sys/kern/kern_clock.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003,2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  *
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *    the documentation and/or other materials provided with the
  16  *    distribution.
  17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *    from this software without specific, prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * Copyright (c) 1997, 1998 Poul-Henning Kamp <phk@FreeBSD.org>
  35  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
  36  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
  37  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
  38  * All or some portions of this file are derived from material licensed
  39  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
  40  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
  41  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
  42  *
  43  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  44  * modification, are permitted provided that the following conditions
  45  * are met:
  46  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  47  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  48  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  49  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  50  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  51  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  52  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  53  *    without specific prior written permission.
  54  *
  55  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  56  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  57  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  58  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  59  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  60  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  61  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  62  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  63  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  64  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  65  * SUCH DAMAGE.
  66  *
  67  *      @(#)kern_clock.c        8.5 (Berkeley) 1/21/94
  68  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_clock.c,v 1.105.2.10 2002/10/17 13:19:40 maxim Exp $
  69  */
  70
  71 #include "opt_ntp.h"
  72 #include "opt_ifpoll.h"
  73 #include "opt_pctrack.h"
  74
  75 #include <sys/param.h>
  76 #include <sys/systm.h>
  77 #include <sys/callout.h>
  78 #include <sys/kernel.h>
  79 #include <sys/kinfo.h>
  80 #include <sys/proc.h>
  81 #include <sys/malloc.h>
  82 #include <sys/resource.h>
  83 #include <sys/resourcevar.h>
  84 #include <sys/signalvar.h>
  85 #include <sys/timex.h>
  86 #include <sys/timepps.h>
  87 #include <sys/upmap.h>
  88 #include <vm/vm.h>
  89 #include <sys/lock.h>
  90 #include <vm/pmap.h>
  91 #include <vm/vm_map.h>
  92 #include <vm/vm_extern.h>
  93 #include <sys/sysctl.h>
  94
  95 #include <sys/thread2.h>
  96 #include <sys/mplock2.h>
  97
  98 #include <machine/cpu.h>
  99 #include <machine/limits.h>
 100 #include <machine/smp.h>
 101 #include <machine/cpufunc.h>
 102 #include <machine/specialreg.h>
 103 #include <machine/clock.h>
 104
 105 #ifdef GPROF
 106 #include <sys/gmon.h>
 107 #endif
 108
 109 #ifdef IFPOLL_ENABLE
 110 extern void ifpoll_init_pcpu(int);
 111 #endif
 112
 113 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 114 static void do_pctrack(struct intrframe *frame, int which);
 115 #endif
 116
 117 static void initclocks (void *dummy);
 118 SYSINIT(clocks, SI_BOOT2_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL);
 119
 120 /*
 121  * Some of these don't belong here, but it's easiest to concentrate them.
 122  * Note that cpu_time counts in microseconds, but most userland programs
 123  * just compare relative times against the total by delta.
 124  */
 125 struct kinfo_cputime cputime_percpu[MAXCPU];
 126 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 127 struct kinfo_pcheader cputime_pcheader = { PCTRACK_SIZE, PCTRACK_ARYSIZE };
 128 struct kinfo_pctrack cputime_pctrack[MAXCPU][PCTRACK_SIZE];
 129 #endif
 130
 131 static int
 132 sysctl_cputime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 133 {
 134         int cpu, error = 0;
 135         size_t size = sizeof(struct kinfo_cputime);
 136
 137         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
 138                 if ((error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_percpu[cpu], size)))
 139                         break;
 140         }
 141
 142         return (error);
 143 }
 144 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cputime, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
 145         sysctl_cputime, "S,kinfo_cputime", "CPU time statistics");
 146
 147 static int
 148 sysctl_cp_time(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 149 {
 150         long cpu_states[5] = {0};
 151         int cpu, error = 0;
 152         size_t size = sizeof(cpu_states);
 153
 154         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
 155                 cpu_states[CP_USER] += cputime_percpu[cpu].cp_user;
 156                 cpu_states[CP_NICE] += cputime_percpu[cpu].cp_nice;
 157                 cpu_states[CP_SYS] += cputime_percpu[cpu].cp_sys;
 158                 cpu_states[CP_INTR] += cputime_percpu[cpu].cp_intr;
 159                 cpu_states[CP_IDLE] += cputime_percpu[cpu].cp_idle;
 160         }
 161
 162         error = SYSCTL_OUT(req, cpu_states, size);
 163
 164         return (error);
 165 }
 166
 167 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_time, (CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD), 0, 0,
 168         sysctl_cp_time, "LU", "CPU time statistics");
 169
 170 /*
 171  * boottime is used to calculate the 'real' uptime.  Do not confuse this with
 172  * microuptime().  microtime() is not drift compensated.  The real uptime
 173  * with compensation is nanotime() - bootime.  boottime is recalculated
 174  * whenever the real time is set based on the compensated elapsed time
 175  * in seconds (gd->gd_time_seconds).
 176  *
 177  * The gd_time_seconds and gd_cpuclock_base fields remain fairly monotonic.
 178  * Slight adjustments to gd_cpuclock_base are made to phase-lock it to
 179  * the real time.
 180  *
 181  * WARNING! time_second can backstep on time corrections. Also, unlike
 182  *          time second, time_uptime is not a "real" time_t (seconds
 183  *          since the Epoch) but seconds since booting.
 184  */
 185 struct timespec boottime;       /* boot time (realtime) for reference only */
 186 time_t time_second;             /* read-only 'passive' realtime in seconds */
 187 time_t time_uptime;             /* read-only 'passive' uptime in seconds */
 188
 189 /*
 190  * basetime is used to calculate the compensated real time of day.  The
 191  * basetime can be modified on a per-tick basis by the adjtime(),
 192  * ntp_adjtime(), and sysctl-based time correction APIs.
 193  *
 194  * Note that frequency corrections can also be made by adjusting
 195  * gd_cpuclock_base.
 196  *
 197  * basetime is a tail-chasing FIFO, updated only by cpu #0.  The FIFO is
 198  * used on both SMP and UP systems to avoid MP races between cpu's and
 199  * interrupt races on UP systems.
 200  */
 201 #define BASETIME_ARYSIZE        16
 202 #define BASETIME_ARYMASK        (BASETIME_ARYSIZE - 1)
 203 static struct timespec basetime[BASETIME_ARYSIZE];
 204 static volatile int basetime_index;
 205
 206 static int
 207 sysctl_get_basetime(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 208 {
 209         struct timespec *bt;
 210         int error;
 211         int index;
 212
 213         /*
 214          * Because basetime data and index may be updated by another cpu,
 215          * a load fence is required to ensure that the data we read has
 216          * not been speculatively read relative to a possibly updated index.
