sys/kern/kern_clock.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003,2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  *
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *    the documentation and/or other materials provided with the
  16  *    distribution.
  17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *    from this software without specific, prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * Copyright (c) 1997, 1998 Poul-Henning Kamp <phk@FreeBSD.org>
  35  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
  36  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
  37  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
  38  * All or some portions of this file are derived from material licensed
  39  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
  40  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
  41  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
  42  *
  43  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  44  * modification, are permitted provided that the following conditions
  45  * are met:
  46  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  47  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  48  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  49  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  50  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  51  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  52  *    must display the following acknowledgement:
  53  *      This product includes software developed by the University of
  54  *      California, Berkeley and its contributors.
  55  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  56  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  57  *    without specific prior written permission.
  58  *
  59  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  60  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  61  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  62  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  63  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  64  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  65  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  66  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  67  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  68  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  69  * SUCH DAMAGE.
  70  *
  71  *      @(#)kern_clock.c        8.5 (Berkeley) 1/21/94
  72  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.105.2.10 2002/10/17 13:19:40 maxim Exp $
  73  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.36 2005/04/20 17:57:16 joerg Exp $
  74  */
  75
  76 #include "opt_ntp.h"
  77
  78 #include <sys/param.h>
  79 #include <sys/systm.h>
  80 #include <sys/dkstat.h>
  81 #include <sys/callout.h>
  82 #include <sys/kernel.h>
  83 #include <sys/kinfo.h>
  84 #include <sys/proc.h>
  85 #include <sys/malloc.h>
  86 #include <sys/resourcevar.h>
  87 #include <sys/signalvar.h>
  88 #include <sys/timex.h>
  89 #include <sys/timepps.h>
  90 #include <vm/vm.h>
  91 #include <sys/lock.h>
  92 #include <vm/pmap.h>
  93 #include <vm/vm_map.h>
  94 #include <sys/sysctl.h>
  95 #include <sys/thread2.h>
  96
  97 #include <machine/cpu.h>
  98 #include <machine/limits.h>
  99 #include <machine/smp.h>
 100
 101 #ifdef GPROF
 102 #include <sys/gmon.h>
 103 #endif
 104
 105 #ifdef DEVICE_POLLING
 106 extern void init_device_poll(void);
 107 extern void hardclock_device_poll(void);
 108 #endif /* DEVICE_POLLING */
 109
 110 static void initclocks (void *dummy);
 111 SYSINIT(clocks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL)
 112
 113 /*
 114  * Some of these don't belong here, but it's easiest to concentrate them.
 115  * Note that cp_time counts in microseconds, but most userland programs
 116  * just compare relative times against the total by delta.
 117  */
 118 struct cp_time cp_time;
 119
 120 SYSCTL_OPAQUE(_kern, OID_AUTO, cp_time, CTLFLAG_RD, &cp_time, sizeof(cp_time),
 121     "LU", "CPU time statistics");
 122
 123 /*
 124  * boottime is used to calculate the 'real' uptime.  Do not confuse this with
 125  * microuptime().  microtime() is not drift compensated.  The real uptime
 126  * with compensation is nanotime() - bootime.  boottime is recalculated
 127  * whenever the real time is set based on the compensated elapsed time
 128  * in seconds (gd->gd_time_seconds).
 129  *
 130  * basetime is used to calculate the compensated real time of day.  Chunky
 131  * changes to the time, aka settimeofday(), are made by modifying basetime.
 132  *
 133  * The gd_time_seconds and gd_cpuclock_base fields remain fairly monotonic.
 134  * Slight adjustments to gd_cpuclock_base are made to phase-lock it to
 135  * the real time.
