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
 562              */
 563             if (kpmap) {
 564                 getnanouptime(&kpmap->ts_uptime);
 565                 getnanotime(&kpmap->ts_realtime);
 566             }
 567         }
 568
 569         /*
 570          * lwkt thread scheduler fair queueing
 571          */
 572         lwkt_schedulerclock(curthread);
 573
 574         /*
 575          * softticks are handled for all cpus
 576          */
 577         hardclock_softtick(gd);
 578
 579         /*
 580          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.
 581          *
 582          * We must acquire the per-process token in order for ksignal()
 583          * to be non-blocking.  For the moment this requires an AST fault,
 584          * the ksignal() cannot be safely issued from this hard interrupt.
 585          *
 586          * XXX Even the trytoken here isn't right, and itimer operation in
 587          *     a multi threaded environment is going to be weird at the
 588          *     very least.
 589          */
 590         if ((p = curproc) != NULL && lwkt_trytoken(&p->p_token)) {
 591                 crit_enter_hard();
 592                 if (p->p_upmap)
 593                         ++p->p_upmap->runticks;
 594
 595                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
 596                     timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
 597                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], ustick) == 0) {
 598                         p->p_flags |= P_SIGVTALRM;
 599                         need_user_resched();
 600                 }
 601                 if (timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
 602                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_PROF], ustick) == 0) {
 603                         p->p_flags |= P_SIGPROF;
 604                         need_user_resched();
 605                 }
 606                 crit_exit_hard();
 607                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
 608         }
 609         setdelayed();
 610 }
 611
 612 /*
 613  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
 614  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
 615  *
 616  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 617  * manipulate objects owned by the current cpu.
 618  *
 619  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
 620  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
 621  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
 622  * p->p_estcpu.
 623  *
 624  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
 625  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
 626  * interrupted.
 627  */
 628 static void
 629 statclock(systimer_t info, int in_ipi, struct intrframe *frame)
 630 {
 631 #ifdef GPROF
 632         struct gmonparam *g;
 633         int i;
 634 #endif
 635         thread_t td;
 636         struct proc *p;
 637         int bump;
 638         sysclock_t cv;
 639         sysclock_t scv;
 640
 641         /*
 642          * How big was our timeslice relative to the last time?  Calculate
 643          * in microseconds.
 644          *
 645          * NOTE: Use of microuptime() is typically MPSAFE, but usually not
 646          *       during early boot.  Just use the systimer count to be nice
 647          *       to e.g. qemu.  The systimer has a better chance of being
 648          *       MPSAFE at early boot.
 649          */
 650         cv = sys_cputimer->count();
 651         scv = mycpu->statint.gd_statcv;
 652         if (scv == 0) {
 653                 bump = 1;
 654         } else {
 655                 bump = (sys_cputimer->freq64_usec * (cv - scv)) >> 32;
 656                 if (bump < 0)
 657                         bump = 0;
 658                 if (bump > 1000000)
 659                         bump = 1000000;
 660         }
 661         mycpu->statint.gd_statcv = cv;
 662
 663 #if 0
 664         stv = &mycpu->gd_stattv;
 665         if (stv->tv_sec == 0) {
 666             bump = 1;
 667         } else {
 668             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
 669                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
 670             if (bump < 0)
 671                 bump = 0;
 672             if (bump > 1000000)
 673                 bump = 1000000;
 674         }
 675         *stv = tv;
 676 #endif
 677
 678         td = curthread;
 679         p = td->td_proc;
 680
 681         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
 682                 /*
 683                  * Came from userland, handle user time and deal with
 684                  * possible process.
 685                  */
 686                 if (p && (p->p_flags & P_PROFIL))
 687                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
 688                 td->td_uticks += bump;
 689
 690                 /*
 691                  * Charge the time as appropriate
 692                  */
 693                 if (p && p->p_nice > NZERO)
 694                         cpu_time.cp_nice += bump;
 695                 else
 696                         cpu_time.cp_user += bump;
 697         } else {
 698                 int intr_nest = mycpu->gd_intr_nesting_level;
 699
 700                 if (in_ipi) {
 701                         /*
 702                          * IPI processing code will bump gd_intr_nesting_level
 703                          * up by one, which breaks following CLKF_INTR testing,
 704                          * so we substract it by one here.