 217          */
 218         index = basetime_index;
 219         cpu_lfence();
 220         bt = &basetime[index];
 221         error = SYSCTL_OUT(req, bt, sizeof(*bt));
 222         return (error);
 223 }
 224
 225 SYSCTL_STRUCT(_kern, KERN_BOOTTIME, boottime, CTLFLAG_RD,
 226     &boottime, timespec, "System boottime");
 227 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, basetime, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD, 0, 0,
 228     sysctl_get_basetime, "S,timespec", "System basetime");
 229
 230 static void hardclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
 231 static void statclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
 232 static void schedclock(systimer_t info, int, struct intrframe *frame);
 233 static void getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp);
 234
 235 int     ticks;                  /* system master ticks at hz */
 236 int     clocks_running;         /* tsleep/timeout clocks operational */
 237 int64_t nsec_adj;               /* ntpd per-tick adjustment in nsec << 32 */
 238 int64_t nsec_acc;               /* accumulator */
 239 int     sched_ticks;            /* global schedule clock ticks */
 240
 241 /* NTPD time correction fields */
 242 int64_t ntp_tick_permanent;     /* per-tick adjustment in nsec << 32 */
 243 int64_t ntp_tick_acc;           /* accumulator for per-tick adjustment */
 244 int64_t ntp_delta;              /* one-time correction in nsec */
 245 int64_t ntp_big_delta = 1000000000;
 246 int32_t ntp_tick_delta;         /* current adjustment rate */
 247 int32_t ntp_default_tick_delta; /* adjustment rate for ntp_delta */
 248 time_t  ntp_leap_second;        /* time of next leap second */
 249 int     ntp_leap_insert;        /* whether to insert or remove a second */
 250
 251 /*
 252  * Finish initializing clock frequencies and start all clocks running.
 253  */
 254 /* ARGSUSED*/
 255 static void
 256 initclocks(void *dummy)
 257 {
 258         /*psratio = profhz / stathz;*/
 259         initclocks_pcpu();
 260         clocks_running = 1;
 261         if (kpmap) {
 262             kpmap->tsc_freq = (uint64_t)tsc_frequency;
 263             kpmap->tick_freq = hz;
 264         }
 265 }
 266
 267 /*
 268  * Called on a per-cpu basis from the idle thread bootstrap on each cpu
 269  * during SMP initialization.
 270  *
 271  * This routine is called concurrently during low-level SMP initialization
 272  * and may not block in any way.  Meaning, among other things, we can't
 273  * acquire any tokens.
 274  */
 275 void
 276 initclocks_pcpu(void)
 277 {
 278         struct globaldata *gd = mycpu;
 279
 280         crit_enter();
 281         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 282             gd->gd_time_seconds = 1;
 283             gd->gd_cpuclock_base = sys_cputimer->count();
 284         } else {
 285             /* XXX */
 286             gd->gd_time_seconds = globaldata_find(0)->gd_time_seconds;
 287             gd->gd_cpuclock_base = globaldata_find(0)->gd_cpuclock_base;
 288         }
 289
 290         systimer_intr_enable();
 291
 292         crit_exit();
 293 }
 294
 295 /*
 296  * This routine is called on just the BSP, just after SMP initialization
 297  * completes to * finish initializing any clocks that might contend/block
 298  * (e.g. like on a token).  We can't do this in initclocks_pcpu() because
 299  * that function is called from the idle thread bootstrap for each cpu and
 300  * not allowed to block at all.
 301  */
 302 static
 303 void
 304 initclocks_other(void *dummy)
 305 {
 306         struct globaldata *ogd = mycpu;
 307         struct globaldata *gd;
 308         int n;
 309
 310         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 311                 lwkt_setcpu_self(globaldata_find(n));
 312                 gd = mycpu;
 313
 314                 /*
 315                  * Use a non-queued periodic systimer to prevent multiple
 316                  * ticks from building up if the sysclock jumps forward
 317                  * (8254 gets reset).  The sysclock will never jump backwards.
 318                  * Our time sync is based on the actual sysclock, not the
 319                  * ticks count.
 320                  */
 321                 systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_hardclock, hardclock,
 322                                           NULL, hz);
 323                 systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_statclock, statclock,
 324                                           NULL, stathz);
 325                 /* XXX correct the frequency for scheduler / estcpu tests */
 326                 systimer_init_periodic_nq(&gd->gd_schedclock, schedclock,
 327                                           NULL, ESTCPUFREQ);
 328 #ifdef IFPOLL_ENABLE
 329                 ifpoll_init_pcpu(gd->gd_cpuid);
 330 #endif
 331         }
 332         lwkt_setcpu_self(ogd);
 333 }
 334 SYSINIT(clocks2, SI_BOOT2_POST_SMP, SI_ORDER_ANY, initclocks_other, NULL);
 335
 336 /*
 337  * This sets the current real time of day.  Timespecs are in seconds and
 338  * nanoseconds.  We do not mess with gd_time_seconds and gd_cpuclock_base,
 339  * instead we adjust basetime so basetime + gd_* results in the current
 340  * time of day.  This way the gd_* fields are guaranteed to represent
 341  * a monotonically increasing 'uptime' value.
 342  *
 343  * When set_timeofday() is called from userland, the system call forces it
 344  * onto cpu #0 since only cpu #0 can update basetime_index.
 345  */
 346 void
 347 set_timeofday(struct timespec *ts)
 348 {
 349         struct timespec *nbt;
 350         int ni;
 351
 352         /*
 353          * XXX SMP / non-atomic basetime updates
 354          */
 355         crit_enter();
 356         ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
 357         nbt = &basetime[ni];
 358         nanouptime(nbt);
 359         nbt->tv_sec = ts->tv_sec - nbt->tv_sec;
 360         nbt->tv_nsec = ts->tv_nsec - nbt->tv_nsec;
 361         if (nbt->tv_nsec < 0) {
 362             nbt->tv_nsec += 1000000000;
 363             --nbt->tv_sec;
 364         }
 365
 366         /*
 367          * Note that basetime diverges from boottime as the clock drift is
 368          * compensated for, so we cannot do away with boottime.  When setting
 369          * the absolute time of day the drift is 0 (for an instant) and we
 370          * can simply assign boottime to basetime.
