0ec5edc57439f55d8fb9d8a152479d609700cadc
[dragonfly.git] / sys / kern / kern_clock.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003,2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * 
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  * 
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  * 
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  * 
34  * Copyright (c) 1997, 1998 Poul-Henning Kamp <phk@FreeBSD.org>
35  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
36  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
37  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
38  * All or some portions of this file are derived from material licensed
39  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
40  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
41  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
42  *
43  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
44  * modification, are permitted provided that the following conditions
45  * are met:
46  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
47  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
48  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
49  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
50  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
51  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
52  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
53  *    without specific prior written permission.
54  *
55  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
56  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
57  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
58  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
59  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
60  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
61  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
62  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
63  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
64  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
65  * SUCH DAMAGE.
66  *
67  *      @(#)kern_clock.c        8.5 (Berkeley) 1/21/94
68  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.105.2.10 2002/10/17 13:19:40 maxim Exp $
69  */
70
71 #include "opt_ntp.h"
72 #include "opt_ifpoll.h"
73 #include "opt_pctrack.h"
74
75 #include <sys/param.h>
76 #include <sys/systm.h>
77 #include <sys/callout.h>
78 #include <sys/kernel.h>
79 #include <sys/kinfo.h>
80 #include <sys/proc.h>
81 #include <sys/malloc.h>
82 #include <sys/resource.h>
83 #include <sys/resourcevar.h>
84 #include <sys/signalvar.h>
85 #include <sys/timex.h>
86 #include <sys/timepps.h>
87 #include <vm/vm.h>
88 #include <sys/lock.h>
89 #include <vm/pmap.h>
90 #include <vm/vm_map.h>
91 #include <vm/vm_extern.h>
92 #include <sys/sysctl.h>
93
94 #include <sys/thread2.h>
95 #include <sys/mplock2.h>
96
97 #include <machine/cpu.h>
98 #include <machine/limits.h>
99 #include <machine/smp.h>
100 #include <machine/cpufunc.h>
101 #include <machine/specialreg.h>
102 #include <machine/clock.h>
103
104 #ifdef GPROF
105 #include <sys/gmon.h>
106 #endif
107
108 #ifdef IFPOLL_ENABLE
109 extern void ifpoll_init_pcpu(int);
110 #endif
111
112 #ifdef DEBUG_PCTRACK
113 static void do_pctrack(struct intrframe *frame, int which);
114 #endif
115
116 static void initclocks (void *dummy);
117 SYSINIT(clocks, SI_BOOT2_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL)
118
119 /*
120  * Some of these don't belong here, but it's easiest to concentrate them.
121  * Note that cpu_time counts in microseconds, but most userland programs
122  * just compare relative times against the total by delta.
123  */
124 struct kinfo_cputime cputime_percpu[MAXCPU];
125 #ifdef DEBUG_PCTRACK
126 struct kinfo_pcheader cputime_pcheader = { PCTRACK_SIZE, PCTRACK_ARYSIZE };
127 struct kinfo_pctrack cputime_pctrack[MAXCPU][PCTRACK_SIZE];
128 #endif
129
130 static int
131 sysctl_cputime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
132 {
133         int cpu, error = 0;
134         size_t size = sizeof(struct kinfo_cputime);
135
136         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
137                 if ((error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_percpu[cpu], size)))
138                         break;
139         }
140
141         return (error);
142 }
143 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cputime, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
144         sysctl_cputime, "S,kinfo_cputime", "CPU time statistics");
145
146 static int
147 sysctl_cp_time(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
148 {
149         long cpu_states[5] = {0};
150         int cpu, error = 0;
151         size_t size = sizeof(cpu_states);
152
153         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
154                 cpu_states[CP_USER] += cputime_percpu[cpu].cp_user;
155                 cpu_states[CP_NICE] += cputime_percpu[cpu].cp_nice;
156                 cpu_states[CP_SYS] += cputime_percpu[cpu].cp_sys;
157                 cpu_states[CP_INTR] += cputime_percpu[cpu].cp_intr;
158                 cpu_states[CP_IDLE] += cputime_percpu[cpu].cp_idle;
159         }
160
161         error = SYSCTL_OUT(req, cpu_states, size);
162
163         return (error);
164 }
165
166 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_time, (CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD), 0, 0,
167         sysctl_cp_time, "LU", "CPU time statistics");
168
169 /*
170  * boottime is used to calculate the 'real' uptime.  Do not confuse this with
171  * microuptime().  microtime() is not drift compensated.  The real uptime
172  * with compensation is nanotime() - bootime.  boottime is recalculated
173  * whenever the real time is set based on the compensated elapsed time
174  * in seconds (gd->gd_time_seconds).
175  *
176  * The gd_time_seconds and gd_cpuclock_base fields remain fairly monotonic.
177  * Slight adjustments to gd_cpuclock_base are made to phase-lock it to
178  * the real time.
179  */
180 struct timespec boottime;       /* boot time (realtime) for reference only */
181 time_t time_second;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
182 time_t time_uptime;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
183
184 /*
185  * basetime is used to calculate the compensated real time of day.  The
186  * basetime can be modified on a per-tick basis by the adjtime(), 
187  * ntp_adjtime(), and sysctl-based time correction APIs.
