sys/kern/kern_clock.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   7  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   8  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   9  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
  10  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  20  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  *      @(#)kern_clock.c        8.5 (Berkeley) 1/21/94
  37  */
  38
  39 #include <sys/cdefs.h>
  40 #include "opt_kdb.h"
  41 #include "opt_device_polling.h"
  42 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  43 #include "opt_ntp.h"
  44 #include "opt_watchdog.h"
  45
  46 #include <sys/param.h>
  47 #include <sys/systm.h>
  48 #include <sys/callout.h>
  49 #include <sys/epoch.h>
  50 #include <sys/eventhandler.h>
  51 #include <sys/gtaskqueue.h>
  52 #include <sys/kdb.h>
  53 #include <sys/kernel.h>
  54 #include <sys/kthread.h>
  55 #include <sys/ktr.h>
  56 #include <sys/lock.h>
  57 #include <sys/mutex.h>
  58 #include <sys/proc.h>
  59 #include <sys/resource.h>
  60 #include <sys/resourcevar.h>
  61 #include <sys/sched.h>
  62 #include <sys/sdt.h>
  63 #include <sys/signalvar.h>
  64 #include <sys/sleepqueue.h>
  65 #include <sys/smp.h>
  66 #include <vm/vm.h>
  67 #include <vm/pmap.h>
  68 #include <vm/vm_map.h>
  69 #include <sys/sysctl.h>
  70 #include <sys/bus.h>
  71 #include <sys/interrupt.h>
  72 #include <sys/limits.h>
  73 #include <sys/timetc.h>
  74
  75 #ifdef HWPMC_HOOKS
  76 #include <sys/pmckern.h>
  77 PMC_SOFT_DEFINE( , , clock, hard);
  78 PMC_SOFT_DEFINE( , , clock, stat);
  79 PMC_SOFT_DEFINE_EX( , , clock, prof, \
  80     cpu_startprofclock, cpu_stopprofclock);
  81 #endif
  82
  83 #ifdef DEVICE_POLLING
  84 extern void hardclock_device_poll(void);
  85 #endif /* DEVICE_POLLING */
  86
  87 /* Spin-lock protecting profiling statistics. */
  88 static struct mtx time_lock;
  89
  90 SDT_PROVIDER_DECLARE(sched);
  91 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , tick, "struct thread *", "struct proc *");
  92
  93 static int
  94 sysctl_kern_cp_time(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
  95 {
  96         int error;
  97         long cp_time[CPUSTATES];
  98 #ifdef SCTL_MASK32
  99         int i;
 100         unsigned int cp_time32[CPUSTATES];
 101 #endif
 102
 103         read_cpu_time(cp_time);
 104 #ifdef SCTL_MASK32
 105         if (req->flags & SCTL_MASK32) {
 106                 if (!req->oldptr)
 107                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time32));
 108                 for (i = 0; i < CPUSTATES; i++)
 109                         cp_time32[i] = (unsigned int)cp_time[i];
 110                 error = SYSCTL_OUT(req, cp_time32, sizeof(cp_time32));
 111         } else
 112 #endif
 113         {
 114                 if (!req->oldptr)
 115                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time));
 116                 error = SYSCTL_OUT(req, cp_time, sizeof(cp_time));
 117         }
 118         return error;
 119 }
 120
 121 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_time, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 122     0,0, sysctl_kern_cp_time, "LU", "CPU time statistics");
 123
 124 static long empty[CPUSTATES];
 125
 126 static int
 127 sysctl_kern_cp_times(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 128 {
 129         struct pcpu *pcpu;
 130         int error;
 131         int c;
 132         long *cp_time;
 133 #ifdef SCTL_MASK32
 134         unsigned int cp_time32[CPUSTATES];
 135         int i;
 136 #endif
 137
 138         if (!req->oldptr) {
 139 #ifdef SCTL_MASK32
 140                 if (req->flags & SCTL_MASK32)
 141                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time32) * (mp_maxid + 1));
 142                 else
 143 #endif
 144                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(long) * CPUSTATES * (mp_maxid + 1));
 145         }
 146         for (error = 0, c = 0; error == 0 && c <= mp_maxid; c++) {
 147                 if (!CPU_ABSENT(c)) {
 148                         pcpu = pcpu_find(c);
 149                         cp_time = pcpu->pc_cp_time;