 136  */
 137 struct timespec boottime;       /* boot time (realtime) for reference only */
 138 static struct timespec basetime;        /* base time adjusts uptime -> realtime */
 139 time_t time_second;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
 140
 141 SYSCTL_STRUCT(_kern, KERN_BOOTTIME, boottime, CTLFLAG_RD,
 142     &boottime, timeval, "System boottime");
 143 SYSCTL_STRUCT(_kern, OID_AUTO, basetime, CTLFLAG_RD,
 144     &basetime, timeval, "System basetime");
 145
 146 static void hardclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 147 static void statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 148 static void schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame);
 149
 150 int     ticks;                  /* system master ticks at hz */
 151 int     clocks_running;         /* tsleep/timeout clocks operational */
 152 int64_t nsec_adj;               /* ntpd per-tick adjustment in nsec << 32 */
 153 int64_t nsec_acc;               /* accumulator */
 154
 155 /* NTPD time correction fields */
 156 int64_t ntp_tick_permanent;     /* per-tick adjustment in nsec << 32 */
 157 int64_t ntp_tick_acc;           /* accumulator for per-tick adjustment */
 158 int64_t ntp_delta;              /* one-time correction in nsec */
 159 int64_t ntp_big_delta = 1000000000;
 160 int32_t ntp_tick_delta;         /* current adjustment rate */
 161 int32_t ntp_default_tick_delta; /* adjustment rate for ntp_delta */
 162 time_t  ntp_leap_second;        /* time of next leap second */
 163 int     ntp_leap_insert;        /* whether to insert or remove a second */
 164
 165 /*
 166  * Finish initializing clock frequencies and start all clocks running.
 167  */
 168 /* ARGSUSED*/
 169 static void
 170 initclocks(void *dummy)
 171 {
 172         cpu_initclocks();
 173 #ifdef DEVICE_POLLING
 174         init_device_poll();
 175 #endif
 176         /*psratio = profhz / stathz;*/
 177         initclocks_pcpu();
 178         clocks_running = 1;
 179 }
 180
 181 /*
 182  * Called on a per-cpu basis
 183  */
 184 void
 185 initclocks_pcpu(void)
 186 {
 187         struct globaldata *gd = mycpu;
 188
 189         crit_enter();
 190         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 191             gd->gd_time_seconds = 1;
 192             gd->gd_cpuclock_base = cputimer_count();
 193         } else {
 194             /* XXX */
 195             gd->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
 196             gd->gd_cpuclock_base = globaldata_find(0)->gd_cpuclock_base;
 197         }
 198
 199         /*
 200          * Use a non-queued periodic systimer to prevent multiple ticks from
 201          * building up if the sysclock jumps forward (8254 gets reset).  The
 202          * sysclock will never jump backwards.  Our time sync is based on
 203          * the actual sysclock, not the ticks count.
 204          */
 205         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_hardclock, hardclock, NULL, hz);
 206         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_statclock, statclock, NULL, stathz);
 207         /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
 208         systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_schedclock, schedclock,
 209                                 NULL, ESTCPUFREQ);
 210         crit_exit();
 211 }
 212
 213 /*
 214  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
 215  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
 216  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
 217  * time of day.  This way the gd_* fields are guarenteed to represent
 218  * a monotonically increasing 'uptime' value.
 219  */
 220 void
 221 set_timeofday(struct timespec *ts)
 222 {
 223         struct timespec ts2;
 224
 225         /*
 226          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
 227          */
 228         crit_enter();
 229         nanouptime(&ts2);
 230         basetime.tv_sec = ts->tv_sec - ts2.tv_sec;
 231         basetime.tv_nsec = ts->tv_nsec - ts2.tv_nsec;
 232         if (basetime.tv_nsec < 0) {
 233             basetime.tv_nsec += 1000000000;
 234             --basetime.tv_sec;
 235         }
 236
 237         /*
 238          * Note that basetime diverges from boottime as the clock drift is
 239          * compensated for, so we cannot do away with boottime.  When setting
 240          * the absolute time of day the drift is 0 (for an instant) and we
 241          * can simply assign boottime to basetime.
 242          *
 243          * Note that nanouptime() is based on gd_time_seconds which is drift
 244          * compensated up to a point (it is guarenteed to remain monotonically
 245          * increasing).  gd_time_seconds is thus our best uptime guess and
 246          * suitable for use in the boottime calculation.  It is already taken
 247          * into account in the basetime calculation above.
 248          */
 249         boottime.tv_sec = basetime.tv_sec;
 250         ntp_delta = 0;
 251         crit_exit();
 252 }
 253
 254 /*
 255  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
 256  * on cpu #0.
 257  *
 258  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 259  * manipulate objects owned by the current cpu.