188  *
189  * Note that frequency corrections can also be made by adjusting
190  * gd_cpuclock_base.
191  *
192  * basetime is a tail-chasing FIFO, updated only by cpu #0.  The FIFO is
193  * used on both SMP and UP systems to avoid MP races between cpu's and
194  * interrupt races on UP systems.
195  */
196 #define BASETIME_ARYSIZE        16
197 #define BASETIME_ARYMASK        (BASETIME_ARYSIZE - 1)
198 static struct timespec basetime[BASETIME_ARYSIZE];
199 static volatile int basetime_index;
200
201 static int
202 sysctl_get_basetime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
203 {
204         struct timespec *bt;
205         int error;
206         int index;
207
208         /*
209          * Because basetime data and index may be updated by another cpu,
210          * a load fence is required to ensure that the data we read has
211          * not been speculatively read relative to a possibly updated index.
212          */
213         index = basetime_index;
214         cpu_lfence();
215         bt = &basetime[index];
216         error = SYSCTL_OUT(req, bt, sizeof(*bt));
217         return (error);
218 }
219
220 SYSCTL_STRUCT(_kern, KERN_BOOTTIME, boottime, CTLFLAG_RD,
221     &boottime, timespec, "System boottime");
222 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, basetime, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD, 0, 0,
223     sysctl_get_basetime, "S,timespec", "System basetime");
224
225 static void hardclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
226 static void statclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
227 static void schedclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
228 static void getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp);
229
230 int     ticks;                  /* system master ticks at hz */
231 int     clocks_running;         /* tsleep/timeout clocks operational */
232 int64_t nsec_adj;               /* ntpd per-tick adjustment in nsec << 32 */
233 int64_t nsec_acc;               /* accumulator */
234 int     sched_ticks;            /* global schedule clock ticks */
235
236 /* NTPD time correction fields */
237 int64_t ntp_tick_permanent;     /* per-tick adjustment in nsec << 32 */
238 int64_t ntp_tick_acc;           /* accumulator for per-tick adjustment */
239 int64_t ntp_delta;              /* one-time correction in nsec */
240 int64_t ntp_big_delta = 1000000000;
241 int32_t ntp_tick_delta;         /* current adjustment rate */
242 int32_t ntp_default_tick_delta; /* adjustment rate for ntp_delta */
243 time_t  ntp_leap_second;        /* time of next leap second */
244 int     ntp_leap_insert;        /* whether to insert or remove a second */
245
246 /*
247  * Finish initializing clock frequencies and start all clocks running.
248  */
249 /* ARGSUSED*/
250 static void
251 initclocks(void *dummy)
252 {
253         /*psratio = profhz / stathz;*/
254         initclocks_pcpu();
255         clocks_running = 1;
256 }
257
258 /*
259  * Called on a per-cpu basis from the idle thread bootstrap on each cpu
260  * during SMP initialization.
261  *
262  * This routine is called concurrently during low-level SMP initialization
263  * and may not block in any way.  Meaning, among other things, we can't
264  * acquire any tokens.
265  */
266 void
267 initclocks_pcpu(void)
268 {
269         struct globaldata *gd = mycpu;
270
271         crit_enter();
272         if (gd->gd_cpuid == 0) {
273             gd->gd_time_seconds = 1;
274             gd->gd_cpuclock_base = sys_cputimer->count();
275         } else {
276             /* XXX */
277             gd->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
278             gd->gd_cpuclock_base = globaldata_find(0)->gd_cpuclock_base;
279         }
280
281         systimer_intr_enable();
282
283         crit_exit();
284 }
285
286 /*
287  * This routine is called on just the BSP, just after SMP initialization
288  * completes to * finish initializing any clocks that might contend/block
289  * (e.g. like on a token).  We can't do this in initclocks_pcpu() because
290  * that function is called from the idle thread bootstrap for each cpu and
291  * not allowed to block at all.
292  */
293 static
294 void
295 initclocks_other(void *dummy)
296 {
297         struct globaldata *ogd = mycpu;
298         struct globaldata *gd;
299         int n;
300
301         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
302                 lwkt_setcpu_self(globaldata_find(n));
303                 gd = mycpu;
304
305                 /*
306                  * Use a non-queued periodic systimer to prevent multiple
307                  * ticks from building up if the sysclock jumps forward
308                  * (8254 gets reset).  The sysclock will never jump backwards.
309                  * Our time sync is based on the actual sysclock, not the
310                  * ticks count.
311                  */
312                 systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_hardclock, hardclock,
313                                           NULL, hz);
314                 systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_statclock, statclock,
315                                           NULL, stathz);
316                 /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
317                 systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_schedclock, schedclock,
318                                           NULL, ESTCPUFREQ);
319 #ifdef IFPOLL_ENABLE
320                 ifpoll_init_pcpu(gd->gd_cpuid);
321 #endif
322         }
323         lwkt_setcpu_self(ogd);
324 }
325 SYSINIT(clocks2, SI_BOOT2_POST_SMP, SI_ORDER_ANY, initclocks_other, NULL)
326
327 /*
328  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
329  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
330  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
331  * time of day.  This way the gd_* fields are guarenteed to represent
332  * a monotonically increasing 'uptime' value.