 150                 } else {
 151                         cp_time = empty;
 152                 }
 153 #ifdef SCTL_MASK32
 154                 if (req->flags & SCTL_MASK32) {
 155                         for (i = 0; i < CPUSTATES; i++)
 156                                 cp_time32[i] = (unsigned int)cp_time[i];
 157                         error = SYSCTL_OUT(req, cp_time32, sizeof(cp_time32));
 158                 } else
 159 #endif
 160                         error = SYSCTL_OUT(req, cp_time, sizeof(long) * CPUSTATES);
 161         }
 162         return error;
 163 }
 164
 165 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_times, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 166     0,0, sysctl_kern_cp_times, "LU", "per-CPU time statistics");
 167
 168 #ifdef DEADLKRES
 169 static const char *blessed[] = {
 170         "getblk",
 171         "so_snd_sx",
 172         "so_rcv_sx",
 173         NULL
 174 };
 175 static int slptime_threshold = 1800;
 176 static int blktime_threshold = 900;
 177 static int sleepfreq = 3;
 178
 179 static void
 180 deadlres_td_on_lock(struct proc *p, struct thread *td, int blkticks)
 181 {
 182         int tticks;
 183
 184         sx_assert(&allproc_lock, SX_LOCKED);
 185         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 186         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 187         /*
 188          * The thread should be blocked on a turnstile, simply check
 189          * if the turnstile channel is in good state.
 190          */
 191         MPASS(td->td_blocked != NULL);
 192
 193         tticks = ticks - td->td_blktick;
 194         if (tticks > blkticks)
 195                 /*
 196                  * Accordingly with provided thresholds, this thread is stuck
 197                  * for too long on a turnstile.
 198                  */
 199                 panic("%s: possible deadlock detected for %p (%s), "
 200                     "blocked for %d ticks\n", __func__,
 201                     td, sched_tdname(td), tticks);
 202 }
 203
 204 static void
 205 deadlres_td_sleep_q(struct proc *p, struct thread *td, int slpticks)
 206 {
 207         const void *wchan;
 208         int i, slptype, tticks;
 209
 210         sx_assert(&allproc_lock, SX_LOCKED);
 211         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 212         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 213         /*
 214          * Check if the thread is sleeping on a lock, otherwise skip the check.
 215          * Drop the thread lock in order to avoid a LOR with the sleepqueue
 216          * spinlock.
 217          */
 218         wchan = td->td_wchan;
 219         tticks = ticks - td->td_slptick;
 220         slptype = sleepq_type(wchan);
 221         if ((slptype == SLEEPQ_SX || slptype == SLEEPQ_LK) &&
 222             tticks > slpticks) {
 223                 /*
 224                  * Accordingly with provided thresholds, this thread is stuck
 225                  * for too long on a sleepqueue.
 226                  * However, being on a sleepqueue, we might still check for the
 227                  * blessed list.
 228                  */
 229                 for (i = 0; blessed[i] != NULL; i++)
 230                         if (!strcmp(blessed[i], td->td_wmesg))
 231                                 return;
 232
 233                 panic("%s: possible deadlock detected for %p (%s), "
 234                     "blocked for %d ticks\n", __func__,
 235                     td, sched_tdname(td), tticks);
 236         }
 237 }
 238
 239 static void
 240 deadlkres(void)
 241 {
 242         struct proc *p;
 243         struct thread *td;
 244         int blkticks, slpticks, tryl;
 245
 246         tryl = 0;
 247         for (;;) {
 248                 blkticks = blktime_threshold * hz;
 249                 slpticks = slptime_threshold * hz;
 250
 251                 /*
 252                  * Avoid to sleep on the sx_lock in order to avoid a
 253                  * possible priority inversion problem leading to
 254                  * starvation.
 255                  * If the lock can't be held after 100 tries, panic.