 260  */
 261 static void
 262 hardclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 263 {
 264         sysclock_t cputicks;
 265         struct proc *p;
 266         struct pstats *pstats;
 267         struct globaldata *gd = mycpu;
 268
 269         /*
 270          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
 271          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
 272          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
 273          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
 274          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
 275          * stay in synch.
 276          *
 277          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
 278          * to reverse index gd_cpuclock_base, but that it is possible for
 279          * it to temporarily get behind in the seconds if something in the
 280          * system locks interrupts for a long period of time.  Since periodic
 281          * timers count events, though everything should resynch again
 282          * immediately.
 283          */
 284         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
 285         if (cputicks >= cputimer_freq) {
 286                 ++gd->gd_time_seconds;
 287                 gd->gd_cpuclock_base += cputimer_freq;
 288         }
 289
 290         /*
 291          * The system-wide ticks counter and NTP related timedelta/tickdelta
 292          * adjustments only occur on cpu #0.  NTP adjustments are accomplished
 293          * by updating basetime.
 294          */
 295         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 296             struct timespec nts;
 297             int leap;
 298
 299             ++ticks;
 300
 301 #ifdef DEVICE_POLLING
 302             hardclock_device_poll();    /* mpsafe, short and quick */
 303 #endif /* DEVICE_POLLING */
 304
 305 #if 0
 306             if (tco->tc_poll_pps)
 307                 tco->tc_poll_pps(tco);
 308 #endif
 309             /*
 310              * Apply adjtime corrections.  At the moment only do this if
 311              * we can get the MP lock to interlock with adjtime's modification
 312              * of these variables.  Note that basetime adjustments are not
 313              * MP safe either XXX.
 314              */
 315             if (ntp_delta != 0) {
 316                 basetime.tv_nsec += ntp_tick_delta;
 317                 ntp_delta -= ntp_tick_delta;
 318                 if ((ntp_delta > 0 && ntp_delta < ntp_tick_delta) ||
 319                     (ntp_delta < 0 && ntp_delta > ntp_tick_delta)) {
 320                                 ntp_tick_delta = ntp_delta;
 321                 }
 322             }
 323
 324             if (ntp_tick_permanent != 0) {
 325                 ntp_tick_acc += ntp_tick_permanent;
 326                 if (ntp_tick_acc >= (1LL << 32)) {
 327                     basetime.tv_nsec += ntp_tick_acc >> 32;
 328                     ntp_tick_acc -= (ntp_tick_acc >> 32) << 32;
 329                 } else if (ntp_tick_acc <= -(1LL << 32)) {
 330                     /* Negate ntp_tick_acc to avoid shifting the sign bit. */
 331                     basetime.tv_nsec -= (-ntp_tick_acc) >> 32;
 332                     ntp_tick_acc += ((-ntp_tick_acc) >> 32) << 32;
 333                 }
 334             }
 335
 336             if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 337                     basetime.tv_sec++;
 338                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 339             } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 340                     basetime.tv_sec--;
 341                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 342             }
 343
 344             if (ntp_leap_second) {
 345                 struct timespec tsp;
 346                 nanotime(&tsp);
 347
 348                 if (ntp_leap_second == tsp.tv_sec) {
 349                         if (ntp_leap_insert)
 350                                 basetime.tv_sec++;
 351                         else
 352                                 basetime.tv_sec--;
 353                         ntp_leap_second--;
 354                 }
 355             }
 356
 357             /*
 358              * Apply per-tick compensation.  ticks_adj adjusts for both
 359              * offset and frequency, and could be negative.
 360              */
 361             if (nsec_adj != 0 && try_mplock()) {
 362                 nsec_acc += nsec_adj;
 363                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
 364                     basetime.tv_nsec += nsec_acc >> 32;
 365                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 366                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
 367                     basetime.tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
 368                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 369                 }
 370                 if (basetime.tv_nsec >= 1000000000) {
 371                     basetime.tv_nsec -= 1000000000;
 372                     ++basetime.tv_sec;
 373                 } else if (basetime.tv_nsec < 0) {
 374                     basetime.tv_nsec += 1000000000;
 375                     --basetime.tv_sec;
 376                 }
 377                 rel_mplock();
 378             }
 379
 380             /*
 381              * If the realtime-adjusted seconds hand rolls over then tell
 382              * ntp_update_second() what we did in the last second so it can
 383              * calculate what to do in the next second.  It may also add
 384              * or subtract a leap second.
