sys/kern/kern_clock.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2004, Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
   3  * Copyright (c) 1997, 1998 Poul-Henning Kamp <phk@FreeBSD.org>
   4  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   7  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   8  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   9  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
  10  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  20  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  21  *    must display the following acknowledgement:
  22  *      This product includes software developed by the University of
  23  *      California, Berkeley and its contributors.
  24  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  25  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  26  *    without specific prior written permission.
  27  *
  28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  29  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  30  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  31  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  32  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  33  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  34  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  35  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  36  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  37  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  38  * SUCH DAMAGE.
  39  *
  40  *      @(#)kern_clock.c        8.5 (Berkeley) 1/21/94
  41  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.105.2.10 2002/10/17 13:19:40 maxim Exp $
  42  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.17 2004/03/20 19:21:08 dillon Exp $
  43  */
  44
  45 #include "opt_ntp.h"
  46
  47 #include <sys/param.h>
  48 #include <sys/systm.h>
  49 #include <sys/dkstat.h>
  50 #include <sys/callout.h>
  51 #include <sys/kernel.h>
  52 #include <sys/proc.h>
  53 #include <sys/malloc.h>
  54 #include <sys/resourcevar.h>
  55 #include <sys/signalvar.h>
  56 #include <sys/timex.h>
  57 #include <sys/timepps.h>
  58 #include <vm/vm.h>
  59 #include <sys/lock.h>
  60 #include <vm/pmap.h>
  61 #include <vm/vm_map.h>
  62 #include <sys/sysctl.h>
  63 #include <sys/thread2.h>
  64
  65 #include <machine/cpu.h>
  66 #include <machine/limits.h>
  67 #include <machine/smp.h>
  68
  69 #ifdef GPROF
  70 #include <sys/gmon.h>
  71 #endif
  72
  73 #ifdef DEVICE_POLLING
  74 extern void init_device_poll(void);
  75 extern void hardclock_device_poll(void);
  76 #endif /* DEVICE_POLLING */
  77
  78 static void initclocks (void *dummy);
  79 SYSINIT(clocks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL)
  80
  81 /*
  82  * Some of these don't belong here, but it's easiest to concentrate them.
  83  * Note that cp_time[] counts in microseconds, but most userland programs
  84  * just compare relative times against the total by delta.
  85  */
  86 long cp_time[CPUSTATES];
  87
  88 SYSCTL_OPAQUE(_kern, OID_AUTO, cp_time, CTLFLAG_RD, &cp_time, sizeof(cp_time),
  89     "LU", "CPU time statistics");
  90
  91 long tk_cancc;
  92 long tk_nin;
  93 long tk_nout;
  94 long tk_rawcc;
  95
  96 /*
  97  * boottime is used to calculate the 'real' uptime.  Do not confuse this with
  98  * microuptime().  microtime() is not drift compensated.  The real uptime
  99  * with compensation is nanotime() - bootime.
 100  *
 101  * basetime is used to calculate the compensated real time of day.  Chunky
 102  * changes to the time, aka settimeofday(), are made by modifying basetime.
 103  *
 104  * The gd_time_seconds and gd_cpuclock_base fields remain fairly monotonic.
 105  * Slight adjustments to gd_cpuclock_base are made to phase-lock it to
 106  * the real time.
 107  */
 108 struct timespec boottime;       /* boot time (realtime) for reference only */
 109 struct timespec basetime;       /* base time adjusts uptime -> realtime */
 110 time_t time_second;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
 111
 112 SYSCTL_STRUCT(_kern, KERN_BOOTTIME, boottime, CTLFLAG_RD,
 113     &boottime, timeval, "System boottime");
 114 SYSCTL_STRUCT(_kern, OID_AUTO, basetime, CTLFLAG_RD,
 115     &basetime, timeval, "System basetime");
 116
 117 static void hardclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 118 static void statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 119 static void schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 120
 121 int     ticks;                  /* system master ticks at hz */
 122 int64_t nsec_adj;               /* ntpd per-tick adjustment in nsec << 32 */
 123 int64_t nsec_acc;               /* accumulator */
 124
 125 /*
 126  * Finish initializing clock frequencies and start all clocks running.