333  *
334  * When set_timeofday() is called from userland, the system call forces it
335  * onto cpu #0 since only cpu #0 can update basetime_index.
336  */
337 void
338 set_timeofday(struct timespec *ts)
339 {
340         struct timespec *nbt;
341         int ni;
342
343         /*
344          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
345          */
346         crit_enter();
347         ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
348         nbt = &basetime[ni];
349         nanouptime(nbt);
350         nbt->tv_sec = ts->tv_sec - nbt->tv_sec;
351         nbt->tv_nsec = ts->tv_nsec - nbt->tv_nsec;
352         if (nbt->tv_nsec < 0) {
353             nbt->tv_nsec += 1000000000;
354             --nbt->tv_sec;
355         }
356
357         /*
358          * Note that basetime diverges from boottime as the clock drift is
359          * compensated for, so we cannot do away with boottime.  When setting
360          * the absolute time of day the drift is 0 (for an instant) and we
361          * can simply assign boottime to basetime.  
362          *
363          * Note that nanouptime() is based on gd_time_seconds which is drift
364          * compensated up to a point (it is guarenteed to remain monotonically
365          * increasing).  gd_time_seconds is thus our best uptime guess and
366          * suitable for use in the boottime calculation.  It is already taken
367          * into account in the basetime calculation above.
368          */
369         boottime.tv_sec = nbt->tv_sec;
370         ntp_delta = 0;
371
372         /*
373          * We now have a new basetime, make sure all other cpus have it,
374          * then update the index.
375          */
376         cpu_sfence();
377         basetime_index = ni;
378
379         crit_exit();
380 }
381         
382 /*
383  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
384  * on cpu #0.
385  *
386  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
387  * manipulate objects owned by the current cpu.
388  */
389 static void
390 hardclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
391 {
392         sysclock_t cputicks;
393         struct proc *p;
394         struct globaldata *gd = mycpu;
395
396         /*
397          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
398          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
399          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
400          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
401          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
402          * stay in synch.
403          *
404          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
405          * to reverse index gd_cpuclock_base, but that it is possible for
406          * it to temporarily get behind in the seconds if something in the
407          * system locks interrupts for a long period of time.  Since periodic
408          * timers count events, though everything should resynch again
409          * immediately.
410          */
411         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
412         if (cputicks >= sys_cputimer->freq) {
413                 ++gd->gd_time_seconds;
414                 gd->gd_cpuclock_base += sys_cputimer->freq;
415                 if (gd->gd_cpuid == 0)
416                         ++time_uptime;  /* uncorrected monotonic 1-sec gran */
417         }
418
419         /*
420          * The system-wide ticks counter and NTP related timedelta/tickdelta
421          * adjustments only occur on cpu #0.  NTP adjustments are accomplished
422          * by updating basetime.
423          */
424         if (gd->gd_cpuid == 0) {
425             struct timespec *nbt;
426             struct timespec nts;
427             int leap;
428             int ni;
429
430             ++ticks;
431
432 #if 0
433             if (tco->tc_poll_pps) 
434                 tco->tc_poll_pps(tco);
435 #endif
436
437             /*
438              * Calculate the new basetime index.  We are in a critical section
439              * on cpu #0 and can safely play with basetime_index.  Start
440              * with the current basetime and then make adjustments.
441              */
442             ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
443             nbt = &basetime[ni];
444             *nbt = basetime[basetime_index];
445
446             /*
447              * Apply adjtime corrections.  (adjtime() API)
448              *
449              * adjtime() only runs on cpu #0 so our critical section is
450              * sufficient to access these variables.
451              */
452             if (ntp_delta != 0) {
453                 nbt->tv_nsec += ntp_tick_delta;
454                 ntp_delta -= ntp_tick_delta;
455                 if ((ntp_delta > 0 && ntp_delta < ntp_tick_delta) ||
456                     (ntp_delta < 0 && ntp_delta > ntp_tick_delta)) {
457                         ntp_tick_delta = ntp_delta;
458                 }
459             }
460
461             /*
462              * Apply permanent frequency corrections.  (sysctl API)
463              */
464             if (ntp_tick_permanent != 0) {
465                 ntp_tick_acc += ntp_tick_permanent;
466                 if (ntp_tick_acc >= (1LL << 32)) {
467                     nbt->tv_nsec += ntp_tick_acc >> 32;
468                     ntp_tick_acc -= (ntp_tick_acc >> 32) << 32;
469                 } else if (ntp_tick_acc <= -(1LL << 32)) {
470                     /* Negate ntp_tick_acc to avoid shifting the sign bit. */
471                     nbt->tv_nsec -= (-ntp_tick_acc) >> 32;
472                     ntp_tick_acc += ((-ntp_tick_acc) >> 32) << 32;
473                 }
474             }
475
476             if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
477                     nbt->tv_sec++;
478                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
479             } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
480                     nbt->tv_sec--;
481                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
482             }
483
484             /*
485              * Another per-tick compensation.  (for ntp_adjtime() API)
486              */
487             if (nsec_adj != 0) {
488                 nsec_acc += nsec_adj;
489                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
490                     nbt->tv_nsec += nsec_acc >> 32;
491                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
492                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
493                     nbt->tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
494                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
495                 }
496                 if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
497                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
498                     ++nbt->tv_sec;
499                 } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
500                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
501                     --nbt->tv_sec;
502                 }
503             }
504
505             /************************************************************
506              *                  LEAP SECOND CORRECTION                  *
507              ************************************************************
508              *
509              * Taking into account all the corrections made above, figure
510              * out the new real time.  If the seconds field has changed
511              * then apply any pending leap-second corrections.