 385              */
 386             getnanotime(&nts);
 387             if (time_second != nts.tv_sec) {
 388                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
 389                 basetime.tv_sec += leap;
 390                 time_second = nts.tv_sec + leap;
 391                 nsec_adj /= hz;
 392             }
 393         }
 394
 395         /*
 396          * softticks are handled for all cpus
 397          */
 398         hardclock_softtick(gd);
 399
 400         /*
 401          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.  I don't think psignal()
 402          * is mpsafe on curproc, so XXX get the mplock.
 403          */
 404         if ((p = curproc) != NULL && try_mplock()) {
 405                 pstats = p->p_stats;
 406                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
 407                     timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
 408                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0)
 409                         psignal(p, SIGVTALRM);
 410                 if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
 411                     itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0)
 412                         psignal(p, SIGPROF);
 413                 rel_mplock();
 414         }
 415         setdelayed();
 416 }
 417
 418 /*
 419  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
 420  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
 421  *
 422  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 423  * manipulate objects owned by the current cpu.
 424  *
 425  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
 426  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
 427  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
 428  * p->p_estcpu.
 429  *
 430  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
 431  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
 432  * interrupted.
 433  */
 434 static void
 435 statclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 436 {
 437 #ifdef GPROF
 438         struct gmonparam *g;
 439         int i;
 440 #endif
 441         thread_t td;
 442         struct proc *p;
 443         int bump;
 444         struct timeval tv;
 445         struct timeval *stv;
 446
 447         /*
 448          * How big was our timeslice relative to the last time?
 449          */
 450         microuptime(&tv);       /* mpsafe */
 451         stv = &mycpu->gd_stattv;
 452         if (stv->tv_sec == 0) {
 453             bump = 1;
 454         } else {
 455             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
 456                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
 457             if (bump < 0)
 458                 bump = 0;
 459             if (bump > 1000000)
 460                 bump = 1000000;
 461         }
 462         *stv = tv;
 463
 464         td = curthread;
 465         p = td->td_proc;
 466
 467         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
 468                 /*
 469                  * Came from userland, handle user time and deal with
 470                  * possible process.
 471                  */
 472                 if (p && (p->p_flag & P_PROFIL))
 473                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
 474                 td->td_uticks += bump;
 475
 476                 /*
 477                  * Charge the time as appropriate
 478                  */
 479                 if (p && p->p_nice > NZERO)
 480                         cp_time.cp_nice += bump;
 481                 else
 482                         cp_time.cp_user += bump;
 483         } else {
 484 #ifdef GPROF
 485                 /*
 486                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 487                  */
 488                 g = &_gmonparam;
 489                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
 490                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
 491                         if (i < g->textsize) {
 492                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
 493                                 g->kcount[i]++;
 494                         }
 495                 }
 496 #endif
 497                 /*
 498                  * Came from kernel mode, so we were:
 499                  * - handling an interrupt,
 500                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 501                  *   user process, or
 502                  * - spinning in the idle loop.
 503                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 504                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 505                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 506                  * so that we know how much of its real time was spent
 507                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 508                  *
 509                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame
 510                  * can occur if ipi processing is done from an splx().
 511                  */
 512                 if (frame && CLKF_INTR(frame))
 513                         td->td_iticks += bump;
 514                 else
 515                         td->td_sticks += bump;
 516
 517                 if (frame && CLKF_INTR(frame)) {
 518                         cp_time.cp_intr += bump;
 519                 } else {
 520                         if (td == &mycpu->gd_idlethread)
 521                                 cp_time.cp_idle += bump;
 522                         else
 523                                 cp_time.cp_sys += bump;
 524                 }
 525         }
 526 }
 527
 528 /*
 529  * The scheduler clock typically runs at a 20Hz rate.  NOTE! systimer,
 530  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
 531  * but that's about it.
