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