 705                          */
 706                         --intr_nest;
 707                 }
 708 #ifdef GPROF
 709                 /*
 710                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 711                  */
 712                 g = &_gmonparam;
 713                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
 714                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
 715                         if (i < g->textsize) {
 716                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
 717                                 g->kcount[i]++;
 718                         }
 719                 }
 720 #endif
 721
 722 #define IS_INTR_RUNNING ((frame && CLKF_INTR(intr_nest)) || CLKF_INTR_TD(td))
 723
 724                 /*
 725                  * Came from kernel mode, so we were:
 726                  * - handling an interrupt,
 727                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 728                  *   user process, or
 729                  * - spinning in the idle loop.
 730                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 731                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 732                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 733                  * so that we know how much of its real time was spent
 734                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 735                  *
 736                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame
 737                  * can occur if ipi processing is done from a crit_exit().
 738                  */
 739                 if (IS_INTR_RUNNING)
 740                         td->td_iticks += bump;
 741                 else
 742                         td->td_sticks += bump;
 743
 744                 if (IS_INTR_RUNNING) {
 745                         /*
 746                          * If we interrupted an interrupt thread, well,
 747                          * count it as interrupt time.
 748                          */
 749 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 750                         if (frame)
 751                                 do_pctrack(frame, PCTRACK_INT);
 752 #endif
 753                         cpu_time.cp_intr += bump;
 754                 } else {
 755                         if (td == &mycpu->gd_idlethread) {
 756                                 /*
 757                                  * Even if the current thread is the idle
 758                                  * thread it could be due to token contention
 759                                  * in the LWKT scheduler.  Count such as
 760                                  * system time.
 761                                  */
 762                                 if (mycpu->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK)
 763                                         cpu_time.cp_sys += bump;
 764                                 else
 765                                         cpu_time.cp_idle += bump;
 766                         } else {
 767                                 /*
 768                                  * System thread was running.
 769                                  */
 770 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 771                                 if (frame)
 772                                         do_pctrack(frame, PCTRACK_SYS);
 773 #endif
 774                                 cpu_time.cp_sys += bump;
 775                         }
 776                 }
 777
 778 #undef IS_INTR_RUNNING
 779         }
 780 }
 781
 782 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 783 /*
 784  * Sample the PC when in the kernel or in an interrupt.  User code can
 785  * retrieve the information and generate a histogram or other output.
 786  */
 787
 788 static void
 789 do_pctrack(struct intrframe *frame, int which)
 790 {
 791         struct kinfo_pctrack *pctrack;
 792
 793         pctrack = &cputime_pctrack[mycpu->gd_cpuid][which];
 794         pctrack->pc_array[pctrack->pc_index & PCTRACK_ARYMASK] =
 795                 (void *)CLKF_PC(frame);
 796         ++pctrack->pc_index;
 797 }
 798
 799 static int
 800 sysctl_pctrack(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 801 {
 802         struct kinfo_pcheader head;
 803         int error;
 804         int cpu;
 805         int ntrack;
 806
 807         head.pc_ntrack = PCTRACK_SIZE;
 808         head.pc_arysize = PCTRACK_ARYSIZE;
 809
 810         if ((error = SYSCTL_OUT(req, &head, sizeof(head))) != 0)
 811                 return (error);
 812
 813         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
 814                 for (ntrack = 0; ntrack < PCTRACK_SIZE; ++ntrack) {
 815                         error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_pctrack[cpu][ntrack],
 816                                            sizeof(struct kinfo_pctrack));
 817                         if (error)
 818                                 break;
 819                 }
 820                 if (error)
 821                         break;
 822         }
 823         return (error);
 824 }
 825 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, pctrack, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
 826         sysctl_pctrack, "S,kinfo_pcheader", "CPU PC tracking");
 827
 828 #endif
 829
 830 /*
 831  * The scheduler clock typically runs at a 50Hz rate.  NOTE! systimer,
 832  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
 833  * but that's about it.
 834  *
 835  * Each cpu has its own scheduler clock.