 127  */
 128 /* ARGSUSED*/
 129 static void
 130 initclocks(void *dummy)
 131 {
 132         cpu_initclocks();
 133 #ifdef DEVICE_POLLING
 134         init_device_poll();
 135 #endif
 136         /*psratio = profhz / stathz;*/
 137         initclocks_pcpu();
 138 }
 139
 140 /*
 141  * Called on a per-cpu basis
 142  */
 143 void
 144 initclocks_pcpu(void)
 145 {
 146         struct globaldata *gd = mycpu;
 147
 148         crit_enter();
 149         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 150             gd->gd_time_seconds = 1;
 151             gd->gd_cpuclock_base = cputimer_count();
 152         } else {
 153             /* XXX */
 154             gd->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
 155             gd->gd_cpuclock_base = globaldata_find(0)->gd_cpuclock_base;
 156         }
 157         systimer_init_periodic(&gd->gd_hardclock, hardclock, NULL, hz);
 158         systimer_init_periodic(&gd->gd_statclock, statclock, NULL, stathz);
 159         /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
 160         systimer_init_periodic(&gd->gd_schedclock, schedclock,
 161                                 NULL, ESTCPUFREQ);
 162         crit_exit();
 163 }
 164
 165 /*
 166  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
 167  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
 168  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
 169  * time of day.  This way the gd_* fields are guarenteed to represent
 170  * a monotonically increasing 'uptime' value.
 171  */
 172 void
 173 set_timeofday(struct timespec *ts)
 174 {
 175         struct timespec ts2;
 176
 177         /*
 178          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
 179          */
 180         crit_enter();
 181         nanouptime(&ts2);
 182         basetime.tv_sec = ts->tv_sec - ts2.tv_sec;
 183         basetime.tv_nsec = ts->tv_nsec - ts2.tv_nsec;
 184         if (basetime.tv_nsec < 0) {
 185             basetime.tv_nsec += 1000000000;
 186             --basetime.tv_sec;
 187         }
 188         if (boottime.tv_sec == 0)
 189                 boottime = basetime;
 190         timedelta = 0;
 191         crit_exit();
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
 196  * on cpu #0.
 197  *
 198  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 199  * manipulate objects owned by the current cpu.
 200  */
 201 static void
 202 hardclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 203 {
 204         sysclock_t cputicks;
 205         struct proc *p;
 206         struct pstats *pstats;
 207         struct globaldata *gd = mycpu;
 208
 209         /*
 210          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
 211          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
 212          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
 213          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
 214          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
 215          * stay in synch.
 216          *
 217          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
 218          * to reverse index gd_cpuclock_base.
 219          */
 220         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
 221         if (cputicks > cputimer_freq) {
 222                 ++gd->gd_time_seconds;
 223                 gd->gd_cpuclock_base += cputimer_freq;
 224         }
 225
 226         /*
 227          * The system-wide ticks and softticks are only updated by cpu #0.
 228          * Callwheel actions are also (at the moment) only handled by cpu #0.
 229          * Finally, we also do NTP related timedelta/tickdelta adjustments
 230          * by adjusting basetime.
 231          */
 232         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 233             struct timespec nts;
 234             int leap;
 235
 236             ++ticks;
 237
 238 #ifdef DEVICE_POLLING
 239             hardclock_device_poll();    /* mpsafe, short and quick */
 240 #endif /* DEVICE_POLLING */
 241
 242             if (TAILQ_FIRST(&callwheel[ticks & callwheelmask]) != NULL) {
 243                 setsoftclock();
 244             } else if (softticks + 1 == ticks) {
 245                 ++softticks;
 246             }
 247
 248 #if 0
 249             if (tco->tc_poll_pps)
 250                 tco->tc_poll_pps(tco);
 251 #endif
 252             /*
 253              * Apply adjtime corrections.  At the moment only do this if
 254              * we can get the MP lock to interlock with adjtime's modification
 255              * of these variables.  Note that basetime adjustments are not
 256              * MP safe either XXX.