 256                  */
 257                 if (!sx_try_slock(&allproc_lock)) {
 258                         if (tryl > 100)
 259                                 panic("%s: possible deadlock detected "
 260                                     "on allproc_lock\n", __func__);
 261                         tryl++;
 262                         pause("allproc", sleepfreq * hz);
 263                         continue;
 264                 }
 265                 tryl = 0;
 266                 FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 267                         PROC_LOCK(p);
 268                         if (p->p_state == PRS_NEW) {
 269                                 PROC_UNLOCK(p);
 270                                 continue;
 271                         }
 272                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 273                                 thread_lock(td);
 274                                 if (TD_ON_LOCK(td))
 275                                         deadlres_td_on_lock(p, td,
 276                                             blkticks);
 277                                 else if (TD_IS_SLEEPING(td))
 278                                         deadlres_td_sleep_q(p, td,
 279                                             slpticks);
 280                                 thread_unlock(td);
 281                         }
 282                         PROC_UNLOCK(p);
 283                 }
 284                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 285
 286                 /* Sleep for sleepfreq seconds. */
 287                 pause("-", sleepfreq * hz);
 288         }
 289 }
 290
 291 static struct kthread_desc deadlkres_kd = {
 292         "deadlkres",
 293         deadlkres,
 294         (struct thread **)NULL
 295 };
 296
 297 SYSINIT(deadlkres, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_ANY, kthread_start, &deadlkres_kd);
 298
 299 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, deadlkres, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 300     "Deadlock resolver");
 301 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, slptime_threshold, CTLFLAG_RWTUN,
 302     &slptime_threshold, 0,
 303     "Number of seconds within is valid to sleep on a sleepqueue");
 304 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, blktime_threshold, CTLFLAG_RWTUN,
 305     &blktime_threshold, 0,
 306     "Number of seconds within is valid to block on a turnstile");
 307 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, sleepfreq, CTLFLAG_RWTUN, &sleepfreq, 0,
 308     "Number of seconds between any deadlock resolver thread run");
 309 #endif  /* DEADLKRES */
 310
 311 void
 312 read_cpu_time(long *cp_time)
 313 {
 314         struct pcpu *pc;
 315         int i, j;
 316
 317         /* Sum up global cp_time[]. */
 318         bzero(cp_time, sizeof(long) * CPUSTATES);
 319         CPU_FOREACH(i) {
 320                 pc = pcpu_find(i);
 321                 for (j = 0; j < CPUSTATES; j++)
 322                         cp_time[j] += pc->pc_cp_time[j];
 323         }
 324 }
 325
 326 #include <sys/watchdog.h>
 327
 328 static int watchdog_ticks;
 329 static int watchdog_enabled;
 330 static void watchdog_fire(void);
 331 static void watchdog_config(void *, u_int, int *);
 332
 333 static void
 334 watchdog_attach(void)
 335 {
 336         EVENTHANDLER_REGISTER(watchdog_list, watchdog_config, NULL, 0);
 337 }
 338
 339 /*
 340  * Clock handling routines.
 341  *
 342  * This code is written to operate with two timers that run independently of
 343  * each other.
 344  *
 345  * The main timer, running hz times per second, is used to trigger interval
 346  * timers, timeouts and rescheduling as needed.
 347  *
 348  * The second timer handles kernel and user profiling,
 349  * and does resource use estimation.  If the second timer is programmable,
 350  * it is randomized to avoid aliasing between the two clocks.  For example,
 351  * the randomization prevents an adversary from always giving up the cpu
 352  * just before its quantum expires.  Otherwise, it would never accumulate
 353  * cpu ticks.  The mean frequency of the second timer is stathz.
 354  *
 355  * If no second timer exists, stathz will be zero; in this case we drive
 356  * profiling and statistics off the main clock.  This WILL NOT be accurate;
 357  * do not do it unless absolutely necessary.
 358  *
 359  * The statistics clock may (or may not) be run at a higher rate while
 360  * profiling.  This profile clock runs at profhz.  We require that profhz
 361  * be an integral multiple of stathz.
 362  *
 363  * If the statistics clock is running fast, it must be divided by the ratio
 364  * profhz/stathz for statistics.  (For profiling, every tick counts.)
 365  *
 366  * Time-of-day is maintained using a "timecounter", which may or may
 367  * not be related to the hardware generating the above mentioned
 368  * interrupts.