512              */
513             getnanotime_nbt(nbt, &nts);
514
515             if (time_second != nts.tv_sec) {
516                 /*
517                  * Apply leap second (sysctl API).  Adjust nts for changes
518                  * so we do not have to call getnanotime_nbt again.
519                  */
520                 if (ntp_leap_second) {
521                     if (ntp_leap_second == nts.tv_sec) {
522                         if (ntp_leap_insert) {
523                             nbt->tv_sec++;
524                             nts.tv_sec++;
525                         } else {
526                             nbt->tv_sec--;
527                             nts.tv_sec--;
528                         }
529                         ntp_leap_second--;
530                     }
531                 }
532
533                 /*
534                  * Apply leap second (ntp_adjtime() API), calculate a new
535                  * nsec_adj field.  ntp_update_second() returns nsec_adj
536                  * as a per-second value but we need it as a per-tick value.
537                  */
538                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
539                 nsec_adj /= hz;
540                 nbt->tv_sec += leap;
541                 nts.tv_sec += leap;
542
543                 /*
544                  * Update the time_second 'approximate time' global.
545                  */
546                 time_second = nts.tv_sec;
547             }
548
549             /*
550              * Finally, our new basetime is ready to go live!
551              */
552             cpu_sfence();
553             basetime_index = ni;
554         }
555
556         /*
557          * lwkt thread scheduler fair queueing
558          */
559         lwkt_schedulerclock(curthread);
560
561         /*
562          * softticks are handled for all cpus
563          */
564         hardclock_softtick(gd);
565
566         /*
567          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.
568          *
569          * We must acquire the per-process token in order for ksignal()
570          * to be non-blocking.  For the moment this requires an AST fault,
571          * the ksignal() cannot be safely issued from this hard interrupt.
572          *
573          * XXX Even the trytoken here isn't right, and itimer operation in
574          *     a multi threaded environment is going to be weird at the
575          *     very least.
576          */
577         if ((p = curproc) != NULL && lwkt_trytoken(&p->p_token)) {
578                 crit_enter_hard();
579                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
580                     timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
581                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], ustick) == 0) {
582                         p->p_flags |= P_SIGVTALRM;
583                         need_user_resched();
584                 }
585                 if (timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
586                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_PROF], ustick) == 0) {
587                         p->p_flags |= P_SIGPROF;
588                         need_user_resched();
589                 }
590                 crit_exit_hard();
591                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
592         }
593         setdelayed();
594 }
595
596 /*
597  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
598  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
599  *
600  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
601  * manipulate objects owned by the current cpu.
602  *
603  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
604  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
605  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
606  * p->p_estcpu.
607  *
608  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
609  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
610  * interrupted.
611  */
612 static void
613 statclock(systimer_t info, int in_ipi, struct intrframe *frame)
614 {
615 #ifdef GPROF
616         struct gmonparam *g;
617         int i;
618 #endif
619         thread_t td;
620         struct proc *p;
621         int bump;
622         sysclock_t cv;
623         sysclock_t scv;
624
625         /*
626          * How big was our timeslice relative to the last time?  Calculate
627          * in microseconds.
628          *
629          * NOTE: Use of microuptime() is typically MPSAFE, but usually not
630          *       during early boot.  Just use the systimer count to be nice
631          *       to e.g. qemu.  The systimer has a better chance of being
632          *       MPSAFE at early boot.
633          */
634         cv = sys_cputimer->count();
635         scv = mycpu->statint.gd_statcv;
636         if (scv == 0) {
637                 bump = 1;
638         } else {
639                 bump = (sys_cputimer->freq64_usec * (cv - scv)) >> 32;
640                 if (bump < 0)
641                         bump = 0;
642                 if (bump > 1000000)
643                         bump = 1000000;
644         }
645         mycpu->statint.gd_statcv = cv;
646
647 #if 0
648         stv = &mycpu->gd_stattv;
649         if (stv->tv_sec == 0) {
650             bump = 1;
651         } else {
652             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
653                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
654             if (bump < 0)
655                 bump = 0;
656             if (bump > 1000000)
657                 bump = 1000000;
658         }
659         *stv = tv;
660 #endif
661
662         td = curthread;
663         p = td->td_proc;
664
665         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
666                 /*
667                  * Came from userland, handle user time and deal with
668                  * possible process.