 532  */
 533 static void
 534 schedclock(systimer_t info, struct intrframe *frame)
 535 {
 536         struct proc *p;
 537         struct pstats *pstats;
 538         struct rusage *ru;
 539         struct vmspace *vm;
 540         long rss;
 541
 542         schedulerclock(NULL);   /* mpsafe */
 543         if ((p = curproc) != NULL) {
 544                 /* Update resource usage integrals and maximums. */
 545                 if ((pstats = p->p_stats) != NULL &&
 546                     (ru = &pstats->p_ru) != NULL &&
 547                     (vm = p->p_vmspace) != NULL) {
 548                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 549                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 550                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 551                         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 552                         if (ru->ru_maxrss < rss)
 553                                 ru->ru_maxrss = rss;
 554                 }
 555         }
 556 }
 557
 558 /*
 559  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 560  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 561  * operation and guarenteed to meet or exceed the requested time.
 562  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 563  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 564  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 565  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 566  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 567  *
 568  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 569  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 570  * the unsigned long maximum.
 571  *
 572  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 573  * 10ms ticks is 248 days.
 574  */
 575 int
 576 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 577 {
 578         int ticks;
 579         long sec, usec;
 580
 581         sec = tv->tv_sec;
 582         usec = tv->tv_usec;
 583         if (usec < 0) {
 584                 sec--;
 585                 usec += 1000000;
 586         }
 587         if (sec < 0) {
 588 #ifdef DIAGNOSTIC
 589                 if (usec > 0) {
 590                         sec++;
 591                         usec -= 1000000;
 592                 }
 593                 printf("tvotohz: negative time difference %ld sec %ld usec\n",
 594                        sec, usec);
 595 #endif
 596                 ticks = 1;
 597         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 598                 ticks = (int)(sec * hz +
 599                             ((u_long)usec + (tick - 1)) / tick) + 1;
 600         } else {
 601                 ticks = INT_MAX;
 602         }
 603         return (ticks);
 604 }
 605
 606 /*
 607  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 608  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 609  * of ticks will not result in a late return.
 610  *
 611  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 612  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 613  * 1 tick.
 614  *
 615  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 616  * 10ms ticks is 248 days.
 617  */
 618 int
 619 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 620 {
 621         int ticks;
 622         long sec;
 623
 624         sec = tv->tv_sec;
 625         if (sec <= INT_MAX / hz)
 626                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / tick);
 627         else
 628                 ticks = INT_MAX;
 629         return (ticks);
 630 }
 631
 632
 633 /*
 634  * Start profiling on a process.
 635  *
 636  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 637  * keeps the profile clock running constantly.
 638  */
 639 void
 640 startprofclock(struct proc *p)
 641 {
 642         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 643                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 644 #if 0   /* XXX */
 645                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
 646                         s = splstatclock();
 647                         psdiv = psratio;
 648                         setstatclockrate(profhz);
 649                         splx(s);
 650                 }
 651 #endif
 652         }
 653 }
 654
 655 /*
 656  * Stop profiling on a process.
 657  */
 658 void
 659 stopprofclock(struct proc *p)
 660 {
 661         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 662                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 663 #if 0   /* XXX */
 664                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
 665                         s = splstatclock();
 666                         psdiv = 1;
 667                         setstatclockrate(stathz);
 668                         splx(s);
 669                 }
 670 #endif
 671         }
 672 }
 673
 674 /*
 675  * Return information about system clocks.
 676  */
 677 static int
 678 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 679 {
 680         struct kinfo_clockinfo clkinfo;
 681         /*
 682          * Construct clockinfo structure.
 683          */
 684         clkinfo.ci_hz = hz;
 685         clkinfo.ci_tick = tick;
 686         clkinfo.ci_tickadj = ntp_default_tick_delta / 1000;
 687         clkinfo.ci_profhz = profhz;
 688         clkinfo.ci_stathz = stathz ? stathz : hz;
 689         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 690 }
 691
 692 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
 693         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
 694
 695 /*
 696  * We have eight functions for looking at the clock, four for
 697  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
 698  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
 699  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
 700  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
 701  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
 702  * time relative to system boot, these are well suited for time
 703  * interval measurements.
 704  *
 705  * Each cpu independantly maintains the current time of day, so all
 706  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
 707  * check on the seconds field changing out from under us.
 708  *
 709  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
 710  * it is possible for the calculated delta to occassionally exceed
 711  * cputimer_freq.  If this occurs the cputimer_freq64_nsec multiplication
 712  * can easily overflow, so we deal with the case.  For uniformity we deal
 713  * with the case in the usec case too.