 369  */
 370
 371 int     stathz;
 372 int     profhz;
 373 int     profprocs;
 374 volatile int    ticks;
 375 int     psratio;
 376
 377 DPCPU_DEFINE_STATIC(int, pcputicks);    /* Per-CPU version of ticks. */
 378 #ifdef DEVICE_POLLING
 379 static int devpoll_run = 0;
 380 #endif
 381
 382 static void
 383 ast_oweupc(struct thread *td, int tda __unused)
 384 {
 385         if ((td->td_proc->p_flag & P_PROFIL) == 0)
 386                 return;
 387         addupc_task(td, td->td_profil_addr, td->td_profil_ticks);
 388         td->td_profil_ticks = 0;
 389         td->td_pflags &= ~TDP_OWEUPC;
 390 }
 391
 392 static void
 393 ast_alrm(struct thread *td, int tda __unused)
 394 {
 395         struct proc *p;
 396
 397         p = td->td_proc;
 398         PROC_LOCK(p);
 399         kern_psignal(p, SIGVTALRM);
 400         PROC_UNLOCK(p);
 401 }
 402
 403 static void
 404 ast_prof(struct thread *td, int tda __unused)
 405 {
 406         struct proc *p;
 407
 408         p = td->td_proc;
 409         PROC_LOCK(p);
 410         kern_psignal(p, SIGPROF);
 411         PROC_UNLOCK(p);
 412 }
 413
 414 /*
 415  * Initialize clock frequencies and start both clocks running.
 416  */
 417 static void
 418 initclocks(void *dummy __unused)
 419 {
 420         int i;
 421
 422         /*
 423          * Set divisors to 1 (normal case) and let the machine-specific
 424          * code do its bit.
 425          */
 426         mtx_init(&time_lock, "time lock", NULL, MTX_DEF);
 427         cpu_initclocks();
 428
 429         /*
 430          * Compute profhz/stathz, and fix profhz if needed.
 431          */
 432         i = stathz ? stathz : hz;
 433         if (profhz == 0)
 434                 profhz = i;
 435         psratio = profhz / i;
 436
 437         ast_register(TDA_OWEUPC, ASTR_ASTF_REQUIRED, 0, ast_oweupc);
 438         ast_register(TDA_ALRM, ASTR_ASTF_REQUIRED, 0, ast_alrm);
 439         ast_register(TDA_PROF, ASTR_ASTF_REQUIRED, 0, ast_prof);
 440
 441 #ifdef SW_WATCHDOG
 442         /* Enable hardclock watchdog now, even if a hardware watchdog exists. */
 443         watchdog_attach();
 444 #else
 445         /* Volunteer to run a software watchdog. */
 446         if (wdog_software_attach == NULL)
 447                 wdog_software_attach = watchdog_attach;
 448 #endif
 449 }
 450 SYSINIT(clocks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL);
 451
 452 static __noinline void
 453 hardclock_itimer(struct thread *td, struct pstats *pstats, int cnt, int usermode)
 454 {
 455         struct proc *p;
 456         int ast;
 457
 458         ast = 0;
 459         p = td->td_proc;
 460         if (usermode &&
 461             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value)) {
 462                 PROC_ITIMLOCK(p);
 463                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL],
 464                     tick * cnt) == 0)
 465                         ast |= TDAI(TDA_ALRM);
 466                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 467         }
 468         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)) {
 469                 PROC_ITIMLOCK(p);
 470                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF],
 471                     tick * cnt) == 0)
 472                         ast |= TDAI(TDA_PROF);
 473                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 474         }
 475         if (ast != 0)
 476                 ast_sched_mask(td, ast);
 477 }
 478
 479 void
 480 hardclock(int cnt, int usermode)
 481 {
 482         struct pstats *pstats;
 483         struct thread *td = curthread;
 484         struct proc *p = td->td_proc;
 485         int *t = DPCPU_PTR(pcputicks);
 486         int global, i, newticks;
 487
 488         /*
 489          * Update per-CPU and possibly global ticks values.