669                  */
670                 if (p && (p->p_flags & P_PROFIL))
671                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
672                 td->td_uticks += bump;
673
674                 /*
675                  * Charge the time as appropriate
676                  */
677                 if (p && p->p_nice > NZERO)
678                         cpu_time.cp_nice += bump;
679                 else
680                         cpu_time.cp_user += bump;
681         } else {
682                 int intr_nest = mycpu->gd_intr_nesting_level;
683
684                 if (in_ipi) {
685                         /*
686                          * IPI processing code will bump gd_intr_nesting_level
687                          * up by one, which breaks following CLKF_INTR testing,
688                          * so we substract it by one here.
689                          */
690                         --intr_nest;
691                 }
692 #ifdef GPROF
693                 /*
694                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
695                  */
696                 g = &_gmonparam;
697                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
698                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
699                         if (i < g->textsize) {
700                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
701                                 g->kcount[i]++;
702                         }
703                 }
704 #endif
705
706 #define IS_INTR_RUNNING ((frame && CLKF_INTR(intr_nest)) || CLKF_INTR_TD(td))
707
708                 /*
709                  * Came from kernel mode, so we were:
710                  * - handling an interrupt,
711                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
712                  *   user process, or
713                  * - spinning in the idle loop.
714                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
715                  * Note that we charge interrupts to the current process,
716                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
717                  * so that we know how much of its real time was spent
718                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
719                  *
720                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame 
721                  * can occur if ipi processing is done from a crit_exit().
722                  */
723                 if (IS_INTR_RUNNING)
724                         td->td_iticks += bump;
725                 else
726                         td->td_sticks += bump;
727
728                 if (IS_INTR_RUNNING) {
729                         /*
730                          * If we interrupted an interrupt thread, well,
731                          * count it as interrupt time.
732                          */
733 #ifdef DEBUG_PCTRACK
734                         if (frame)
735                                 do_pctrack(frame, PCTRACK_INT);
736 #endif
737                         cpu_time.cp_intr += bump;
738                 } else {
739                         if (td == &mycpu->gd_idlethread) {
740                                 /*
741                                  * Even if the current thread is the idle
742                                  * thread it could be due to token contention
743                                  * in the LWKT scheduler.  Count such as
744                                  * system time.
745                                  */
746                                 if (mycpu->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK)
747                                         cpu_time.cp_sys += bump;
748                                 else
749                                         cpu_time.cp_idle += bump;
750                         } else {
751                                 /*
752                                  * System thread was running.
753                                  */
754 #ifdef DEBUG_PCTRACK
755                                 if (frame)
756                                         do_pctrack(frame, PCTRACK_SYS);
757 #endif
758                                 cpu_time.cp_sys += bump;
759                         }
760                 }
761
762 #undef IS_INTR_RUNNING
763         }
764 }
765
766 #ifdef DEBUG_PCTRACK
767 /*
768  * Sample the PC when in the kernel or in an interrupt.  User code can
769  * retrieve the information and generate a histogram or other output.
770  */
771
772 static void
773 do_pctrack(struct intrframe *frame, int which)
774 {
775         struct kinfo_pctrack *pctrack;
776
777         pctrack = &cputime_pctrack[mycpu->gd_cpuid][which];
778         pctrack->pc_array[pctrack->pc_index & PCTRACK_ARYMASK] = 
779                 (void *)CLKF_PC(frame);
780         ++pctrack->pc_index;
781 }
782
783 static int
784 sysctl_pctrack(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
785 {
786         struct kinfo_pcheader head;
787         int error;
788         int cpu;
789         int ntrack;
790
791         head.pc_ntrack = PCTRACK_SIZE;
792         head.pc_arysize = PCTRACK_ARYSIZE;
793
794         if ((error = SYSCTL_OUT(req, &head, sizeof(head))) != 0)
795                 return (error);
796
797         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
798                 for (ntrack = 0; ntrack < PCTRACK_SIZE; ++ntrack) {
799                         error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_pctrack[cpu][ntrack],
800                                            sizeof(struct kinfo_pctrack));
801                         if (error)
802                                 break;
803                 }
804                 if (error)
805                         break;
806         }
807         return (error);
808 }
809 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, pctrack, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
810         sysctl_pctrack, "S,kinfo_pcheader", "CPU PC tracking");
811
812 #endif
813
814 /*
815  * The scheduler clock typically runs at a 50Hz rate.  NOTE! systimer,
816  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
817  * but that's about it.
818  *
819  * Each cpu has its own scheduler clock.
820  */
821 static void
822 schedclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
823 {
824         struct lwp *lp;
825         struct rusage *ru;
826         struct vmspace *vm;
827         long rss;
828
829         if ((lp = lwkt_preempted_proc()) != NULL) {
830                 /*
831                  * Account for cpu time used and hit the scheduler.  Note
832                  * that this call MUST BE MP SAFE, and the BGL IS NOT HELD
833                  * HERE.
834                  */
835                 ++lp->lwp_cpticks;
836                 usched_schedulerclock(lp, info->periodic, info->time);
837         } else {
838                 usched_schedulerclock(NULL, info->periodic, info->time);
839         }
840         if ((lp = curthread->td_lwp) != NULL) {
841                 /*
842                  * Update resource usage integrals and maximums.
