enter();
 182         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 183             gd->gd_time_seconds = 1;
 184             gd->gd_cpuclock_base = cputimer_count();
 185         } else {
 186             /* XXX */
 187             gd->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
 188             gd->gd_cpuclock_base = globaldata_find(0)->gd_cpuclock_base;
 189         }
 190         systimer_init_periodic(&gd->gd_hardclock, hardclock, NULL, hz);
 191         systimer_init_periodic(&gd->gd_statclock, statclock, NULL, stathz);
 192         /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
 193         systimer_init_periodic(&gd->gd_schedclock, schedclock,
 194                                 NULL, ESTCPUFREQ);
 195         crit_exit();
 196 }
 197
 198 /*
 199  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
 200  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
 201  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
 202  * time of day.  This way the gd_* fields are guarenteed to represent
 203  * a monotonically increasing 'uptime' value.
 204  */
 205 void
 206 set_timeofday(struct timespec *ts)
 207 {
 208         struct timespec ts2;
 209
 210         /*
 211          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
 212          */
 213         crit_enter();
 214         nanouptime(&ts2);
 215         basetime.tv_sec = ts->tv_sec - ts2.tv_sec;
 216         basetime.tv_nsec = ts->tv_nsec - ts2.tv_nsec;
 217         if (basetime.tv_nsec < 0) {
 218             basetime.tv_nsec += 1000000000;
 219             --basetime.tv_sec;
 220         }
 221         boottime.tv_sec = basetime.tv_sec - mycpu->gd_time_seconds;
 222         timedelta = 0;
 223         crit_exit();
 224 }
 225
 226 /*
 227  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
 228  * on cpu #0.
 229  *
 230  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 231  * manipulate objects owned by the current cpu.
 232  */
 233 static void
 234 hardclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 235 {
 236         sysclock_t cputicks;
 237         struct proc *p;
 238         struct pstats *pstats;
 239         struct globaldata *gd = mycpu;
 240
 241         /*
 242          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
 243          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
 244          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
 245          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
 246          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
 247          * stay in synch.
 248          *
 249          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
 250          * to reverse index gd_cpuclock_base.
 251          */
 252         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
 253         if (cputicks > cputimer_freq) {
 254                 ++gd->gd_time_seconds;
 255                 gd->gd_cpuclock_base += cputimer_freq;
 256         }
 257
 258         /*
 259          * The system-wide ticks and softticks are only updated by cpu #0.
 260          * Callwheel actions are also (at the moment) only handled by cpu #0.
 261          * Finally, we also do NTP related timedelta/tickdelta adjustments
 262          * by adjusting basetime.
 263          */
 264         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 265             struct timespec nts;
 266             int leap;
 267
 268             ++ticks;
 269
 270 #ifdef DEVICE_POLLING
 271             hardclock_device_poll();    /* mpsafe, short and quick */
 272 #endif /* DEVICE_POLLING */
 273
 274             if (TAILQ_FIRST(&callwheel[ticks & callwheelmask]) != NULL) {
 275                 setsoftclock();
 276             } else if (softticks + 1 == ticks) {
 277                 ++softticks;
 278             }
 279
 280 #if 0
 281             if (tco->tc_poll_pps)
 282                 tco->tc_poll_pps(tco);
 283 #endif
 284             /*
 285              * Apply adjtime corrections.  At the moment only do this if
 286              * we can get the MP lock to interlock with adjtime's modification
 287              * of these variables.  Note that basetime adjustments are not
 288              * MP safe either XXX.
 289              */
 290             if (timedelta != 0 && try_mplock()) {
 291                 basetime.tv_nsec += tickdelta * 1000;
 292                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 293                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 294                     ++basetime.tv_sec;
 295                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 296                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 297                     --basetime.tv_sec;
 298                 }
 299                 timedelta -= tickdelta;
 300                 rel_mplock();
 301             }
 302
 303             /*
 304              * Apply per-tick compensation.  ticks_adj adjusts for both
 305              * offset and frequency, and could be negative.
 306              */
 307             if (nsec_adj != 0 && try_mplock()) {
 308                 nsec_acc += nsec_adj;
 309                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
 310                     basetime.tv_nsec += nsec_acc >> 32;
 311                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 312                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
 313                     basetime.tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
 314                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 315                 }
 316                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 317                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 318                     ++basetime.tv_sec;
 319                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 320                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 321                     --basetime.tv_sec;
 322                 }
 323                 rel_mplock();
 324             }
 325
 326             /*
 327              * If the realtime-adjusted seconds hand rolls over then tell
 328              * ntp_update_second() what we did in the last second so it can
 329              * calculate what to do in the next second.  It may also add
 330              * or subtract a leap second.