 371          *
 372          * Note that nanouptime() is based on gd_time_seconds which is drift
 373          * compensated up to a point (it is guaranteed to remain monotonically
 374          * increasing).  gd_time_seconds is thus our best uptime guess and
 375          * suitable for use in the boottime calculation.  It is already taken
 376          * into account in the basetime calculation above.
 377          */
 378         boottime.tv_sec = nbt->tv_sec;
 379         ntp_delta = 0;
 380
 381         /*
 382          * We now have a new basetime, make sure all other cpus have it,
 383          * then update the index.
 384          */
 385         cpu_sfence();
 386         basetime_index = ni;
 387
 388         crit_exit();
 389 }
 390
 391 /*
 392  * Each cpu has its own hardclock, but we only increments ticks and softticks
 393  * on cpu #0.
 394  *
 395  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 396  * manipulate objects owned by the current cpu.
 397  */
 398 static void
 399 hardclock(systimer_t info, int in_ipi, struct intrframe *frame)
 400 {
 401         sysclock_t cputicks;
 402         struct proc *p;
 403         struct globaldata *gd = mycpu;
 404
 405         if ((gd->gd_reqflags & RQF_IPIQ) == 0 && lwkt_need_ipiq_process(gd)) {
 406                 /* Defer to doreti on passive IPIQ processing */
 407                 need_ipiq();
 408         }
 409
 410         /*
 411          * Realtime updates are per-cpu.  Note that timer corrections as
 412          * returned by microtime() and friends make an additional adjustment
 413          * using a system-wise 'basetime', but the running time is always
 414          * taken from the per-cpu globaldata area.  Since the same clock
 415          * is distributing (XXX SMP) to all cpus, the per-cpu timebases
 416          * stay in synch.
 417          *
 418          * Note that we never allow info->time (aka gd->gd_hardclock.time)
 419          * to reverse index gd_cpuclock_base, but that it is possible for
 420          * it to temporarily get behind in the seconds if something in the
 421          * system locks interrupts for a long period of time.  Since periodic
 422          * timers count events, though everything should resynch again
 423          * immediately.
 424          */
 425         cputicks = info->time - gd->gd_cpuclock_base;
 426         if (cputicks >= sys_cputimer->freq) {
 427                 ++gd->gd_time_seconds;
 428                 gd->gd_cpuclock_base += sys_cputimer->freq;
 429                 if (gd->gd_cpuid == 0)
 430                         ++time_uptime;  /* uncorrected monotonic 1-sec gran */
 431         }
 432
 433         /*
 434          * The system-wide ticks counter and NTP related timedelta/tickdelta
 435          * adjustments only occur on cpu #0.  NTP adjustments are accomplished
 436          * by updating basetime.
 437          */
 438         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 439             struct timespec *nbt;
 440             struct timespec nts;
 441             int leap;
 442             int ni;
 443
 444             ++ticks;
 445
 446 #if 0
 447             if (tco->tc_poll_pps)
 448                 tco->tc_poll_pps(tco);
 449 #endif
 450
 451             /*
 452              * Calculate the new basetime index.  We are in a critical section
 453              * on cpu #0 and can safely play with basetime_index.  Start
 454              * with the current basetime and then make adjustments.
 455              */
 456             ni = (basetime_index + 1) & BASETIME_ARYMASK;
 457             nbt = &basetime[ni];
 458             *nbt = basetime[basetime_index];
 459
 460             /*
 461              * Apply adjtime corrections.  (adjtime() API)
 462              *
 463              * adjtime() only runs on cpu #0 so our critical section is
 464              * sufficient to access these variables.
 465              */
 466             if (ntp_delta != 0) {
 467                 nbt->tv_nsec += ntp_tick_delta;
 468                 ntp_delta -= ntp_tick_delta;
 469                 if ((ntp_delta > 0 && ntp_delta < ntp_tick_delta) ||
 470                     (ntp_delta < 0 && ntp_delta > ntp_tick_delta)) {
 471                         ntp_tick_delta = ntp_delta;
 472                 }
 473             }
 474
 475             /*
 476              * Apply permanent frequency corrections.  (sysctl API)
 477              */
 478             if (ntp_tick_permanent != 0) {
 479                 ntp_tick_acc += ntp_tick_permanent;
 480                 if (ntp_tick_acc >= (1LL << 32)) {
 481                     nbt->tv_nsec += ntp_tick_acc >> 32;
 482                     ntp_tick_acc -= (ntp_tick_acc >> 32) << 32;
 483                 } else if (ntp_tick_acc <= -(1LL << 32)) {
 484                     /* Negate ntp_tick_acc to avoid shifting the sign bit. */
 485                     nbt->tv_nsec -= (-ntp_tick_acc) >> 32;
 486                     ntp_tick_acc += ((-ntp_tick_acc) >> 32) << 32;
 487                 }
 488             }
 489
 490             if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
 491                     nbt->tv_sec++;
 492                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
 493             } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
 494                     nbt->tv_sec--;
 495                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
 496             }
 497
 498             /*
 499              * Another per-tick compensation.  (for ntp_adjtime() API)
 500              */
 501             if (nsec_adj != 0) {
 502                 nsec_acc += nsec_adj;
 503                 if (nsec_acc >= 0x100000000LL) {
 504                     nbt->tv_nsec += nsec_acc >> 32;
 505                     nsec_acc = (nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 506                 } else if (nsec_acc <= -0x100000000LL) {
 507                     nbt->tv_nsec -= -nsec_acc >> 32;
 508                     nsec_acc = -(-nsec_acc & 0xFFFFFFFFLL);
 509                 }
 510                 if (nbt->tv_nsec >= 1000000000) {
 511                     nbt->tv_nsec -= 1000000000;
 512                     ++nbt->tv_sec;
 513                 } else if (nbt->tv_nsec < 0) {
 514                     nbt->tv_nsec += 1000000000;
 515                     --nbt->tv_sec;
 516                 }
 517             }
 518
 519             /************************************************************
 520              *                  LEAP SECOND CORRECTION                  *
 521              ************************************************************
 522              *
 523              * Taking into account all the corrections made above, figure
 524              * out the new real time.  If the seconds field has changed
 525              * then apply any pending leap-second corrections.
 526              */
 527             getnanotime_nbt(nbt, &nts);
 528
 529             if (time_second != nts.tv_sec) {
 530                 /*
 531                  * Apply leap second (sysctl API).  Adjust nts for changes
 532                  * so we do not have to call getnanotime_nbt again.