843                  */
844                 if ((ru = &lp->lwp_proc->p_ru) &&
845                     (vm = lp->lwp_proc->p_vmspace) != NULL) {
846                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
847                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
848                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
849                         if (lwkt_trytoken(&vm->vm_map.token)) {
850                                 rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
851                                 if (ru->ru_maxrss < rss)
852                                         ru->ru_maxrss = rss;
853                                 lwkt_reltoken(&vm->vm_map.token);
854                         }
855                 }
856         }
857         /* Increment the global sched_ticks */
858         if (mycpu->gd_cpuid == 0)
859                 ++sched_ticks;
860 }
861
862 /*
863  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The 
864  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
865  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
866  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
867  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
868  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
869  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
870  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
871  *
872  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
873  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
874  * the unsigned long maximum.
875  *
876  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
877  * 10ms ticks is 248 days.
878  */
879 int
880 tvtohz_high(struct timeval *tv)
881 {
882         int ticks;
883         long sec, usec;
884
885         sec = tv->tv_sec;
886         usec = tv->tv_usec;
887         if (usec < 0) {
888                 sec--;
889                 usec += 1000000;
890         }
891         if (sec < 0) {
892 #ifdef DIAGNOSTIC
893                 if (usec > 0) {
894                         sec++;
895                         usec -= 1000000;
896                 }
897                 kprintf("tvtohz_high: negative time difference "
898                         "%ld sec %ld usec\n",
899                         sec, usec);
900 #endif
901                 ticks = 1;
902         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
903                 ticks = (int)(sec * hz + 
904                             ((u_long)usec + (ustick - 1)) / ustick) + 1;
905         } else {
906                 ticks = INT_MAX;
907         }
908         return (ticks);
909 }
910
911 int
912 tstohz_high(struct timespec *ts)
913 {
914         int ticks;
915         long sec, nsec;
916
917         sec = ts->tv_sec;
918         nsec = ts->tv_nsec;
919         if (nsec < 0) {
920                 sec--;
921                 nsec += 1000000000;
922         }
923         if (sec < 0) {
924 #ifdef DIAGNOSTIC
925                 if (nsec > 0) {
926                         sec++;
927                         nsec -= 1000000000;
928                 }
929                 kprintf("tstohz_high: negative time difference "
930                         "%ld sec %ld nsec\n",
931                         sec, nsec);
932 #endif
933                 ticks = 1;
934         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
935                 ticks = (int)(sec * hz +
936                             ((u_long)nsec + (nstick - 1)) / nstick) + 1;
937         } else {
938                 ticks = INT_MAX;
939         }
940         return (ticks);
941 }
942
943
944 /*
945  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
946  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
947  * of ticks will not result in a late return.
948  *
949  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
950  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
951  * 1 tick.
952  *
953  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
954  * 10ms ticks is 248 days.
955  */
956 int
957 tvtohz_low(struct timeval *tv)
958 {
959         int ticks;
960         long sec;
961
962         sec = tv->tv_sec;
963         if (sec <= INT_MAX / hz)
964                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / ustick);
965         else
966                 ticks = INT_MAX;
967         return (ticks);
968 }
969
970 int
971 tstohz_low(struct timespec *ts)
972 {
973         int ticks;
974         long sec;
975
976         sec = ts->tv_sec;
977         if (sec <= INT_MAX / hz)
978                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)ts->tv_nsec / nstick);
979         else
980                 ticks = INT_MAX;
981         return (ticks);
982 }
983
984 /*
985  * Start profiling on a process.
986  *
987  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
988  * keeps the profile clock running constantly.
989  */
990 void
991 startprofclock(struct proc *p)
992 {
993         if ((p->p_flags & P_PROFIL) == 0) {
994                 p->p_flags |= P_PROFIL;
995 #if 0   /* XXX */
996                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
997                         crit_enter();
998                         psdiv = psratio;
999                         setstatclockrate(profhz);
1000                         crit_exit();
1001                 }
1002 #endif
1003         }
1004 }
1005
1006 /*
1007  * Stop profiling on a process.
1008  *
1009  * caller must hold p->p_token
1010  */
1011 void
1012 stopprofclock(struct proc *p)
1013 {
1014         if (p->p_flags & P_PROFIL) {
1015                 p->p_flags &= ~P_PROFIL;
1016 #if 0   /* XXX */
1017                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
1018                         crit_enter();
1019                         psdiv = 1;
1020                         setstatclockrate(stathz);
1021                         crit_exit();
1022                 }
1023 #endif
1024         }
1025 }
1026
1027 /*
1028  * Return information about system clocks.
1029  */
1030 static int
1031 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1032 {
1033         struct kinfo_clockinfo clkinfo;
1034         /*
1035          * Construct clockinfo structure.
1036          */
1037         clkinfo.ci_hz = hz;
1038         clkinfo.ci_tick = ustick;
1039         clkinfo.ci_tickadj = ntp_default_tick_delta / 1000;
1040         clkinfo.ci_profhz = profhz;
1041         clkinfo.ci_stathz = stathz ? stathz : hz;
1042         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
1043 }
1044
1045 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
1046         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
1047
1048 /*
1049  * We have eight functions for looking at the clock, four for
1050  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
1051  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
1052  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
1053  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
1054  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
1055  * time relative to system boot, these are well suited for time
1056  * interval measurements.