 490          */
 491         *t += cnt;
 492         global = ticks;
 493         do {
 494                 newticks = *t - global;
 495                 if (newticks <= 0) {
 496                         if (newticks < -1)
 497                                 *t = global - 1;
 498                         newticks = 0;
 499                         break;
 500                 }
 501         } while (!atomic_fcmpset_int(&ticks, &global, *t));
 502
 503         /*
 504          * Run current process's virtual and profile time, as needed.
 505          */
 506         pstats = p->p_stats;
 507         if (__predict_false(
 508             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) ||
 509             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)))
 510                 hardclock_itimer(td, pstats, cnt, usermode);
 511
 512 #ifdef  HWPMC_HOOKS
 513         if (PMC_CPU_HAS_SAMPLES(PCPU_GET(cpuid)))
 514                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(curthread, PMC_FN_DO_SAMPLES, NULL);
 515         if (td->td_intr_frame != NULL)
 516                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, hard, td->td_intr_frame);
 517 #endif
 518         /* We are in charge to handle this tick duty. */
 519         if (newticks > 0) {
 520                 tc_ticktock(newticks);
 521 #ifdef DEVICE_POLLING
 522                 /* Dangerous and no need to call these things concurrently. */
 523                 if (atomic_cmpset_acq_int(&devpoll_run, 0, 1)) {
 524                         /* This is very short and quick. */
 525                         hardclock_device_poll();
 526                         atomic_store_rel_int(&devpoll_run, 0);
 527                 }
 528 #endif /* DEVICE_POLLING */
 529                 if (watchdog_enabled > 0) {
 530                         i = atomic_fetchadd_int(&watchdog_ticks, -newticks);
 531                         if (i > 0 && i <= newticks)
 532                                 watchdog_fire();
 533                 }
 534                 intr_event_handle(clk_intr_event, NULL);
 535         }
 536         if (curcpu == CPU_FIRST())
 537                 cpu_tick_calibration();
 538         if (__predict_false(DPCPU_GET(epoch_cb_count)))
 539                 GROUPTASK_ENQUEUE(DPCPU_PTR(epoch_cb_task));
 540 }
 541
 542 void
 543 hardclock_sync(int cpu)
 544 {
 545         int *t;
 546         KASSERT(!CPU_ABSENT(cpu), ("Absent CPU %d", cpu));
 547         t = DPCPU_ID_PTR(cpu, pcputicks);
 548
 549         *t = ticks;
 550 }
 551
 552 /*
 553  * Regular integer scaling formula without losing precision:
 554  */
 555 #define TIME_INT_SCALE(value, mul, div) \
 556         (((value) / (div)) * (mul) + (((value) % (div)) * (mul)) / (div))
 557
 558 /*
 559  * Macro for converting seconds and microseconds into actual ticks,
 560  * based on the given hz value:
 561  */
 562 #define TIME_TO_TICKS(sec, usec, hz) \
 563         ((sec) * (hz) + TIME_INT_SCALE(usec, hz, 1 << 6) / (1000000 >> 6))
 564
 565 #define TIME_ASSERT_VALID_HZ(hz)        \
 566         _Static_assert(TIME_TO_TICKS(INT_MAX / (hz) - 1, 999999, hz) >= 0 && \
 567                        TIME_TO_TICKS(INT_MAX / (hz) - 1, 999999, hz) < INT_MAX, \
 568                        "tvtohz() can overflow the regular integer type")
 569
 570 /*
 571  * Compile time assert the maximum and minimum values to fit into a
 572  * regular integer when computing TIME_TO_TICKS():
 573  */
 574 TIME_ASSERT_VALID_HZ(HZ_MAXIMUM);
 575 TIME_ASSERT_VALID_HZ(HZ_MINIMUM);
 576
 577 /*
 578  * The formula is mostly linear, but test some more common values just
 579  * in case:
 580  */
 581 TIME_ASSERT_VALID_HZ(1024);
 582 TIME_ASSERT_VALID_HZ(1000);
 583 TIME_ASSERT_VALID_HZ(128);
 584 TIME_ASSERT_VALID_HZ(100);
 585
 586 /*
 587  * Compute number of ticks representing the specified amount of time.