 533                  */
 534                 if (ntp_leap_second) {
 535                     if (ntp_leap_second == nts.tv_sec) {
 536                         if (ntp_leap_insert) {
 537                             nbt->tv_sec++;
 538                             nts.tv_sec++;
 539                         } else {
 540                             nbt->tv_sec--;
 541                             nts.tv_sec--;
 542                         }
 543                         ntp_leap_second--;
 544                     }
 545                 }
 546
 547                 /*
 548                  * Apply leap second (ntp_adjtime() API), calculate a new
 549                  * nsec_adj field.  ntp_update_second() returns nsec_adj
 550                  * as a per-second value but we need it as a per-tick value.
 551                  */
 552                 leap = ntp_update_second(time_second, &nsec_adj);
 553                 nsec_adj /= hz;
 554                 nbt->tv_sec += leap;
 555                 nts.tv_sec += leap;
 556
 557                 /*
 558                  * Update the time_second 'approximate time' global.
 559                  */
 560                 time_second = nts.tv_sec;
 561             }
 562
 563             /*
 564              * Finally, our new basetime is ready to go live!
 565              */
 566             cpu_sfence();
 567             basetime_index = ni;
 568
 569             /*
 570              * Update kpmap on each tick.  TS updates are integrated with
 571              * fences and upticks allowing userland to read the data
 572              * deterministically.
 573              */
 574             if (kpmap) {
 575                 int w;
 576
 577                 w = (kpmap->upticks + 1) & 1;
 578                 getnanouptime(&kpmap->ts_uptime[w]);
 579                 getnanotime(&kpmap->ts_realtime[w]);
 580                 cpu_sfence();
 581                 ++kpmap->upticks;
 582                 cpu_sfence();
 583             }
 584         }
 585
 586         /*
 587          * lwkt thread scheduler fair queueing
 588          */
 589         lwkt_schedulerclock(curthread);
 590
 591         /*
 592          * softticks are handled for all cpus
 593          */
 594         hardclock_softtick(gd);
 595
 596         /*
 597          * ITimer handling is per-tick, per-cpu.
 598          *
 599          * We must acquire the per-process token in order for ksignal()
 600          * to be non-blocking.  For the moment this requires an AST fault,
 601          * the ksignal() cannot be safely issued from this hard interrupt.
 602          *
 603          * XXX Even the trytoken here isn't right, and itimer operation in
 604          *     a multi threaded environment is going to be weird at the
 605          *     very least.
 606          */
 607         if ((p = curproc) != NULL && lwkt_trytoken(&p->p_token)) {
 608                 crit_enter_hard();
 609                 if (p->p_upmap)
 610                         ++p->p_upmap->runticks;
 611
 612                 if (frame && CLKF_USERMODE(frame) &&
 613                     timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
 614                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], ustick) == 0) {
 615                         p->p_flags |= P_SIGVTALRM;
 616                         need_user_resched();
 617                 }
 618                 if (timevalisset(&p->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
 619                     itimerdecr(&p->p_timer[ITIMER_PROF], ustick) == 0) {
 620                         p->p_flags |= P_SIGPROF;
 621                         need_user_resched();
 622                 }
 623                 crit_exit_hard();
 624                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
 625         }
 626         setdelayed();
 627 }
 628
 629 /*
 630  * The statistics clock typically runs at a 125Hz rate, and is intended
 631  * to be frequency offset from the hardclock (typ 100Hz).  It is per-cpu.
 632  *
 633  * NOTE! systimer! the MP lock might not be held here.  We can only safely
 634  * manipulate objects owned by the current cpu.
 635  *
 636  * The stats clock is responsible for grabbing a profiling sample.
 637  * Most of the statistics are only used by user-level statistics programs.
 638  * The main exceptions are p->p_uticks, p->p_sticks, p->p_iticks, and
 639  * p->p_estcpu.
 640  *
 641  * Like the other clocks, the stat clock is called from what is effectively
 642  * a fast interrupt, so the context should be the thread/process that got
 643  * interrupted.
 644  */
 645 static void
 646 statclock(systimer_t info, int in_ipi, struct intrframe *frame)
 647 {
 648 #ifdef GPROF
 649         struct gmonparam *g;
 650         int i;
 651 #endif
 652         thread_t td;
 653         struct proc *p;
 654         int bump;
 655         sysclock_t cv;
 656         sysclock_t scv;
 657
 658         /*
 659          * How big was our timeslice relative to the last time?  Calculate
 660          * in microseconds.
 661          *
 662          * NOTE: Use of microuptime() is typically MPSAFE, but usually not
 663          *       during early boot.  Just use the systimer count to be nice
 664          *       to e.g. qemu.  The systimer has a better chance of being
 665          *       MPSAFE at early boot.
 666          */
 667         cv = sys_cputimer->count();
 668         scv = mycpu->statint.gd_statcv;
 669         if (scv == 0) {
 670                 bump = 1;
 671         } else {
 672                 bump = (sys_cputimer->freq64_usec * (cv - scv)) >> 32;
 673                 if (bump < 0)
 674                         bump = 0;
 675                 if (bump > 1000000)
 676                         bump = 1000000;
 677         }
 678         mycpu->statint.gd_statcv = cv;
 679
 680 #if 0
 681         stv = &mycpu->gd_stattv;
 682         if (stv->tv_sec == 0) {
 683             bump = 1;
 684         } else {
 685             bump = tv.tv_usec - stv->tv_usec +
 686                 (tv.tv_sec - stv->tv_sec) * 1000000;
 687             if (bump < 0)
 688                 bump = 0;
 689             if (bump > 1000000)
 690                 bump = 1000000;
 691         }
 692         *stv = tv;
 693 #endif
 694
 695         td = curthread;
 696         p = td->td_proc;
 697
 698         if (frame && CLKF_USERMODE(frame)) {
 699                 /*
 700                  * Came from userland, handle user time and deal with
 701                  * possible process.
 702                  */
 703                 if (p && (p->p_flags & P_PROFIL))
 704                         addupc_intr(p, CLKF_PC(frame), 1);
 705                 td->td_uticks += bump;
 706
 707                 /*
 708                  * Charge the time as appropriate
 709                  */
 710                 if (p && p->p_nice > NZERO)
 711                         cpu_time.cp_nice += bump;
 712                 else
 713                         cpu_time.cp_user += bump;
 714         } else {
 715                 int intr_nest = mycpu->gd_intr_nesting_level;
 716
 717                 if (in_ipi) {
 718                         /*
 719                          * IPI processing code will bump gd_intr_nesting_level
 720                          * up by one, which breaks following CLKF_INTR testing,
 721                          * so we subtract it by one here.