 257              */
 258             if (timedelta != 0 && try_mplock()) {
 259                 basetime.tv_nsec += tickdelta * 1000;
 260                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 261                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 262                     ++basetime.tv_sec;
 263                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 264                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 265                     --basetime.tv_sec;
 266                 }
 267                 timedelta -= tickdelta;
 268                 rel_mplock();
 269             }
 270
 271             /*
 272              * Apply per-tick compensation.  ticks_adj adjusts for both
 273              * offset and frequency, and could be negative.
 274              */
 275             if (nsec_adj != 0 && try_mplock()) {
 276                 nsec_acc += nsec_adj;
 277                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
 278                     basetime.tv_nsec += nsec_acc >> 32;
 279                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 280                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
 281                     basetime.tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
 282                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 283                 }
 284                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 285                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 286                     ++basetime.tv_sec;
 287                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 288                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 289                     --basetime.tv_sec;
 290                 }
 291                 rel_mplock();
 292             }
 293
 294             /*
 295              * If the realtime-adjusted seconds hand rolls over then tell
 296              * ntp_update_second() what we did in the last second so it can
 297              * calculate what to do in the next second.  It may also add
 298              * or subtract a leap second.
 299              */
 300             getnanotime(&nts);
 301             if (time_second != nts.tv_sec) {
 302                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
 303                 basetime.tv_sec += leap;
 304                 time_second = nts.tv_sec + leap;
 305                 nsec_adj /= hz;
 306             }
 307         }
 308
 309         /*
 310          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.  I don't think psignal()
 311          * is mpsafe on curproc, so XXX get the mplock.
 312          */
 313         if ((p = curproc) != NULL && try_mplock()) {
 314                 pstats = p->p_stats;
 315                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
 316                     timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
 317                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0)
 318                         psignal(p, SIGVTALRM);
 319                 if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
 320                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0)
 321                         psignal(p, SIGPROF);
 322                 rel_mplock();
 323         }
 324         setdelayed();
 325 }
 326
 327 /*
 328  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
 329  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
 330  *
 331  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 332  * manipulate objects owned by the current cpu.
 333  *
 334  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
 335  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
 336  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
 337  * p->p_estcpu.
 338  *
 339  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
 340  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
 341  * interrupted.
 342  */
 343 static void
 344 statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 345 {
 346 #ifdef GPROF
 347         struct gmonparam *g;
 348         int i;
 349 #endif
 350         thread_t td;
 351         struct proc *p;
 352         int bump;
 353         struct timeval tv;
 354         struct timeval *stv;
 355
 356         /*
 357          * How big was our timeslice relative to the last time?
 358          */
 359         microuptime(&tv);       /* mpsafe */
 360         stv = &mycpu->gd_stattv;
 361         if (stv->tv_sec == 0) {
 362             bump = 1;
 363         } else {
 364             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
 365                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
 366             if (bump < 0)
 367                 bump = 0;
 368             if (bump > 1000000)
 369                 bump = 1000000;
 370         }
 371         *stv = tv;
 372
 373         td = curthread;
 374         p = td->td_proc;
 375
 376         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
 377                 /*
 378                  * Came from userland, handle user time and deal with
 379                  * possible process.