 331              */
 332             getnanotime(&nts);
 333             if (time_second != nts.tv_sec) {
 334                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
 335                 basetime.tv_sec += leap;
 336                 time_second = nts.tv_sec + leap;
 337                 nsec_adj /= hz;
 338             }
 339         }
 340
 341         /*
 342          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.  I don't think psignal()
 343          * is mpsafe on curproc, so XXX get the mplock.
 344          */
 345         if ((p = curproc) != NULL && try_mplock()) {
 346                 pstats = p->p_stats;
 347                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
 348                     timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
 349                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0)
 350                         psignal(p, SIGVTALRM);
 351                 if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
 352                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0)
 353                         psignal(p, SIGPROF);
 354                 rel_mplock();
 355         }
 356         setdelayed();
 357 }
 358
 359 /*
 360  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
 361  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
 362  *
 363  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 364  * manipulate objects owned by the current cpu.
 365  *
 366  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
 367  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
 368  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
 369  * p->p_estcpu.
 370  *
 371  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
 372  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
 373  * interrupted.
 374  */
 375 static void
 376 statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 377 {
 378 #ifdef GPROF
 379         struct gmonparam *g;
 380         int i;
 381 #endif
 382         thread_t td;
 383         struct proc *p;
 384         int bump;
 385         struct timeval tv;
 386         struct timeval *stv;
 387
 388         /*
 389          * How big was our timeslice relative to the last time?
 390          */
 391         microuptime(&tv);       /* mpsafe */
 392         stv = &mycpu->gd_stattv;
 393         if (stv->tv_sec == 0) {
 394             bump = 1;
 395         } else {
 396             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
 397                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
 398             if (bump < 0)
 399                 bump = 0;
 400             if (bump > 1000000)
 401                 bump = 1000000;
 402         }
 403         *stv = tv;
 404
 405         td = curthread;
 406         p = td->td_proc;
 407
 408         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
 409                 /*
 410                  * Came from userland, handle user time and deal with
 411                  * possible process.
 412                  */
 413                 if (p && (p->p_flag & P_PROFIL))
 414                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
 415                 td->td_uticks += bump;
 416
 417                 /*
 418                  * Charge the time as appropriate
 419                  */
 420                 if (p && p->p_nice > NZERO)
 421                         cp_time[CP_NICE] += bump;
 422                 else
 423                         cp_time[CP_USER] += bump;
 424         } else {
 425 #ifdef GPROF
 426                 /*
 427                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 428                  */
 429                 g = &_gmonparam;
 430                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
 431                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
 432                         if (i < g->textsize) {
 433                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
 434                                 g->kcount[i]++;
 435                         }
 436                 }
 437 #endif
 438                 /*
 439                  * Came from kernel mode, so we were:
 440                  * - handling an interrupt,
 441                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 442                  *   user process, or
 443                  * - spinning in the idle loop.
 444                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 445                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 446                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 447                  * so that we know how much of its real time was spent
 448                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 449                  *
 450                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame
 451                  * can occur if ipi processing is done from an splx().
 452                  */
 453                 if (frame && CLKF_INTR(frame))
 454                         td->td_iticks += bump;
 455                 else
 456                         td->td_sticks += bump;
 457
 458                 if (frame && CLKF_INTR(frame)) {
 459                         cp_time[CP_INTR] += bump;
 460                 } else {
 461                         if (td == &mycpu->gd_idlethread)
 462                                 cp_time[CP_IDLE] += bump;
 463                         else
 464                                 cp_time[CP_SYS] += bump;
 465                 }
 466         }
 467 }
 468
 469 /*
 470  * The scheduler clock typically runs at a 20Hz rate.  NOTE! systimer,
 471  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
 472  * but that's about it.
 473  */
 474 static void
 475 schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 476 {
 477         struct proc *p;
 478         struct pstats *pstats;
 479         struct rusage *ru;
 480         struct vmspace *vm;
 481         long rss;
 482
 483         schedulerclock(NULL);   /* mpsafe */
 484         if ((p = curproc) != NULL) {
 485                 /* Update resource usage integrals and maximums. */
 486                 if ((pstats = p->p_stats) != NULL &&
 487                     (ru = &pstats->p_ru) != NULL &&
 488                     (vm = p->p_vmspace) != NULL) {
 489                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 490                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 491                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 492                         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 493                         if (ru->ru_maxrss < rss)
 494                                 ru->ru_maxrss = rss;
 495                 }
 496         }
 497 }
 498
 499 /*
 500  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 501  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 502  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
 503  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 504  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 505  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 506  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 507  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 508  *
 509  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 510  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 511  * the unsigned long maximum.
 512  *
 513  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 514  * 10ms ticks is 248 days.