1057  *
1058  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
1059  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
1060  * check on the seconds field changing out from under us.
1061  *
1062  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
1063  * it is possible for the calculated delta to occassionally exceed
1064  * sys_cputimer->freq.  If this occurs the sys_cputimer->freq64_nsec
1065  * multiplication can easily overflow, so we deal with the case.  For
1066  * uniformity we deal with the case in the usec case too.
1067  *
1068  * All the [get][micro,nano][time,uptime]() routines are MPSAFE.
1069  */
1070 void
1071 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
1072 {
1073         struct globaldata *gd = mycpu;
1074         sysclock_t delta;
1075
1076         do {
1077                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1078                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1079         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1080
1081         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1082                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1083                 delta %= sys_cputimer->freq;
1084         }
1085         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1086         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1087                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1088                 ++tvp->tv_sec;
1089         }
1090 }
1091
1092 void
1093 getnanouptime(struct timespec *tsp)
1094 {
1095         struct globaldata *gd = mycpu;
1096         sysclock_t delta;
1097
1098         do {
1099                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1100                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1101         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1102
1103         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1104                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1105                 delta %= sys_cputimer->freq;
1106         }
1107         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1108 }
1109
1110 void
1111 microuptime(struct timeval *tvp)
1112 {
1113         struct globaldata *gd = mycpu;
1114         sysclock_t delta;
1115
1116         do {
1117                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1118                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1119         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1120
1121         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1122                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1123                 delta %= sys_cputimer->freq;
1124         }
1125         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1126 }
1127
1128 void
1129 nanouptime(struct timespec *tsp)
1130 {
1131         struct globaldata *gd = mycpu;
1132         sysclock_t delta;
1133
1134         do {
1135                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1136                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1137         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1138
1139         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1140                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1141                 delta %= sys_cputimer->freq;
1142         }
1143         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1144 }
1145
1146 /*
1147  * realtime routines
1148  */
1149 void
1150 getmicrotime(struct timeval *tvp)
1151 {
1152         struct globaldata *gd = mycpu;
1153         struct timespec *bt;
1154         sysclock_t delta;
1155
1156         do {
1157                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1158                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1159         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1160
1161         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1162                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1163                 delta %= sys_cputimer->freq;
1164         }
1165         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1166
1167         bt = &basetime[basetime_index];
1168         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1169         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1170         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1171                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1172                 ++tvp->tv_sec;
1173         }
1174 }
1175
1176 void
1177 getnanotime(struct timespec *tsp)
1178 {
1179         struct globaldata *gd = mycpu;
1180         struct timespec *bt;
1181         sysclock_t delta;
1182
1183         do {
1184                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1185                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1186         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1187
1188         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1189                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1190                 delta %= sys_cputimer->freq;
1191         }
1192         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1193
1194         bt = &basetime[basetime_index];
1195         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1196         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1197         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1198                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1199                 ++tsp->tv_sec;
1200         }
1201 }
1202
1203 static void
1204 getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp)
1205 {
1206         struct globaldata *gd = mycpu;
1207         sysclock_t delta;
1208
1209         do {
1210                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1211                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1212         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1213
1214         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1215                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1216                 delta %= sys_cputimer->freq;
1217         }
1218         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1219
1220         tsp->tv_sec += nbt->tv_sec;
1221         tsp->tv_nsec += nbt->tv_nsec;
1222         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1223                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1224                 ++tsp->tv_sec;
1225         }
1226 }
1227
1228
1229 void
1230 microtime(struct timeval *tvp)
1231 {
1232         struct globaldata *gd = mycpu;
1233         struct timespec *bt;
1234         sysclock_t delta;
1235
1236         do {
1237                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1238                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1239         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1240
1241         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1242                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1243                 delta %= sys_cputimer->freq;
1244         }
1245         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1246
1247         bt = &basetime[basetime_index];
1248         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1249         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1250         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1251                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1252                 ++tvp->tv_sec;
1253         }
1254 }
1255
1256 void
1257 nanotime(struct timespec *tsp)
1258 {
1259         struct globaldata *gd = mycpu;
1260         struct timespec *bt;
1261         sysclock_t delta;
1262
1263         do {
1264                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1265                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1266         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1267
1268         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1269                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1270                 delta %= sys_cputimer->freq;
1271         }
1272         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1273
1274         bt = &basetime[basetime_index];
1275         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1276         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1277         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1278                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1279                 ++tsp->tv_sec;
1280         }
1281 }
1282
1283 /*
1284  * note: this is not exactly synchronized with real time.  To do that we
1285  * would have to do what microtime does and check for a nanoseconds overflow.