 722                          */
 723                         --intr_nest;
 724                 }
 725 #ifdef GPROF
 726                 /*
 727                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 728                  */
 729                 g = &_gmonparam;
 730                 if (g->state == GMON_PROF_ON && frame) {
 731                         i = CLKF_PC(frame) - g->lowpc;
 732                         if (i < g->textsize) {
 733                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
 734                                 g->kcount[i]++;
 735                         }
 736                 }
 737 #endif
 738
 739 #define IS_INTR_RUNNING ((frame && CLKF_INTR(intr_nest)) || CLKF_INTR_TD(td))
 740
 741                 /*
 742                  * Came from kernel mode, so we were:
 743                  * - handling an interrupt,
 744                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 745                  *   user process, or
 746                  * - spinning in the idle loop.
 747                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 748                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 749                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 750                  * so that we know how much of its real time was spent
 751                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 752                  *
 753                  * XXX assume system if frame is NULL.  A NULL frame
 754                  * can occur if ipi processing is done from a crit_exit().
 755                  */
 756                 if (IS_INTR_RUNNING)
 757                         td->td_iticks += bump;
 758                 else
 759                         td->td_sticks += bump;
 760
 761                 if (IS_INTR_RUNNING) {
 762                         /*
 763                          * If we interrupted an interrupt thread, well,
 764                          * count it as interrupt time.
 765                          */
 766 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 767                         if (frame)
 768                                 do_pctrack(frame, PCTRACK_INT);
 769 #endif
 770                         cpu_time.cp_intr += bump;
 771                 } else {
 772                         if (td == &mycpu->gd_idlethread) {
 773                                 /*
 774                                  * Even if the current thread is the idle
 775                                  * thread it could be due to token contention
 776                                  * in the LWKT scheduler.  Count such as
 777                                  * system time.
 778                                  */
 779                                 if (mycpu->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK)
 780                                         cpu_time.cp_sys += bump;
 781                                 else
 782                                         cpu_time.cp_idle += bump;
 783                         } else {
 784                                 /*
 785                                  * System thread was running.
 786                                  */
 787 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 788                                 if (frame)
 789                                         do_pctrack(frame, PCTRACK_SYS);
 790 #endif
 791                                 cpu_time.cp_sys += bump;
 792                         }
 793                 }
 794
 795 #undef IS_INTR_RUNNING
 796         }
 797 }
 798
 799 #ifdef DEBUG_PCTRACK
 800 /*
 801  * Sample the PC when in the kernel or in an interrupt.  User code can
 802  * retrieve the information and generate a histogram or other output.
 803  */
 804
 805 static void
 806 do_pctrack(struct intrframe *frame, int which)
 807 {
 808         struct kinfo_pctrack *pctrack;
 809
 810         pctrack = &cputime_pctrack[mycpu->gd_cpuid][which];
 811         pctrack->pc_array[pctrack->pc_index & PCTRACK_ARYMASK] =
 812                 (void *)CLKF_PC(frame);
 813         ++pctrack->pc_index;
 814 }
 815
 816 static int
 817 sysctl_pctrack(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 818 {
 819         struct kinfo_pcheader head;
 820         int error;
 821         int cpu;
 822         int ntrack;
 823
 824         head.pc_ntrack = PCTRACK_SIZE;
 825         head.pc_arysize = PCTRACK_ARYSIZE;
 826
 827         if ((error = SYSCTL_OUT(req, &head, sizeof(head))) != 0)
 828                 return (error);
 829
 830         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
 831                 for (ntrack = 0; ntrack < PCTRACK_SIZE; ++ntrack) {
 832                         error = SYSCTL_OUT(req, &cputime_pctrack[cpu][ntrack],
 833                                            sizeof(struct kinfo_pctrack));
 834                         if (error)
 835                                 break;
 836                 }
 837                 if (error)
 838                         break;
 839         }
 840         return (error);
 841 }
 842 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, pctrack, (CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD), 0, 0,
 843         sysctl_pctrack, "S,kinfo_pcheader", "CPU PC tracking");
 844
 845 #endif
 846
 847 /*
 848  * The scheduler clock typically runs at a 50Hz rate.  NOTE! systimer,
 849  * the MP lock might not be held.  We can safely manipulate parts of curproc
 850  * but that's about it.
 851  *
 852  * Each cpu has its own scheduler clock.
 853  */
 854 static void
 855 schedclock(systimer_t info, int in_ipi __unused, struct intrframe *frame)
 856 {
 857         struct lwp *lp;
 858         struct rusage *ru;
 859         struct vmspace *vm;
 860         long rss;
 861
 862         if ((lp = lwkt_preempted_proc()) != NULL) {
 863                 /*
 864                  * Account for cpu time used and hit the scheduler.  Note
 865                  * that this call MUST BE MP SAFE, and the BGL IS NOT HELD
 866                  * HERE.
 867                  */
 868                 ++lp->lwp_cpticks;
 869                 usched_schedulerclock(lp, info->periodic, info->time);
 870         } else {
 871                 usched_schedulerclock(NULL, info->periodic, info->time);
 872         }
 873         if ((lp = curthread->td_lwp) != NULL) {
 874                 /*
 875                  * Update resource usage integrals and maximums.
 876                  */
 877                 if ((ru = &lp->lwp_proc->p_ru) &&
 878                     (vm = lp->lwp_proc->p_vmspace) != NULL) {
 879                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
 880                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
 881                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
 882                         if (lwkt_trytoken(&vm->vm_map.token)) {
 883                                 rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 884                                 if (ru->ru_maxrss < rss)
 885                                         ru->ru_maxrss = rss;
 886                                 lwkt_reltoken(&vm->vm_map.token);
 887                         }
 888                 }
 889         }
 890         /* Increment the global sched_ticks */
 891         if (mycpu->gd_cpuid == 0)
 892                 ++sched_ticks;
 893 }
 894
 895 /*
 896  * Compute number of ticks for the specified amount of time.  The
 897  * return value is intended to be used in a clock interrupt timed
 898  * operation and guaranteed to meet or exceed the requested time.
 899  * If the representation overflows, return INT_MAX.  The minimum return
 900  * value is 1 ticks and the function will average the calculation up.