 836  */
 837 static void
 838 schedclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
 839 {
 840         struct lwp *lp;
 841         struct rusage *ru;
 842         struct vmspace *vm;
 843         long rss;
 844
 845         if ((lp = lwkt_preempted_proc()) != NULL) {
 846                 /*
 847                  * Account for cpu time used and hit the scheduler.  Note
 848                  * that this call MUST BE MP SAFE, and the BGL IS NOT HELD
 849                  * HERE.
 850                  */
 851                 ++lp->lwp_cpticks;
 852                 usched_schedulerclock(lp, info->periodic, info->time);
 853         } else {
 854                 usched_schedulerclock(NULL, info->periodic, info->time);
 855         }
 856         if ((lp = curthread->td_lwp) != NULL) {
 857                 /*
 858                  * Update resource usage integrals and maximums.
 859                  */
 860                 if ((ru = &lp->lwp_proc->p_ru) &&
 861                     (vm = lp->lwp_proc->p_vmspace) != NULL) {
 862                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 863                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 864                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 865                         if (lwkt_trytoken(&vm->vm_map.token)) {
 866                                 rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 867                                 if (ru->ru_maxrss < rss)
 868                                         ru->ru_maxrss = rss;
 869                                 lwkt_reltoken(&vm->vm_map.token);
 870                         }
 871                 }
 872         }
 873         /* Increment the global sched_ticks */
 874         if (mycpu->gd_cpuid == 0)
 875                 ++sched_ticks;
 876 }
 877
 878 /*
 879  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 880  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 881  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
 882  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 883  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 884  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 885  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 886  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 887  *
 888  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 889  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 890  * the unsigned long maximum.
 891  *
 892  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 893  * 10ms ticks is 248 days.
 894  */
 895 int
 896 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 897 {
 898         int ticks;
 899         long sec, usec;
 900
 901         sec = tv->tv_sec;
 902         usec = tv->tv_usec;
 903         if (usec < 0) {
 904                 sec--;
 905                 usec += 1000000;
 906         }
 907         if (sec < 0) {
 908 #ifdef DIAGNOSTIC
 909                 if (usec > 0) {
 910                         sec++;
 911                         usec -= 1000000;
 912                 }
 913                 kprintf("tvtohz_high: negative time difference "
 914                         "%ld sec %ld usec\n",
 915                         sec, usec);
 916 #endif
 917                 ticks = 1;
 918         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 919                 ticks = (int)(sec * hz +
 920                             ((u_long)usec + (ustick - 1)) / ustick) + 1;
 921         } else {
 922                 ticks = INT_MAX;
 923         }
 924         return (ticks);
 925 }
 926
 927 int
 928 tstohz_high(struct timespec *ts)
 929 {
 930         int ticks;
 931         long sec, nsec;
 932
 933         sec = ts->tv_sec;
 934         nsec = ts->tv_nsec;
 935         if (nsec < 0) {
 936                 sec--;
 937                 nsec += 1000000000;
 938         }
 939         if (sec < 0) {
 940 #ifdef DIAGNOSTIC
 941                 if (nsec > 0) {
 942                         sec++;
 943                         nsec -= 1000000000;
 944                 }
 945                 kprintf("tstohz_high: negative time difference "
 946                         "%ld sec %ld nsec\n",
 947                         sec, nsec);
 948 #endif
 949                 ticks = 1;
 950         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 951                 ticks = (int)(sec * hz +
 952                             ((u_long)nsec + (nstick - 1)) / nstick) + 1;
 953         } else {
 954                 ticks = INT_MAX;
 955         }
 956         return (ticks);
 957 }
 958
 959
 960 /*
 961  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 962  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 963  * of ticks will not result in a late return.
 964  *
 965  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 966  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 967  * 1 tick.
 968  *
 969  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 970  * 10ms ticks is 248 days.
 971  */
 972 int
 973 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 974 {
 975         int ticks;
 976         long sec;
 977
 978         sec = tv->tv_sec;
 979         if (sec <= INT_MAX / hz)
 980                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / ustick);
 981         else
 982                 ticks = INT_MAX;
 983         return (ticks);
 984 }
 985
 986 int
 987 tstohz_low(struct timespec *ts)
 988 {
 989         int ticks;
 990         long sec;
 991
 992         sec = ts->tv_sec;
 993         if (sec <= INT_MAX / hz)
 994                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)ts->tv_nsec / nstick);
 995         else
 996                 ticks = INT_MAX;
 997         return (ticks);
 998 }
 999
1000 /*
1001  * Start profiling on a process.