 515  */
 516 int
 517 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 518 {
 519         int ticks;
 520         long sec, usec;
 521
 522         sec = tv->tv_sec;
 523         usec = tv->tv_usec;
 524         if (usec < 0) {
 525                 sec--;
 526                 usec += 1000000;
 527         }
 528         if (sec < 0) {
 529 #ifdef DIAGNOSTIC
 530                 if (usec > 0) {
 531                         sec++;
 532                         usec -= 1000000;
 533                 }
 534                 printf("tvotohz: negative time difference %ld sec %ld usec\n",
 535                        sec, usec);
 536 #endif
 537                 ticks = 1;
 538         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 539                 ticks = (int)(sec * hz +
 540                             ((u_long)usec + (tick - 1)) / tick) + 1;
 541         } else {
 542                 ticks = INT_MAX;
 543         }
 544         return (ticks);
 545 }
 546
 547 /*
 548  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 549  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 550  * of ticks will not result in a late return.
 551  *
 552  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 553  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 554  * 1 tick.
 555  *
 556  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 557  * 10ms ticks is 248 days.
 558  */
 559 int
 560 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 561 {
 562         int ticks;
 563         long sec;
 564
 565         sec = tv->tv_sec;
 566         if (sec <= INT_MAX / hz)
 567                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / tick);
 568         else
 569                 ticks = INT_MAX;
 570         return (ticks);
 571 }
 572
 573
 574 /*
 575  * Start profiling on a process.
 576  *
 577  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 578  * keeps the profile clock running constantly.
 579  */
 580 void
 581 startprofclock(struct proc *p)
 582 {
 583         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 584                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 585 #if 0   /* XXX */
 586                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
 587                         s = splstatclock();
 588                         psdiv = psratio;
 589                         setstatclockrate(profhz);
 590                         splx(s);
 591                 }
 592 #endif
 593         }
 594 }
 595
 596 /*
 597  * Stop profiling on a process.
 598  */
 599 void
 600 stopprofclock(struct proc *p)
 601 {
 602         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 603                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 604 #if 0   /* XXX */
 605                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
 606                         s = splstatclock();
 607                         psdiv = 1;
 608                         setstatclockrate(stathz);
 609                         splx(s);
 610                 }
 611 #endif
 612         }
 613 }
 614
 615 /*
 616  * Return information about system clocks.
 617  */
 618 static int
 619 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 620 {
 621         struct clockinfo clkinfo;
 622         /*
 623          * Construct clockinfo structure.
 624          */
 625         clkinfo.hz = hz;
 626         clkinfo.tick = tick;
 627         clkinfo.tickadj = tickadj;
 628         clkinfo.profhz = profhz;
 629         clkinfo.stathz = stathz ? stathz : hz;
 630         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 631 }
 632
 633 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
 634         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
 635
 636 /*
 637  * We have eight functions for looking at the clock, four for
 638  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
 639  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
 640  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
 641  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
 642  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
 643  * time relative to system boot, these are well suited for time
 644  * interval measurements.
 645  *
 646  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
 647  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
 648  * check on the seconds field changing out from under us.
 649  */
 650 void
 651 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
 652 {
 653         struct globaldata *gd = mycpu;
 654         sysclock_t delta;
 655
 656         do {
 657                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 658                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 659         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 660         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 661         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 662                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 663                 ++tvp->tv_sec;
 664         }
 665 }
 666
 667 void
 668 getnanouptime(struct timespec *tsp)
 669 {
 670         struct globaldata *gd = mycpu;
 671         sysclock_t delta;
 672
 673         do {
 674                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 675                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 676         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 677         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 678         if (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 679                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 680                 ++tsp->tv_sec;
 681         }
 682 }
 683
 684 void
 685 microuptime(struct timeval *tvp)
 686 {
 687         struct globaldata *gd = mycpu;
 688         sysclock_t delta;
 689
 690         do {
 691                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 692                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 693         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 694         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 695         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 696                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 697                 ++tvp->tv_sec;
 698         }
 699 }
 700
 701 void
 702 nanouptime(struct timespec *tsp)
 703 {
 704         struct globaldata *gd = mycpu;
 705         sysclock_t delta;
 706
 707         do {
 708                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 709                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 710         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 711         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 712         if (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 713                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 714                 ++tsp->tv_sec;
 715         }
 716 }
 717
 718 /*
 719  * realtime routines
 720  */
 721
 722 void
 723 getmicrotime(struct timeval *tvp)
 724 {
 725         struct globaldata *gd = mycpu;
 726         sysclock_t delta;
 727
 728         do {
 729                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 730                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 731         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 732         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 733
 734         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 735         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 736         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 737                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 738                 ++tvp->tv_sec;
 739         }
 740 }
 741
 742 void
 743 getnanotime(struct timespec *tsp)
 744 {
 745         struct globaldata *gd = mycpu;
 746         sysclock_t delta;
 747
 748         do {