 380                  */
 381                 if (p && (p->p_flag & P_PROFIL))
 382                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
 383                 td->td_uticks += bump;
 384
 385                 /*
 386                  * Charge the time as appropriate
 387                  */
 388                 if (p && p->p_nice > NZERO)
 389                         cp_time[CP_NICE] += bump;
 390                 else
 391                         cp_time[CP_USER] += bump;
 392         } else {
 393 #ifdef GPROF
 394                 /*
 395                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 396                  */
 397                 g = &_gmonparam;
 398                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
 399                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
 400                         if (i < g->textsize) {
 401                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
 402                                 g->kcount[i]++;
 403                         }
 404                 }
 405 #endif
 406                 /*
 407                  * Came from kernel mode, so we were:
 408                  * - handling an interrupt,
 409                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 410                  *   user process, or
 411                  * - spinning in the idle loop.
 412                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 413                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 414                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 415                  * so that we know how much of its real time was spent
 416                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 417                  *
 418                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame
 419                  * can occur if ipi processing is done from an splx().
 420                  */
 421                 if (frame && CLKF_INTR(frame))
 422                         td->td_iticks += bump;
 423                 else
 424                         td->td_sticks += bump;
 425
 426                 if (frame && CLKF_INTR(frame)) {
 427                         cp_time[CP_INTR] += bump;
 428                 } else {
 429                         if (td == &mycpu->gd_idlethread)
 430                                 cp_time[CP_IDLE] += bump;
 431                         else
 432                                 cp_time[CP_SYS] += bump;
 433                 }
 434         }
 435 }
 436
 437 /*
 438  * The scheduler clock typically runs at a 10Hz rate.  NOTE! systimer,
 439  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
 440  * but that's about it.
 441  */
 442 static void
 443 schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 444 {
 445         struct proc *p;
 446         struct pstats *pstats;
 447         struct rusage *ru;
 448         struct vmspace *vm;
 449         long rss;
 450
 451         schedulerclock(NULL);   /* mpsafe */
 452         if ((p = curproc) != NULL) {
 453                 /* Update resource usage integrals and maximums. */
 454                 if ((pstats = p->p_stats) != NULL &&
 455                     (ru = &pstats->p_ru) != NULL &&
 456                     (vm = p->p_vmspace) != NULL) {
 457                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 458                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 459                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 460                         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 461                         if (ru->ru_maxrss < rss)
 462                                 ru->ru_maxrss = rss;
 463                 }
 464         }
 465 }
 466
 467 /*
 468  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 469  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 470  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
 471  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 472  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 473  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 474  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 475  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 476  *
 477  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 478  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 479  * the unsigned long maximum.
 480  *
 481  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 482  * 10ms ticks is 248 days.
 483  */
 484 int
 485 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 486 {
 487         int ticks;
 488         long sec, usec;
 489
 490         sec = tv->tv_sec;
 491         usec = tv->tv_usec;
 492         if (usec < 0) {
 493                 sec--;
 494                 usec += 1000000;
 495         }
 496         if (sec < 0) {
 497 #ifdef DIAGNOSTIC
 498                 if (usec > 0) {
 499                         sec++;
 500                         usec -= 1000000;
 501                 }
 502                 printf("tvotohz: negative time difference %ld sec %ld usec\n",
 503                        sec, usec);
 504 #endif
 505                 ticks = 1;
 506         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 507                 ticks = (int)(sec * hz +
 508                             ((u_long)usec + (tick - 1)) / tick) + 1;
 509         } else {
 510                 ticks = INT_MAX;
 511         }
 512         return (ticks);
 513 }
 514
 515 /*
 516  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 517  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 518  * of ticks will not result in a late return.
 519  *
 520  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 521  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 522  * 1 tick.
 523  *
 524  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 525  * 10ms ticks is 248 days.
 526  */
 527 int
 528 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 529 {
 530         int ticks;
 531         long sec;
 532
 533         sec = tv->tv_sec;
 534         if (sec <= INT_MAX / hz)
 535                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / tick);
 536         else
 537                 ticks = INT_MAX;
 538         return (ticks);
 539 }
 540
 541
 542 /*
 543  * Start profiling on a process.
 544  *
 545  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 546  * keeps the profile clock running constantly.