1002  *
1003  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
1004  * keeps the profile clock running constantly.
1005  */
1006 void
1007 startprofclock(struct proc *p)
1008 {
1009         if ((p->p_flags & P_PROFIL) == 0) {
1010                 p->p_flags |= P_PROFIL;
1011 #if 0   /* XXX */
1012                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
1013                         crit_enter();
1014                         psdiv = psratio;
1015                         setstatclockrate(profhz);
1016                         crit_exit();
1017                 }
1018 #endif
1019         }
1020 }
1021
1022 /*
1023  * Stop profiling on a process.
1024  *
1025  * caller must hold p->p_token
1026  */
1027 void
1028 stopprofclock(struct proc *p)
1029 {
1030         if (p->p_flags & P_PROFIL) {
1031                 p->p_flags &= ~P_PROFIL;
1032 #if 0   /* XXX */
1033                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
1034                         crit_enter();
1035                         psdiv = 1;
1036                         setstatclockrate(stathz);
1037                         crit_exit();
1038                 }
1039 #endif
1040         }
1041 }
1042
1043 /*
1044  * Return information about system clocks.
1045  */
1046 static int
1047 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1048 {
1049         struct kinfo_clockinfo clkinfo;
1050         /*
1051          * Construct clockinfo structure.
1052          */
1053         clkinfo.ci_hz = hz;
1054         clkinfo.ci_tick = ustick;
1055         clkinfo.ci_tickadj = ntp_default_tick_delta / 1000;
1056         clkinfo.ci_profhz = profhz;
1057         clkinfo.ci_stathz = stathz ? stathz : hz;
1058         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
1059 }
1060
1061 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
1062         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
1063
1064 /*
1065  * We have eight functions for looking at the clock, four for
1066  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
1067  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
1068  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
1069  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
1070  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
1071  * time relative to system boot, these are well suited for time
1072  * interval measurements.
1073  *
1074  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
1075  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
1076  * check on the seconds field changing out from under us.
1077  *
1078  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
1079  * it is possible for the calculated delta to occassionally exceed
1080  * sys_cputimer->freq.  If this occurs the sys_cputimer->freq64_nsec
1081  * multiplication can easily overflow, so we deal with the case.  For
1082  * uniformity we deal with the case in the usec case too.
1083  *
1084  * All the [get][micro,nano][time,uptime]() routines are MPSAFE.
1085  */
1086 void
1087 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
1088 {
1089         struct globaldata *gd = mycpu;
1090         sysclock_t delta;
1091
1092         do {
1093                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1094                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1095         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1096
1097         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1098                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1099                 delta %= sys_cputimer->freq;
1100         }
1101         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1102         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1103                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1104                 ++tvp->tv_sec;
1105         }
1106 }
1107
1108 void
1109 getnanouptime(struct timespec *tsp)
1110 {
1111         struct globaldata *gd = mycpu;
1112         sysclock_t delta;
1113
1114         do {
1115                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1116                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1117         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1118
1119         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1120                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1121                 delta %= sys_cputimer->freq;
1122         }
1123         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1124 }
1125
1126 void
1127 microuptime(struct timeval *tvp)
1128 {
1129         struct globaldata *gd = mycpu;
1130         sysclock_t delta;
1131
1132         do {
1133                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1134                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1135         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1136
1137         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1138                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1139                 delta %= sys_cputimer->freq;
1140         }
1141         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1142 }
1143
1144 void
1145 nanouptime(struct timespec *tsp)
1146 {
1147         struct globaldata *gd = mycpu;
1148         sysclock_t delta;
1149
1150         do {
1151                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1152                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1153         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1154
1155         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1156                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1157                 delta %= sys_cputimer->freq;
1158         }
1159         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1160 }
1161
1162 /*
1163  * realtime routines
1164  */
1165 void
1166 getmicrotime(struct timeval *tvp)
1167 {
1168         struct globaldata *gd = mycpu;
1169         struct timespec *bt;
1170         sysclock_t delta;
1171
1172         do {
1173                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1174                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1175         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1176
1177         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1178                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1179                 delta %= sys_cputimer->freq;