 588  * If the specified time is negative, a value of 1 is returned. This
 589  * function returns a value from 1 up to and including INT_MAX.
 590  */
 591 int
 592 tvtohz(struct timeval *tv)
 593 {
 594         int retval;
 595
 596         /*
 597          * The values passed here may come from user-space and these
 598          * checks ensure "tv_usec" is within its allowed range:
 599          */
 600
 601         /* check for tv_usec underflow */
 602         if (__predict_false(tv->tv_usec < 0)) {
 603                 tv->tv_sec += tv->tv_usec / 1000000;
 604                 tv->tv_usec = tv->tv_usec % 1000000;
 605                 /* convert tv_usec to a positive value */
 606                 if (__predict_true(tv->tv_usec < 0)) {
 607                         tv->tv_usec += 1000000;
 608                         tv->tv_sec -= 1;
 609                 }
 610         /* check for tv_usec overflow */
 611         } else if (__predict_false(tv->tv_usec >= 1000000)) {
 612                 tv->tv_sec += tv->tv_usec / 1000000;
 613                 tv->tv_usec = tv->tv_usec % 1000000;
 614         }
 615
 616         /* check for tv_sec underflow */
 617         if (__predict_false(tv->tv_sec < 0))
 618                 return (1);
 619         /* check for tv_sec overflow (including room for the tv_usec part) */
 620         else if (__predict_false(tv->tv_sec >= tick_seconds_max))
 621                 return (INT_MAX);
 622
 623         /* cast to "int" to avoid platform differences */
 624         retval = TIME_TO_TICKS((int)tv->tv_sec, (int)tv->tv_usec, hz);
 625
 626         /* add one additional tick */
 627         return (retval + 1);
 628 }
 629
 630 /*
 631  * Start profiling on a process.
 632  *
 633  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 634  * keeps the profile clock running constantly.
 635  */
 636 void
 637 startprofclock(struct proc *p)
 638 {
 639
 640         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 641         if (p->p_flag & P_STOPPROF)
 642                 return;
 643         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 644                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 645                 mtx_lock(&time_lock);
 646                 if (++profprocs == 1)
 647                         cpu_startprofclock();
 648                 mtx_unlock(&time_lock);
 649         }
 650 }
 651
 652 /*
 653  * Stop profiling on a process.
 654  */
 655 void
 656 stopprofclock(struct proc *p)
 657 {
 658
 659         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 660         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 661                 if (p->p_profthreads != 0) {
 662                         while (p->p_profthreads != 0) {
 663                                 p->p_flag |= P_STOPPROF;
 664                                 msleep(&p->p_profthreads, &p->p_mtx, PPAUSE,
 665                                     "stopprof", 0);
 666                         }
 667                 }
 668                 if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0)
 669                         return;
 670                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 671                 mtx_lock(&time_lock);
 672                 if (--profprocs == 0)
 673                         cpu_stopprofclock();
 674                 mtx_unlock(&time_lock);
 675         }
 676 }
 677
 678 /*
 679  * Statistics clock.  Updates rusage information and calls the scheduler
 680  * to adjust priorities of the active thread.
 681  *
 682  * This should be called by all active processors.
 683  */
 684 void
 685 statclock(int cnt, int usermode)
 686 {
 687         struct rusage *ru;
 688         struct vmspace *vm;
 689         struct thread *td;
 690         struct proc *p;
 691         long rss;
 692         long *cp_time;
 693         uint64_t runtime, new_switchtime;
 694
 695         td = curthread;
 696         p = td->td_proc;
 697
 698         cp_time = (long *)PCPU_PTR(cp_time);
 699         if (usermode) {
 700                 /*
 701                  * Charge the time as appropriate.
 702                  */
 703                 td->td_uticks += cnt;
 704                 if (p->p_nice > NZERO)
 705                         cp_time[CP_NICE] += cnt;
 706                 else
 707                         cp_time[CP_USER] += cnt;
 708         } else {
 709                 /*
 710                  * Came from kernel mode, so we were:
 711                  * - handling an interrupt,
 712                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 713                  *   user process, or
 714                  * - spinning in the idle loop.