 714  */
 715 void
 716 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
 717 {
 718         struct globaldata *gd = mycpu;
 719         sysclock_t delta;
 720
 721         do {
 722                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 723                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 724         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 725
 726         if (delta >= cputimer_freq) {
 727                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 728                 delta %= cputimer_freq;
 729         }
 730         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 731         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 732                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 733                 ++tvp->tv_sec;
 734         }
 735 }
 736
 737 void
 738 getnanouptime(struct timespec *tsp)
 739 {
 740         struct globaldata *gd = mycpu;
 741         sysclock_t delta;
 742
 743         do {
 744                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 745                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 746         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 747
 748         if (delta >= cputimer_freq) {
 749                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 750                 delta %= cputimer_freq;
 751         }
 752         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 753 }
 754
 755 void
 756 microuptime(struct timeval *tvp)
 757 {
 758         struct globaldata *gd = mycpu;
 759         sysclock_t delta;
 760
 761         do {
 762                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 763                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 764         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 765
 766         if (delta >= cputimer_freq) {
 767                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 768                 delta %= cputimer_freq;
 769         }
 770         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 771 }
 772
 773 void
 774 nanouptime(struct timespec *tsp)
 775 {
 776         struct globaldata *gd = mycpu;
 777         sysclock_t delta;
 778
 779         do {
 780                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 781                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 782         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 783
 784         if (delta >= cputimer_freq) {
 785                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 786                 delta %= cputimer_freq;
 787         }
 788         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 789 }
 790
 791 /*
 792  * realtime routines
 793  */
 794
 795 void
 796 getmicrotime(struct timeval *tvp)
 797 {
 798         struct globaldata *gd = mycpu;
 799         sysclock_t delta;
 800
 801         do {
 802                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 803                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 804         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 805
 806         if (delta >= cputimer_freq) {
 807                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 808                 delta %= cputimer_freq;
 809         }
 810         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 811
 812         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 813         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 814         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 815                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 816                 ++tvp->tv_sec;
 817         }
 818 }
 819
 820 void
 821 getnanotime(struct timespec *tsp)
 822 {
 823         struct globaldata *gd = mycpu;
 824         sysclock_t delta;
 825
 826         do {
 827                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 828                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
 829         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 830
 831         if (delta >= cputimer_freq) {
 832                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 833                 delta %= cputimer_freq;
 834         }
 835         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 836
 837         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 838         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 839         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 840                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 841                 ++tsp->tv_sec;
 842         }
 843 }
 844
 845 void
 846 microtime(struct timeval *tvp)
 847 {
 848         struct globaldata *gd = mycpu;
 849         sysclock_t delta;
 850
 851         do {
 852                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 853                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 854         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 855
 856         if (delta >= cputimer_freq) {
 857                 tvp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 858                 delta %= cputimer_freq;
 859         }
 860         tvp->tv_usec = (cputimer_freq64_usec * delta) >> 32;
 861
 862         tvp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 863         tvp->tv_usec += basetime.tv_nsec / 1000;
 864         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
 865                 tvp->tv_usec -= 1000000;
 866                 ++tvp->tv_sec;
 867         }
 868 }
 869
 870 void
 871 nanotime(struct timespec *tsp)
 872 {
 873         struct globaldata *gd = mycpu;
 874         sysclock_t delta;
 875
 876         do {
 877                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
 878                 delta = cputimer_count() - gd->gd_cpuclock_base;
 879         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
 880
 881         if (delta >= cputimer_freq) {
 882                 tsp->tv_sec += delta / cputimer_freq;
 883                 delta %= cputimer_freq;
 884         }
 885         tsp->tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
 886
 887         tsp->tv_sec += basetime.tv_sec;
 888         tsp->tv_nsec += basetime.tv_nsec;
 889         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
 890                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
 891                 ++tsp->tv_sec;
 892         }
 893 }
 894
 895 /*
 896  * note: this is not exactly synchronized with real time.  To do that we
 897  * would have to do what microtime does and check for a nanoseconds overflow.