 547  */
 548 void
 549 startprofclock(struct proc *p)
 550 {
 551         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 552                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 553 #if 0   /* XXX */
 554                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
 555                         s = splstatclock();
 556                         psdiv = psratio;
 557                         setstatclockrate(profhz);
 558                         splx(s);
 559                 }
 560 #endif
 561         }
 562 }
 563
 564 /*
 565  * Stop profiling on a process.
 566  */
 567 void
 568 stopprofclock(struct proc *p)
 569 {
 570         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 571                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 572 #if 0   /* XXX */
 573                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
 574                         s = splstatclock();
 575                         psdiv = 1;
 576                         setstatclockrate(stathz);
 577                         splx(s);
 578                 }
 579 #endif
 580         }
 581 }
 582
 583 /*
 584  * Return information about system clocks.
 585  */
 586 static int
 587 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 588 {
 589         struct clockinfo clkinfo;
 590         /*
 591          * Construct clockinfo structure.
 592          */
 593         clkinfo.hz = hz;
 594         clkinfo.tick = tick;
 595         clkinfo.tickadj = tickadj;
 596         clkinfo.profhz = profhz;
 597         clkinfo.stathz = stathz ? stathz : hz;
 598         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 599 }
 600
 601 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
 602         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
 603
 604 /*
 605  * We have eight functions for looking at the clock, four for
 606  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
 607  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
 608  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
 609  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
 610  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
 611  * time relative to system boot, these are well suited for time
 612  * interval measurements.
 613  *
 614  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
 615  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
 616  * check on the seconds field changing out from under us.
 617  */
 618 void
 619 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
 620 {
 621         struct globaldata *gd = mycpu;
 622         sysclock_t delta;
 623
 624         do {
 625                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 626                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 627         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 628         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 629         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 630                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 631                 ++tvp->tv_sec;
 632         }
 633 }
 634
 635 void
 636 getnanouptime(struct timespec *tsp)
 637 {
 638         struct globaldata *gd = mycpu;
 639         sysclock_t delta;
 640
 641         do {
 642                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 643                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 644         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 645         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 646         if (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 647                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 648                 ++tsp->tv_sec;
 649         }
 650 }
 651
 652 void
 653 microuptime(struct timeval *tvp)
 654 {
 655         struct globaldata *gd = mycpu;
 656         sysclock_t delta;
 657
 658         do {
 659                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 660                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 661         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 662         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 663         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 664                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 665                 ++tvp->tv_sec;
 666         }
 667 }
 668
 669 void
 670 nanouptime(struct timespec *tsp)
 671 {
 672         struct globaldata *gd = mycpu;
 673         sysclock_t delta;
 674
 675         do {
 676                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 677                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 678         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 679         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 680         if (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 681                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 682                 ++tsp->tv_sec;
 683         }
 684 }
 685
 686 /*
 687  * realtime routines
 688  */
 689
 690 void
 691 getmicrotime(struct timeval *tvp)
 692 {
 693         struct globaldata *gd = mycpu;
 694         sysclock_t delta;
 695
 696         do {
 697                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 698                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 699         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 700         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 701
 702         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 703         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 704         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 705                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 706                 ++tvp->tv_sec;
 707         }
 708 }
 709
 710 void
 711 getnanotime(struct timespec *tsp)
 712 {
 713         struct globaldata *gd = mycpu;
 714         sysclock_t delta;
 715
 716         do {
 717                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 718                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 719         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 720         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 721
 722         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 723         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 724         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 725                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 726                 ++tsp->tv_sec;
 727         }
 728 }
 729
 730 void
 731 microtime(struct timeval *tvp)
 732 {
 733         struct globaldata *gd = mycpu;
 734         sysclock_t delta;
 735
 736         do {
 737                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 738                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 739         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 740         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 741