 715                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 716                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 717                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 718                  * so that we know how much of its real time was spent
 719                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 720                  */
 721                 if ((td->td_pflags & TDP_ITHREAD) ||
 722                     td->td_intr_nesting_level >= 2) {
 723                         td->td_iticks += cnt;
 724                         cp_time[CP_INTR] += cnt;
 725                 } else {
 726                         td->td_pticks += cnt;
 727                         td->td_sticks += cnt;
 728                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td))
 729                                 cp_time[CP_SYS] += cnt;
 730                         else
 731                                 cp_time[CP_IDLE] += cnt;
 732                 }
 733         }
 734
 735         /* Update resource usage integrals and maximums. */
 736         MPASS(p->p_vmspace != NULL);
 737         vm = p->p_vmspace;
 738         ru = &td->td_ru;
 739         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize) * cnt;
 740         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize) * cnt;
 741         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize) * cnt;
 742         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 743         if (ru->ru_maxrss < rss)
 744                 ru->ru_maxrss = rss;
 745         KTR_POINT2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "statclock",
 746             "prio:%d", td->td_priority, "stathz:%d", (stathz)?stathz:hz);
 747         SDT_PROBE2(sched, , , tick, td, td->td_proc);
 748         thread_lock_flags(td, MTX_QUIET);
 749
 750         /*
 751          * Compute the amount of time during which the current
 752          * thread was running, and add that to its total so far.
 753          */
 754         new_switchtime = cpu_ticks();
 755         runtime = new_switchtime - PCPU_GET(switchtime);
 756         td->td_runtime += runtime;
 757         td->td_incruntime += runtime;
 758         PCPU_SET(switchtime, new_switchtime);
 759
 760         sched_clock(td, cnt);
 761         thread_unlock(td);
 762 #ifdef HWPMC_HOOKS
 763         if (td->td_intr_frame != NULL)
 764                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, stat, td->td_intr_frame);
 765 #endif
 766 }
 767
 768 void
 769 profclock(int cnt, int usermode, uintfptr_t pc)
 770 {
 771         struct thread *td;
 772
 773         td = curthread;
 774         if (usermode) {
 775                 /*
 776                  * Came from user mode; CPU was in user state.
 777                  * If this process is being profiled, record the tick.
 778                  * if there is no related user location yet, don't
 779                  * bother trying to count it.
 780                  */
 781                 if (td->td_proc->p_flag & P_PROFIL)
 782                         addupc_intr(td, pc, cnt);
 783         }
 784 #ifdef HWPMC_HOOKS
 785         if (td->td_intr_frame != NULL)
 786                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, prof, td->td_intr_frame);
 787 #endif
 788 }
 789
 790 /*
 791  * Return information about system clocks.
 792  */
 793 static int
 794 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 795 {
 796         struct clockinfo clkinfo;
 797         /*
 798          * Construct clockinfo structure.
 799          */
 800         bzero(&clkinfo, sizeof(clkinfo));
 801         clkinfo.hz = hz;
 802         clkinfo.tick = tick;
 803         clkinfo.profhz = profhz;
 804         clkinfo.stathz = stathz ? stathz : hz;
 805         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 806 }
 807
 808 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate,
 809         CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 810         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo",
 811         "Rate and period of various kernel clocks");
 812
 813 static void
 814 watchdog_config(void *unused __unused, u_int cmd, int *error)
 815 {
 816         u_int u;
 817
 818         u = cmd & WD_INTERVAL;
 819         if (u >= WD_TO_1SEC) {
 820                 watchdog_ticks = (1 << (u - WD_TO_1SEC)) * hz;
 821                 watchdog_enabled = 1;
 822                 *error = 0;
 823         } else {
 824                 watchdog_enabled = 0;
 825         }
 826 }
 827
 828 /*
 829  * Handle a watchdog timeout by dropping to DDB or panicking.
 830  */
 831 static void
 832 watchdog_fire(void)
 833 {
 834
 835 #if defined(KDB) && !defined(KDB_UNATTENDED)
 836         kdb_backtrace();
 837         kdb_enter(KDB_WHY_WATCHDOG, "watchdog timeout");
 838 #else
 839         panic("watchdog timeout");
 840 #endif
 841 }