1286  */
1287 time_t
1288 get_approximate_time_t(void)
1289 {
1290         struct globaldata *gd = mycpu;
1291         struct timespec *bt;
1292
1293         bt = &basetime[basetime_index];
1294         return(gd->gd_time_seconds + bt->tv_sec);
1295 }
1296
1297 int
1298 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
1299 {
1300         pps_params_t *app;
1301         struct pps_fetch_args *fapi;
1302 #ifdef PPS_SYNC
1303         struct pps_kcbind_args *kapi;
1304 #endif
1305
1306         switch (cmd) {
1307         case PPS_IOC_CREATE:
1308                 return (0);
1309         case PPS_IOC_DESTROY:
1310                 return (0);
1311         case PPS_IOC_SETPARAMS:
1312                 app = (pps_params_t *)data;
1313                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
1314                         return (EINVAL);
1315                 pps->ppsparam = *app;         
1316                 return (0);
1317         case PPS_IOC_GETPARAMS:
1318                 app = (pps_params_t *)data;
1319                 *app = pps->ppsparam;
1320                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
1321                 return (0);
1322         case PPS_IOC_GETCAP:
1323                 *(int*)data = pps->ppscap;
1324                 return (0);
1325         case PPS_IOC_FETCH:
1326                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
1327                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1328                         return (EINVAL);
1329                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
1330                         return (EOPNOTSUPP);
1331                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;         
1332                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
1333                 return (0);
1334         case PPS_IOC_KCBIND:
1335 #ifdef PPS_SYNC
1336                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
1337                 /* XXX Only root should be able to do this */
1338                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1339                         return (EINVAL);
1340                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
1341                         return (EINVAL);
1342                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
1343                         return (EINVAL);
1344                 pps->kcmode = kapi->edge;
1345                 return (0);
1346 #else
1347                 return (EOPNOTSUPP);
1348 #endif
1349         default:
1350                 return (ENOTTY);
1351         }
1352 }
1353
1354 void
1355 pps_init(struct pps_state *pps)
1356 {
1357         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
1358         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
1359                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
1360         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
1361                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
1362 }
1363
1364 void
1365 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
1366 {
1367         struct globaldata *gd;
1368         struct timespec *tsp;
1369         struct timespec *osp;
1370         struct timespec *bt;
1371         struct timespec ts;
1372         sysclock_t *pcount;
1373 #ifdef PPS_SYNC
1374         sysclock_t tcount;
1375 #endif
1376         sysclock_t delta;
1377         pps_seq_t *pseq;
1378         int foff;
1379         int fhard;
1380
1381         gd = mycpu;
1382
1383         /* Things would be easier with arrays... */
1384         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
1385                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
1386                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
1387                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
1388                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
1389                 pcount = &pps->ppscount[0];
1390                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
1391         } else {
1392                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
1393                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
1394                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
1395                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
1396                 pcount = &pps->ppscount[1];
1397                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
1398         }
1399
1400         /* Nothing really happened */
1401         if (*pcount == count)
1402                 return;
1403
1404         *pcount = count;
1405
1406         do {
1407                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1408                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
1409         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1410
1411         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1412                 ts.tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1413                 delta %= sys_cputimer->freq;
1414         }
1415         ts.tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1416         bt = &basetime[basetime_index];
1417         ts.tv_sec += bt->tv_sec;
1418         ts.tv_nsec += bt->tv_nsec;
1419         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
1420                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
1421                 ++ts.tv_sec;
1422         }
1423
1424         (*pseq)++;
1425         *tsp = ts;
1426
1427         if (foff) {
1428                 timespecadd(tsp, osp);
1429                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
1430                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
1431                         tsp->tv_sec -= 1;
1432                 }
1433         }
1434 #ifdef PPS_SYNC
1435         if (fhard) {
1436                 /* magic, at its best... */
1437                 tcount = count - pps->ppscount[2];
1438                 pps->ppscount[2] = count;
1439                 if (tcount >= sys_cputimer->freq) {
1440                         delta = (1000000000 * (tcount / sys_cputimer->freq) +
1441                                  sys_cputimer->freq64_nsec * 
1442                                  (tcount % sys_cputimer->freq)) >> 32;
1443                 } else {
1444                         delta = (sys_cputimer->freq64_nsec * tcount) >> 32;
1445                 }
1446                 hardpps(tsp, delta);
1447         }
1448 #endif
1449 }
1450
1451 /*
1452  * Return the tsc target value for a delay of (ns).
1453  *
1454  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1455  */
1456 int64_t
1457 tsc_get_target(int ns)
1458 {
1459 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1460         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1461                 return (rdtsc() + tsc_frequency * ns / (int64_t)1000000000);
1462         }
1463 #endif
1464         return(-1);
1465 }
1466
1467 /*
1468  * Compare the tsc against the passed target
1469  *
1470  * Returns +1 if the target has been reached
1471  * Returns  0 if the target has not yet been reached
1472  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1473  *
1474  * Typical use:         while (tsc_test_target(target) == 0) { ...poll... }
1475  */
1476 int
1477 tsc_test_target(int64_t target)
1478 {
1479 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1480         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1481                 if ((int64_t)(target - rdtsc()) <= 0)
1482                         return(1);
1483                 return(0);
1484         }
1485 #endif
1486         return(-1);
1487 }
1488
1489 /*
1490  * Delay the specified number of nanoseconds using the tsc.  This function
1491  * returns immediately if the TSC is not supported.  At least one cpu_pause()
1492  * will be issued.
1493  */
1494 void
1495 tsc_delay(int ns)
1496 {
1497         int64_t clk;
1498
1499         clk = tsc_get_target(ns);
1500         cpu_pause();
1501         while (tsc_test_target(clk) == 0)
1502                 cpu_pause();
1503 }