 742         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 743         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 744         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 745                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 746                 ++tvp->tv_sec;
 747         }
 748 }
 749
 750 void
 751 nanotime(struct timespec *tsp)
 752 {
 753         struct globaldata *gd = mycpu;
 754         sysclock_t delta;
 755
 756         do {
 757                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 758                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 759         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 760         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 761
 762         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 763         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 764         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 765                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 766                 ++tsp->tv_sec;
 767         }
 768 }
 769
 770 int
 771 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
 772 {
 773         pps_params_t *app;
 774         struct pps_fetch_args *fapi;
 775 #ifdef PPS_SYNC
 776         struct pps_kcbind_args *kapi;
 777 #endif
 778
 779         switch (cmd) {
 780         case PPS_IOC_CREATE:
 781                 return (0);
 782         case PPS_IOC_DESTROY:
 783                 return (0);
 784         case PPS_IOC_SETPARAMS:
 785                 app = (pps_params_t *)data;
 786                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
 787                         return (EINVAL);
 788                 pps->ppsparam = *app;
 789                 return (0);
 790         case PPS_IOC_GETPARAMS:
 791                 app = (pps_params_t *)data;
 792                 *app = pps->ppsparam;
 793                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
 794                 return (0);
 795         case PPS_IOC_GETCAP:
 796                 *(int*)data = pps->ppscap;
 797                 return (0);
 798         case PPS_IOC_FETCH:
 799                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
 800                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 801                         return (EINVAL);
 802                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
 803                         return (EOPNOTSUPP);
 804                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
 805                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
 806                 return (0);
 807         case PPS_IOC_KCBIND:
 808 #ifdef PPS_SYNC
 809                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
 810                 /* XXX Only root should be able to do this */
 811                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 812                         return (EINVAL);
 813                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
 814                         return (EINVAL);
 815                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
 816                         return (EINVAL);
 817                 pps->kcmode = kapi->edge;
 818                 return (0);
 819 #else
 820                 return (EOPNOTSUPP);
 821 #endif
 822         default:
 823                 return (ENOTTY);
 824         }
 825 }
 826
 827 void
 828 pps_init(struct pps_state *pps)
 829 {
 830         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
 831         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
 832                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
 833         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
 834                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
 835 }
 836
 837 void
 838 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
 839 {
 840         struct globaldata *gd;
 841         struct timespec *tsp;
 842         struct timespec *osp;
 843         struct timespec ts;
 844         sysclock_t *pcount;
 845 #ifdef PPS_SYNC
 846         sysclock_t tcount;
 847 #endif
 848         sysclock_t delta;
 849         pps_seq_t *pseq;
 850         int foff;
 851         int fhard;
 852
 853         gd = mycpu;
 854
 855         /* Things would be easier with arrays... */
 856         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
 857                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
 858                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
 859                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
 860                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
 861                 pcount = &pps->ppscount[0];
 862                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
 863         } else {
 864                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
 865                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
 866                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
 867                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
 868                 pcount = &pps->ppscount[1];
 869                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
 870         }
 871
 872         /* Nothing really happened */
 873         if (*pcount == count)
 874                 return;
 875
 876         *pcount = count;
 877
 878         do {
 879                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 880                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
 881         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 882         if (delta > cputimer_freq) {
 883                 ts.tv_sec += delta / cputimer_freq;
 884                 delta %= cputimer_freq;
 885         }
 886         ts.tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 887         ts.tv_sec += basetime.tv_sec;
 888         ts.tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 889         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
 890                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
 891                 ++ts.tv_sec;
 892         }
 893
 894         (*pseq)++;
 895         *tsp = ts;
 896
 897         if (foff) {
 898                 timespecadd(tsp, osp);
 899                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
 900                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
 901                         tsp->tv_sec -= 1;
 902                 }
 903         }
 904 #ifdef PPS_SYNC
 905         if (fhard) {
 906                 /* magic, at its best... */
 907                 tcount = count - pps->ppscount[2];
 908                 pps->ppscount[2] = count;
 909                 delta = (cputimer_freq64_nsec * tcount) >> 32;
 910                 hardpps(tsp, delta);
 911         }
 912 #endif
 913 }
 914