 749                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 750                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 751         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 752         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 753
 754         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 755         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 756         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 757                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 758                 ++tsp->tv_sec;
 759         }
 760 }
 761
 762 void
 763 microtime(struct timeval *tvp)
 764 {
 765         struct globaldata *gd = mycpu;
 766         sysclock_t delta;
 767
 768         do {
 769                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 770                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 771         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 772         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 773
 774         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 775         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 776         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 777                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 778                 ++tvp->tv_sec;
 779         }
 780 }
 781
 782 void
 783 nanotime(struct timespec *tsp)
 784 {
 785         struct globaldata *gd = mycpu;
 786         sysclock_t delta;
 787
 788         do {
 789                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 790                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 791         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 792         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 793
 794         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 795         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 796         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 797                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 798                 ++tsp->tv_sec;
 799         }
 800 }
 801
 802 int
 803 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
 804 {
 805         pps_params_t *app;
 806         struct pps_fetch_args *fapi;
 807 #ifdef PPS_SYNC
 808         struct pps_kcbind_args *kapi;
 809 #endif
 810
 811         switch (cmd) {
 812         case PPS_IOC_CREATE:
 813                 return (0);
 814         case PPS_IOC_DESTROY:
 815                 return (0);
 816         case PPS_IOC_SETPARAMS:
 817                 app = (pps_params_t *)data;
 818                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
 819                         return (EINVAL);
 820                 pps->ppsparam = *app;
 821                 return (0);
 822         case PPS_IOC_GETPARAMS:
 823                 app = (pps_params_t *)data;
 824                 *app = pps->ppsparam;
 825                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
 826                 return (0);
 827         case PPS_IOC_GETCAP:
 828                 *(int*)data = pps->ppscap;
 829                 return (0);
 830         case PPS_IOC_FETCH:
 831                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
 832                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 833                         return (EINVAL);
 834                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
 835                         return (EOPNOTSUPP);
 836                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
 837                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
 838                 return (0);
 839         case PPS_IOC_KCBIND:
 840 #ifdef PPS_SYNC
 841                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
 842                 /* XXX Only root should be able to do this */
 843                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 844                         return (EINVAL);
 845                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
 846                         return (EINVAL);
 847                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
 848                         return (EINVAL);
 849                 pps->kcmode = kapi->edge;
 850                 return (0);
 851 #else
 852                 return (EOPNOTSUPP);
 853 #endif
 854         default:
 855                 return (ENOTTY);
 856         }
 857 }
 858
 859 void
 860 pps_init(struct pps_state *pps)
 861 {
 862         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
 863         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
 864                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
 865         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
 866                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
 867 }
 868
 869 void
 870 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
 871 {
 872         struct globaldata *gd;
 873         struct timespec *tsp;
 874         struct timespec *osp;
 875         struct timespec ts;
 876         sysclock_t *pcount;
 877 #ifdef PPS_SYNC
 878         sysclock_t tcount;
 879 #endif
 880         sysclock_t delta;
 881         pps_seq_t *pseq;
 882         int foff;
 883         int fhard;
 884
 885         gd = mycpu;
 886
 887         /* Things would be easier with arrays... */
 888         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
 889                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
 890                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
 891                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
 892                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
 893                 pcount = &pps->ppscount[0];
 894                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
 895         } else {
 896                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
 897                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
 898                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
 899                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
 900                 pcount = &pps->ppscount[1];
 901                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
 902         }
 903
 904         /* Nothing really happened */
 905         if (*pcount == count)
 906                 return;
 907
 908         *pcount = count;
 909
 910         do {
 911                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 912                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
 913         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 914         if (delta > cputimer_freq) {
 915                 ts.tv_sec += delta / cputimer_freq;
 916                 delta %= cputimer_freq;
 917         }
 918         ts.tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 919         ts.tv_sec += basetime.tv_sec;
 920         ts.tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 921         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
 922                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
 923                 ++ts.tv_sec;
 924         }
 925
 926         (*pseq)++;
 927         *tsp = ts;
 928
 929         if (foff) {
 930                 timespecadd(tsp, osp);
 931                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
 932                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
 933                         tsp->tv_sec -= 1;
 934                 }
 935         }
 936 #ifdef PPS_SYNC
 937         if (fhard) {
 938                 /* magic, at its best... */
 939                 tcount = count - pps->ppscount[2];
 940                 pps->ppscount[2] = count;
 941                 delta = (cputimer_freq64_nsec * tcount) >> 32;
 942                 hardpps(tsp, delta);
 943         }
 944 #endif
 945 }
 946