1180         }
1181         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1182
1183         bt = &basetime[basetime_index];
1184         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1185         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1186         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1187                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1188                 ++tvp->tv_sec;
1189         }
1190 }
1191
1192 void
1193 getnanotime(struct timespec *tsp)
1194 {
1195         struct globaldata *gd = mycpu;
1196         struct timespec *bt;
1197         sysclock_t delta;
1198
1199         do {
1200                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1201                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1202         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1203
1204         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1205                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1206                 delta %= sys_cputimer->freq;
1207         }
1208         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1209
1210         bt = &basetime[basetime_index];
1211         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1212         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1213         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1214                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1215                 ++tsp->tv_sec;
1216         }
1217 }
1218
1219 static void
1220 getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp)
1221 {
1222         struct globaldata *gd = mycpu;
1223         sysclock_t delta;
1224
1225         do {
1226                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1227                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1228         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1229
1230         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1231                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1232                 delta %= sys_cputimer->freq;
1233         }
1234         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1235
1236         tsp->tv_sec += nbt->tv_sec;
1237         tsp->tv_nsec += nbt->tv_nsec;
1238         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1239                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1240                 ++tsp->tv_sec;
1241         }
1242 }
1243
1244
1245 void
1246 microtime(struct timeval *tvp)
1247 {
1248         struct globaldata *gd = mycpu;
1249         struct timespec *bt;
1250         sysclock_t delta;
1251
1252         do {
1253                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1254                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1255         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1256
1257         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1258                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1259                 delta %= sys_cputimer->freq;
1260         }
1261         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1262
1263         bt = &basetime[basetime_index];
1264         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1265         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1266         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1267                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1268                 ++tvp->tv_sec;
1269         }
1270 }
1271
1272 void
1273 nanotime(struct timespec *tsp)
1274 {
1275         struct globaldata *gd = mycpu;
1276         struct timespec *bt;
1277         sysclock_t delta;
1278
1279         do {
1280                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1281                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1282         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1283
1284         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1285                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1286                 delta %= sys_cputimer->freq;
1287         }
1288         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1289
1290         bt = &basetime[basetime_index];
1291         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1292         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1293         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1294                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1295                 ++tsp->tv_sec;
1296         }
1297 }
1298
1299 /*
1300  * note: this is not exactly synchronized with real time.  To do that we
1301  * would have to do what microtime does and check for a nanoseconds overflow.
1302  */
1303 time_t
1304 get_approximate_time_t(void)
1305 {
1306         struct globaldata *gd = mycpu;
1307         struct timespec *bt;
1308
1309         bt = &basetime[basetime_index];
1310         return(gd->gd_time_seconds + bt->tv_sec);
1311 }
1312
1313 int
1314 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
1315 {
1316         pps_params_t *app;
1317         struct pps_fetch_args *fapi;
1318 #ifdef PPS_SYNC
1319         struct pps_kcbind_args *kapi;
1320 #endif
1321
1322         switch (cmd) {
1323         case PPS_IOC_CREATE:
1324                 return (0);
1325         case PPS_IOC_DESTROY:
1326                 return (0);
1327         case PPS_IOC_SETPARAMS:
1328                 app = (pps_params_t *)data;
1329                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
1330                         return (EINVAL);
1331                 pps->ppsparam = *app;
1332                 return (0);
1333         case PPS_IOC_GETPARAMS:
1334                 app = (pps_params_t *)data;
1335                 *app = pps->ppsparam;
1336                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
1337                 return (0);
1338         case PPS_IOC_GETCAP:
1339                 *(int*)data = pps->ppscap;
1340                 return (0);
1341         case PPS_IOC_FETCH:
1342                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
1343                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1344                         return (EINVAL);
1345                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
1346                         return (EOPNOTSUPP);