 901  * If any value greater then 0 microseconds is supplied, a value
 902  * of at least 2 will be returned to ensure that a near-term clock
 903  * interrupt does not cause the timeout to occur (degenerately) early.
 904  *
 905  * Note that limit checks must take into account microseconds, which is
 906  * done simply by using the smaller signed long maximum instead of
 907  * the unsigned long maximum.
 908  *
 909  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 910  * 10ms ticks is 248 days.
 911  */
 912 int
 913 tvtohz_high(struct timeval *tv)
 914 {
 915         int ticks;
 916         long sec, usec;
 917
 918         sec = tv->tv_sec;
 919         usec = tv->tv_usec;
 920         if (usec < 0) {
 921                 sec--;
 922                 usec += 1000000;
 923         }
 924         if (sec < 0) {
 925 #ifdef DIAGNOSTIC
 926                 if (usec > 0) {
 927                         sec++;
 928                         usec -= 1000000;
 929                 }
 930                 kprintf("tvtohz_high: negative time difference "
 931                         "%ld sec %ld usec\n",
 932                         sec, usec);
 933 #endif
 934                 ticks = 1;
 935         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 936                 ticks = (int)(sec * hz +
 937                             ((u_long)usec + (ustick - 1)) / ustick) + 1;
 938         } else {
 939                 ticks = INT_MAX;
 940         }
 941         return (ticks);
 942 }
 943
 944 int
 945 tstohz_high(struct timespec *ts)
 946 {
 947         int ticks;
 948         long sec, nsec;
 949
 950         sec = ts->tv_sec;
 951         nsec = ts->tv_nsec;
 952         if (nsec < 0) {
 953                 sec--;
 954                 nsec += 1000000000;
 955         }
 956         if (sec < 0) {
 957 #ifdef DIAGNOSTIC
 958                 if (nsec > 0) {
 959                         sec++;
 960                         nsec -= 1000000000;
 961                 }
 962                 kprintf("tstohz_high: negative time difference "
 963                         "%ld sec %ld nsec\n",
 964                         sec, nsec);
 965 #endif
 966                 ticks = 1;
 967         } else if (sec <= INT_MAX / hz) {
 968                 ticks = (int)(sec * hz +
 969                             ((u_long)nsec + (nstick - 1)) / nstick) + 1;
 970         } else {
 971                 ticks = INT_MAX;
 972         }
 973         return (ticks);
 974 }
 975
 976
 977 /*
 978  * Compute number of ticks for the specified amount of time, erroring on
 979  * the side of it being too low to ensure that sleeping the returned number
 980  * of ticks will not result in a late return.
 981  *
 982  * The supplied timeval may not be negative and should be normalized.  A
 983  * return value of 0 is possible if the timeval converts to less then
 984  * 1 tick.
 985  *
 986  * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 987  * 10ms ticks is 248 days.
 988  */
 989 int
 990 tvtohz_low(struct timeval *tv)
 991 {
 992         int ticks;
 993         long sec;
 994
 995         sec = tv->tv_sec;
 996         if (sec <= INT_MAX / hz)
 997                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)tv->tv_usec / ustick);
 998         else
 999                 ticks = INT_MAX;
1000         return (ticks);
1001 }
1002
1003 int
1004 tstohz_low(struct timespec *ts)
1005 {
1006         int ticks;
1007         long sec;
1008
1009         sec = ts->tv_sec;
1010         if (sec <= INT_MAX / hz)
1011                 ticks = (int)(sec * hz + (u_long)ts->tv_nsec / nstick);
1012         else
1013                 ticks = INT_MAX;
1014         return (ticks);
1015 }
1016
1017 /*
1018  * Start profiling on a process.
1019  *
1020  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
1021  * keeps the profile clock running constantly.
1022  */
1023 void
1024 startprofclock(struct proc *p)
1025 {
1026         if ((p->p_flags & P_PROFIL) == 0) {
1027                 p->p_flags |= P_PROFIL;
1028 #if 0   /* XXX */
1029                 if (++profprocs == 1 && stathz != 0) {
1030                         crit_enter();
1031                         psdiv = psratio;
1032                         setstatclockrate(profhz);
1033                         crit_exit();
1034                 }
1035 #endif
1036         }
1037 }
1038
1039 /*
1040  * Stop profiling on a process.
1041  *
1042  * caller must hold p->p_token
1043  */
1044 void
1045 stopprofclock(struct proc *p)
1046 {
1047         if (p->p_flags & P_PROFIL) {
1048                 p->p_flags &= ~P_PROFIL;
1049 #if 0   /* XXX */
1050                 if (--profprocs == 0 && stathz != 0) {
1051                         crit_enter();
1052                         psdiv = 1;
1053                         setstatclockrate(stathz);
1054                         crit_exit();
1055                 }
1056 #endif
1057         }
1058 }
1059
1060 /*
1061  * Return information about system clocks.
1062  */
1063 static int
1064 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1065 {
1066         struct kinfo_clockinfo clkinfo;
1067         /*
1068          * Construct clockinfo structure.
1069          */
1070         clkinfo.ci_hz = hz;
1071         clkinfo.ci_tick = ustick;
1072         clkinfo.ci_tickadj = ntp_default_tick_delta / 1000;
1073         clkinfo.ci_profhz = profhz;
1074         clkinfo.ci_stathz = stathz ? stathz : hz;
1075         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
1076 }
1077
1078 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate, CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD,
1079         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo","");
1080
1081 /*
1082  * We have eight functions for looking at the clock, four for
1083  * microseconds and four for nanoseconds.  For each there is fast
1084  * but less precise version "get{nano|micro}[up]time" which will
1085  * return a time which is up to 1/HZ previous to the call, whereas
1086  * the raw version "{nano|micro}[up]time" will return a timestamp
1087  * which is as precise as possible.  The "up" variants return the
1088  * time relative to system boot, these are well suited for time
1089  * interval measurements.
1090  *
1091  * Each cpu independently maintains the current time of day, so all
1092  * we need to do to protect ourselves from changes is to do a loop
1093  * check on the seconds field changing out from under us.
1094  *
1095  * The system timer maintains a 32 bit count and due to various issues
1096  * it is possible for the calculated delta to occasionally exceed
1097  * sys_cputimer->freq.  If this occurs the sys_cputimer->freq64_nsec
1098  * multiplication can easily overflow, so we deal with the case.  For
1099  * uniformity we deal with the case in the usec case too.
1100  *
1101  * All the [get][micro,nano][time,uptime]() routines are MPSAFE.