 898  */
 899 time_t
 900 get_approximate_time_t(void)
 901 {
 902         struct globaldata *gd = mycpu;
 903         return(gd->gd_time_seconds + basetime.tv_sec);
 904 }
 905
 906 int
 907 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
 908 {
 909         pps_params_t *app;
 910         struct pps_fetch_args *fapi;
 911 #ifdef PPS_SYNC
 912         struct pps_kcbind_args *kapi;
 913 #endif
 914
 915         switch (cmd) {
 916         case PPS_IOC_CREATE:
 917                 return (0);
 918         case PPS_IOC_DESTROY:
 919                 return (0);
 920         case PPS_IOC_SETPARAMS:
 921                 app = (pps_params_t *)data;
 922                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
 923                         return (EINVAL);
 924                 pps->ppsparam = *app;
 925                 return (0);
 926         case PPS_IOC_GETPARAMS:
 927                 app = (pps_params_t *)data;
 928                 *app = pps->ppsparam;
 929                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
 930                 return (0);
 931         case PPS_IOC_GETCAP:
 932                 *(int*)data = pps->ppscap;
 933                 return (0);
 934         case PPS_IOC_FETCH:
 935                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
 936                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 937                         return (EINVAL);
 938                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
 939                         return (EOPNOTSUPP);
 940                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
 941                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
 942                 return (0);
 943         case PPS_IOC_KCBIND:
 944 #ifdef PPS_SYNC
 945                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
 946                 /* XXX Only root should be able to do this */
 947                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
 948                         return (EINVAL);
 949                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
 950                         return (EINVAL);
 951                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
 952                         return (EINVAL);
 953                 pps->kcmode = kapi->edge;
 954                 return (0);
 955 #else
 956                 return (EOPNOTSUPP);
 957 #endif
 958         default:
 959                 return (ENOTTY);
 960         }
 961 }
 962
 963 void
 964 pps_init(struct pps_state *pps)
 965 {
 966         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
 967         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
 968                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
 969         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
 970                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
 971 }
 972
 973 void
 974 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
 975 {
 976         struct globaldata *gd;
 977         struct timespec *tsp;
 978         struct timespec *osp;
 979         struct timespec ts;
 980         sysclock_t *pcount;
 981 #ifdef PPS_SYNC
 982         sysclock_t tcount;
 983 #endif
 984         sysclock_t delta;
 985         pps_seq_t *pseq;
 986         int foff;
 987         int fhard;
 988
 989         gd = mycpu;
 990
 991         /* Things would be easier with arrays... */
 992         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
 993                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
 994                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
 995                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
 996                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
 997                 pcount = &pps->ppscount[0];
 998                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
 999         } else {
1000                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
1001                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
1002                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
1003                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
1004                 pcount = &pps->ppscount[1];
1005                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
1006         }
1007
1008         /* Nothing really happened */
1009         if (*pcount == count)
1010                 return;
1011
1012         *pcount = count;
1013
1014         do {
1015                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1016                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
1017         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1018
1019         if (delta >= cputimer_freq) {
1020                 ts.tv_sec += delta / cputimer_freq;
1021                 delta %= cputimer_freq;
1022         }
1023         ts.tv_nsec = (cputimer_freq64_nsec * delta) >> 32;
1024         ts.tv_sec += basetime.tv_sec;
1025         ts.tv_nsec += basetime.tv_nsec;
1026         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
1027                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
1028                 ++ts.tv_sec;
1029         }
1030
1031         (*pseq)++;
1032         *tsp = ts;
1033
1034         if (foff) {
1035                 timespecadd(tsp, osp);
1036                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
1037                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
1038                         tsp->tv_sec -= 1;
1039                 }
1040         }
1041 #ifdef PPS_SYNC
1042         if (fhard) {
1043                 /* magic, at its best... */
1044                 tcount = count - pps->ppscount[2];
1045                 pps->ppscount[2] = count;
1046                 if (tcount >= cputimer_freq) {
1047                         delta = (1000000000 * (tcount / cputimer_freq) +
1048                                  cputimer_freq64_nsec *
1049                                  (tcount % cputimer_freq)) >> 32;
1050                 } else {
1051                         delta = (cputimer_freq64_nsec * tcount) >> 32;
1052                 }
1053                 hardpps(tsp, delta);
1054         }
1055 #endif
1056 }
1057