1347                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
1348                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
1349                 return (0);
1350         case PPS_IOC_KCBIND:
1351 #ifdef PPS_SYNC
1352                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
1353                 /* XXX Only root should be able to do this */
1354                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1355                         return (EINVAL);
1356                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
1357                         return (EINVAL);
1358                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
1359                         return (EINVAL);
1360                 pps->kcmode = kapi->edge;
1361                 return (0);
1362 #else
1363                 return (EOPNOTSUPP);
1364 #endif
1365         default:
1366                 return (ENOTTY);
1367         }
1368 }
1369
1370 void
1371 pps_init(struct pps_state *pps)
1372 {
1373         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
1374         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
1375                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
1376         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
1377                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
1378 }
1379
1380 void
1381 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
1382 {
1383         struct globaldata *gd;
1384         struct timespec *tsp;
1385         struct timespec *osp;
1386         struct timespec *bt;
1387         struct timespec ts;
1388         sysclock_t *pcount;
1389 #ifdef PPS_SYNC
1390         sysclock_t tcount;
1391 #endif
1392         sysclock_t delta;
1393         pps_seq_t *pseq;
1394         int foff;
1395         int fhard;
1396
1397         gd = mycpu;
1398
1399         /* Things would be easier with arrays... */
1400         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
1401                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
1402                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
1403                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
1404                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
1405                 pcount = &pps->ppscount[0];
1406                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
1407         } else {
1408                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
1409                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
1410                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
1411                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
1412                 pcount = &pps->ppscount[1];
1413                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
1414         }
1415
1416         /* Nothing really happened */
1417         if (*pcount == count)
1418                 return;
1419
1420         *pcount = count;
1421
1422         do {
1423                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1424                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
1425         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1426
1427         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1428                 ts.tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1429                 delta %= sys_cputimer->freq;
1430         }
1431         ts.tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1432         bt = &basetime[basetime_index];
1433         ts.tv_sec += bt->tv_sec;
1434         ts.tv_nsec += bt->tv_nsec;
1435         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
1436                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
1437                 ++ts.tv_sec;
1438         }
1439
1440         (*pseq)++;
1441         *tsp = ts;
1442
1443         if (foff) {
1444                 timespecadd(tsp, osp);
1445                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
1446                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
1447                         tsp->tv_sec -= 1;
1448                 }
1449         }
1450 #ifdef PPS_SYNC
1451         if (fhard) {
1452                 /* magic, at its best... */
1453                 tcount = count - pps->ppscount[2];
1454                 pps->ppscount[2] = count;
1455                 if (tcount >= sys_cputimer->freq) {
1456                         delta = (1000000000 * (tcount / sys_cputimer->freq) +
1457                                  sys_cputimer->freq64_nsec *
1458                                  (tcount % sys_cputimer->freq)) >> 32;
1459                 } else {
1460                         delta = (sys_cputimer->freq64_nsec * tcount) >> 32;
1461                 }
1462                 hardpps(tsp, delta);
1463         }
1464 #endif
1465 }
1466
1467 /*
1468  * Return the tsc target value for a delay of (ns).
1469  *
1470  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1471  */
1472 int64_t
1473 tsc_get_target(int ns)
1474 {
1475 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1476         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1477                 return (rdtsc() + tsc_frequency * ns / (int64_t)1000000000);
1478         }
1479 #endif
1480         return(-1);
1481 }
1482
1483 /*
1484  * Compare the tsc against the passed target
1485  *
1486  * Returns +1 if the target has been reached
1487  * Returns  0 if the target has not yet been reached
1488  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1489  *
1490  * Typical use:         while (tsc_test_target(target) == 0) { ...poll... }
1491  */
1492 int
1493 tsc_test_target(int64_t target)
1494 {
1495 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1496         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1497                 if ((int64_t)(target - rdtsc()) <= 0)
1498                         return(1);
1499                 return(0);
1500         }
1501 #endif
1502         return(-1);
1503 }
1504
1505 /*
1506  * Delay the specified number of nanoseconds using the tsc.  This function
1507  * returns immediately if the TSC is not supported.  At least one cpu_pause()
1508  * will be issued.
1509  */
1510 void
1511 tsc_delay(int ns)
1512 {
1513         int64_t clk;
1514
1515         clk = tsc_get_target(ns);
1516         cpu_pause();
1517         while (tsc_test_target(clk) == 0)
1518                 cpu_pause();
1519 }