1102  */
1103 void
1104 getmicrouptime(struct timeval *tvp)
1105 {
1106         struct globaldata *gd = mycpu;
1107         sysclock_t delta;
1108
1109         do {
1110                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1111                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1112         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1113
1114         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1115                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1116                 delta %= sys_cputimer->freq;
1117         }
1118         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1119         if (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1120                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1121                 ++tvp->tv_sec;
1122         }
1123 }
1124
1125 void
1126 getnanouptime(struct timespec *tsp)
1127 {
1128         struct globaldata *gd = mycpu;
1129         sysclock_t delta;
1130
1131         do {
1132                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1133                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1134         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1135
1136         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1137                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1138                 delta %= sys_cputimer->freq;
1139         }
1140         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1141 }
1142
1143 void
1144 microuptime(struct timeval *tvp)
1145 {
1146         struct globaldata *gd = mycpu;
1147         sysclock_t delta;
1148
1149         do {
1150                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1151                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1152         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1153
1154         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1155                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1156                 delta %= sys_cputimer->freq;
1157         }
1158         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1159 }
1160
1161 void
1162 nanouptime(struct timespec *tsp)
1163 {
1164         struct globaldata *gd = mycpu;
1165         sysclock_t delta;
1166
1167         do {
1168                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1169                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1170         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1171
1172         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1173                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1174                 delta %= sys_cputimer->freq;
1175         }
1176         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1177 }
1178
1179 /*
1180  * realtime routines
1181  */
1182 void
1183 getmicrotime(struct timeval *tvp)
1184 {
1185         struct globaldata *gd = mycpu;
1186         struct timespec *bt;
1187         sysclock_t delta;
1188
1189         do {
1190                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1191                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1192         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1193
1194         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1195                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1196                 delta %= sys_cputimer->freq;
1197         }
1198         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1199
1200         bt = &basetime[basetime_index];
1201         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1202         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1203         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1204                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1205                 ++tvp->tv_sec;
1206         }
1207 }
1208
1209 void
1210 getnanotime(struct timespec *tsp)
1211 {
1212         struct globaldata *gd = mycpu;
1213         struct timespec *bt;
1214         sysclock_t delta;
1215
1216         do {
1217                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1218                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1219         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1220
1221         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1222                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1223                 delta %= sys_cputimer->freq;
1224         }
1225         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1226
1227         bt = &basetime[basetime_index];
1228         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1229         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1230         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1231                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1232                 ++tsp->tv_sec;
1233         }
1234 }
1235
1236 static void
1237 getnanotime_nbt(struct timespec *nbt, struct timespec *tsp)
1238 {
1239         struct globaldata *gd = mycpu;
1240         sysclock_t delta;
1241
1242         do {
1243                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1244                 delta = gd->gd_hardclock.time - gd->gd_cpuclock_base;
1245         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1246
1247         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1248                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1249                 delta %= sys_cputimer->freq;
1250         }
1251         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1252
1253         tsp->tv_sec += nbt->tv_sec;
1254         tsp->tv_nsec += nbt->tv_nsec;
1255         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1256                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1257                 ++tsp->tv_sec;
1258         }
1259 }
1260
1261
1262 void
1263 microtime(struct timeval *tvp)
1264 {
1265         struct globaldata *gd = mycpu;
1266         struct timespec *bt;
1267         sysclock_t delta;
1268
1269         do {
1270                 tvp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1271                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1272         } while (tvp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1273
1274         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1275                 tvp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1276                 delta %= sys_cputimer->freq;
1277         }
1278         tvp->tv_usec = (sys_cputimer->freq64_usec * delta) >> 32;
1279
1280         bt = &basetime[basetime_index];
1281         tvp->tv_sec += bt->tv_sec;
1282         tvp->tv_usec += bt->tv_nsec / 1000;
1283         while (tvp->tv_usec >= 1000000) {
1284                 tvp->tv_usec -= 1000000;
1285                 ++tvp->tv_sec;
1286         }
1287 }
1288
1289 void
1290 nanotime(struct timespec *tsp)
1291 {
1292         struct globaldata *gd = mycpu;
1293         struct timespec *bt;
1294         sysclock_t delta;
1295
1296         do {
1297                 tsp->tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1298                 delta = sys_cputimer->count() - gd->gd_cpuclock_base;
1299         } while (tsp->tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1300
1301         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1302                 tsp->tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1303                 delta %= sys_cputimer->freq;
1304         }
1305         tsp->tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1306
1307         bt = &basetime[basetime_index];
1308         tsp->tv_sec += bt->tv_sec;
1309         tsp->tv_nsec += bt->tv_nsec;
1310         while (tsp->tv_nsec >= 1000000000) {
1311                 tsp->tv_nsec -= 1000000000;
1312                 ++tsp->tv_sec;
1313         }
1314 }
1315
1316 /*
1317  * note: this is not exactly synchronized with real time.  To do that we
1318  * would have to do what microtime does and check for a nanoseconds overflow.
1319  */
1320 time_t
1321 get_approximate_time_t(void)
1322 {
1323         struct globaldata *gd = mycpu;
1324         struct timespec *bt;
1325
1326         bt = &basetime[basetime_index];
1327         return(gd->gd_time_seconds + bt->tv_sec);
1328 }
1329
1330 int
1331 pps_ioctl(u_long cmd, caddr_t data, struct pps_state *pps)
1332 {
1333         pps_params_t *app;
1334         struct pps_fetch_args *fapi;
1335 #ifdef PPS_SYNC
1336         struct pps_kcbind_args *kapi;
1337 #endif
1338
1339         switch (cmd) {
1340         case PPS_IOC_CREATE:
1341                 return (0);
1342         case PPS_IOC_DESTROY:
1343                 return (0);
1344         case PPS_IOC_SETPARAMS:
1345                 app = (pps_params_t *)data;
1346                 if (app->mode & ~pps->ppscap)
1347                         return (EINVAL);
1348                 pps->ppsparam = *app;
1349                 return (0);
1350         case PPS_IOC_GETPARAMS:
1351                 app = (pps_params_t *)data;
1352                 *app = pps->ppsparam;
1353                 app->api_version = PPS_API_VERS_1;
1354                 return (0);
1355         case PPS_IOC_GETCAP:
1356                 *(int*)data = pps->ppscap;
1357                 return (0);
1358         case PPS_IOC_FETCH:
1359                 fapi = (struct pps_fetch_args *)data;
1360                 if (fapi->tsformat && fapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1361                         return (EINVAL);
1362                 if (fapi->timeout.tv_sec || fapi->timeout.tv_nsec)
1363                         return (EOPNOTSUPP);
1364                 pps->ppsinfo.current_mode = pps->ppsparam.mode;
1365                 fapi->pps_info_buf = pps->ppsinfo;
1366                 return (0);
1367         case PPS_IOC_KCBIND:
1368 #ifdef PPS_SYNC
1369                 kapi = (struct pps_kcbind_args *)data;
1370                 /* XXX Only root should be able to do this */
1371                 if (kapi->tsformat && kapi->tsformat != PPS_TSFMT_TSPEC)
1372                         return (EINVAL);
1373                 if (kapi->kernel_consumer != PPS_KC_HARDPPS)
1374                         return (EINVAL);
1375                 if (kapi->edge & ~pps->ppscap)
1376                         return (EINVAL);
1377                 pps->kcmode = kapi->edge;
1378                 return (0);
1379 #else
1380                 return (EOPNOTSUPP);
1381 #endif
1382         default:
1383                 return (ENOTTY);
1384         }
1385 }
1386
1387 void
1388 pps_init(struct pps_state *pps)
1389 {
1390         pps->ppscap |= PPS_TSFMT_TSPEC;
1391         if (pps->ppscap & PPS_CAPTUREASSERT)
1392                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETASSERT;
1393         if (pps->ppscap & PPS_CAPTURECLEAR)
1394                 pps->ppscap |= PPS_OFFSETCLEAR;
1395 }
1396
1397 void
1398 pps_event(struct pps_state *pps, sysclock_t count, int event)
1399 {
1400         struct globaldata *gd;
1401         struct timespec *tsp;
1402         struct timespec *osp;
1403         struct timespec *bt;
1404         struct timespec ts;
1405         sysclock_t *pcount;
1406 #ifdef PPS_SYNC
1407         sysclock_t tcount;
1408 #endif
1409         sysclock_t delta;
1410         pps_seq_t *pseq;
1411         int foff;
1412 #ifdef PPS_SYNC
1413         int fhard;
1414 #else
1415         int fhard __unused;
1416 #endif
1417
1418         gd = mycpu;
1419
1420         /* Things would be easier with arrays... */
1421         if (event == PPS_CAPTUREASSERT) {
1422                 tsp = &pps->ppsinfo.assert_timestamp;
1423                 osp = &pps->ppsparam.assert_offset;
1424                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETASSERT;
1425                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTUREASSERT;
1426                 pcount = &pps->ppscount[0];
1427                 pseq = &pps->ppsinfo.assert_sequence;
1428         } else {
1429                 tsp = &pps->ppsinfo.clear_timestamp;
1430                 osp = &pps->ppsparam.clear_offset;
1431                 foff = pps->ppsparam.mode & PPS_OFFSETCLEAR;
1432                 fhard = pps->kcmode & PPS_CAPTURECLEAR;
1433                 pcount = &pps->ppscount[1];
1434                 pseq = &pps->ppsinfo.clear_sequence;
1435         }
1436
1437         /* Nothing really happened */
1438         if (*pcount == count)
1439                 return;
1440
1441         *pcount = count;
1442
1443         do {
1444                 ts.tv_sec = gd->gd_time_seconds;
1445                 delta = count - gd->gd_cpuclock_base;
1446         } while (ts.tv_sec != gd->gd_time_seconds);
1447
1448         if (delta >= sys_cputimer->freq) {
1449                 ts.tv_sec += delta / sys_cputimer->freq;
1450                 delta %= sys_cputimer->freq;
1451         }
1452         ts.tv_nsec = (sys_cputimer->freq64_nsec * delta) >> 32;
1453         bt = &basetime[basetime_index];
1454         ts.tv_sec += bt->tv_sec;
1455         ts.tv_nsec += bt->tv_nsec;
1456         while (ts.tv_nsec >= 1000000000) {
1457                 ts.tv_nsec -= 1000000000;
1458                 ++ts.tv_sec;
1459         }
1460
1461         (*pseq)++;
1462         *tsp = ts;
1463
1464         if (foff) {
1465                 timespecadd(tsp, osp);
1466                 if (tsp->tv_nsec < 0) {
1467                         tsp->tv_nsec += 1000000000;
1468                         tsp->tv_sec -= 1;
1469                 }
1470         }
1471 #ifdef PPS_SYNC
1472         if (fhard) {
1473                 /* magic, at its best... */
1474                 tcount = count - pps->ppscount[2];
1475                 pps->ppscount[2] = count;
1476                 if (tcount >= sys_cputimer->freq) {
1477                         delta = (1000000000 * (tcount / sys_cputimer->freq) +
1478                                  sys_cputimer->freq64_nsec *
1479                                  (tcount % sys_cputimer->freq)) >> 32;
1480                 } else {
1481                         delta = (sys_cputimer->freq64_nsec * tcount) >> 32;
1482                 }
1483                 hardpps(tsp, delta);
1484         }
1485 #endif
1486 }
1487
1488 /*
1489  * Return the tsc target value for a delay of (ns).
1490  *
1491  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1492  */
1493 int64_t
1494 tsc_get_target(int ns)
1495 {
1496 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1497         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1498                 return (rdtsc() + tsc_frequency * ns / (int64_t)1000000000);
1499         }
1500 #endif
1501         return(-1);
1502 }
1503
1504 /*
1505  * Compare the tsc against the passed target
1506  *
1507  * Returns +1 if the target has been reached
1508  * Returns  0 if the target has not yet been reached
1509  * Returns -1 if the TSC is not supported.
1510  *
1511  * Typical use:         while (tsc_test_target(target) == 0) { ...poll... }
1512  */
1513 int
1514 tsc_test_target(int64_t target)
1515 {
1516 #if defined(_RDTSC_SUPPORTED_)
1517         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1518                 if ((int64_t)(target - rdtsc()) <= 0)
1519                         return(1);
1520                 return(0);
1521         }
1522 #endif
1523         return(-1);
1524 }
1525
1526 /*
1527  * Delay the specified number of nanoseconds using the tsc.  This function
1528  * returns immediately if the TSC is not supported.  At least one cpu_pause()
1529  * will be issued.
1530  */
1531 void
1532 tsc_delay(int ns)
1533 {
1534         int64_t clk;
1535
1536         clk = tsc_get_target(ns);
1537         cpu_pause();
1538         while (tsc_test_target(clk) == 0)
1539                 cpu_pause();
1540 }