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 __FBSDID("$FreeBSD$");
  41
  42 #include "opt_kdb.h"
  43 #include "opt_device_polling.h"
  44 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  45 #include "opt_ntp.h"
  46 #include "opt_watchdog.h"
  47
  48 #include <sys/param.h>
  49 #include <sys/systm.h>
  50 #include <sys/callout.h>
  51 #include <sys/epoch.h>
  52 #include <sys/eventhandler.h>
  53 #include <sys/gtaskqueue.h>
  54 #include <sys/kdb.h>
  55 #include <sys/kernel.h>
  56 #include <sys/kthread.h>
  57 #include <sys/ktr.h>
  58 #include <sys/lock.h>
  59 #include <sys/mutex.h>
  60 #include <sys/proc.h>
  61 #include <sys/resource.h>
  62 #include <sys/resourcevar.h>
  63 #include <sys/sched.h>
  64 #include <sys/sdt.h>
  65 #include <sys/signalvar.h>
  66 #include <sys/sleepqueue.h>
  67 #include <sys/smp.h>
  68 #include <vm/vm.h>
  69 #include <vm/pmap.h>
  70 #include <vm/vm_map.h>
  71 #include <sys/sysctl.h>
  72 #include <sys/bus.h>
  73 #include <sys/interrupt.h>
  74 #include <sys/limits.h>
  75 #include <sys/timetc.h>
  76
  77 #ifdef HWPMC_HOOKS
  78 #include <sys/pmckern.h>
  79 PMC_SOFT_DEFINE( , , clock, hard);
  80 PMC_SOFT_DEFINE( , , clock, stat);
  81 PMC_SOFT_DEFINE_EX( , , clock, prof, \
  82     cpu_startprofclock, cpu_stopprofclock);
  83 #endif
  84
  85 #ifdef DEVICE_POLLING
  86 extern void hardclock_device_poll(void);
  87 #endif /* DEVICE_POLLING */
  88
  89 /* Spin-lock protecting profiling statistics. */
  90 static struct mtx time_lock;
  91
  92 SDT_PROVIDER_DECLARE(sched);
  93 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , tick, "struct thread *", "struct proc *");
  94
  95 static int
  96 sysctl_kern_cp_time(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
  97 {
  98         int error;
  99         long cp_time[CPUSTATES];
 100 #ifdef SCTL_MASK32
 101         int i;
 102         unsigned int cp_time32[CPUSTATES];
 103 #endif
 104
 105         read_cpu_time(cp_time);
 106 #ifdef SCTL_MASK32
 107         if (req->flags & SCTL_MASK32) {
 108                 if (!req->oldptr)
 109                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time32));
 110                 for (i = 0; i < CPUSTATES; i++)
 111                         cp_time32[i] = (unsigned int)cp_time[i];
 112                 error = SYSCTL_OUT(req, cp_time32, sizeof(cp_time32));
 113         } else
 114 #endif
 115         {
 116                 if (!req->oldptr)
 117                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time));
 118                 error = SYSCTL_OUT(req, cp_time, sizeof(cp_time));
 119         }
 120         return error;
 121 }
 122
 123 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_time, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 124     0,0, sysctl_kern_cp_time, "LU", "CPU time statistics");
 125
 126 static long empty[CPUSTATES];
 127
 128 static int
 129 sysctl_kern_cp_times(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 130 {
 131         struct pcpu *pcpu;
 132         int error;
 133         int c;
 134         long *cp_time;
 135 #ifdef SCTL_MASK32
 136         unsigned int cp_time32[CPUSTATES];
 137         int i;
 138 #endif
 139
 140         if (!req->oldptr) {
 141 #ifdef SCTL_MASK32
 142                 if (req->flags & SCTL_MASK32)
 143                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time32) * (mp_maxid + 1));
 144                 else
 145 #endif
 146                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(long) * CPUSTATES * (mp_maxid + 1));
 147         }
 148         for (error = 0, c = 0; error == 0 && c <= mp_maxid; c++) {
 149                 if (!CPU_ABSENT(c)) {
 150                         pcpu = pcpu_find(c);
 151                         cp_time = pcpu->pc_cp_time;
 152                 } else {
 153                         cp_time = empty;
 154                 }
 155 #ifdef SCTL_MASK32
 156                 if (req->flags & SCTL_MASK32) {
 157                         for (i = 0; i < CPUSTATES; i++)
 158                                 cp_time32[i] = (unsigned int)cp_time[i];
 159                         error = SYSCTL_OUT(req, cp_time32, sizeof(cp_time32));
 160                 } else
 161 #endif
 162                         error = SYSCTL_OUT(req, cp_time, sizeof(long) * CPUSTATES);
 163         }
 164         return error;
 165 }
 166
 167 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_times, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 168     0,0, sysctl_kern_cp_times, "LU", "per-CPU time statistics");
 169
 170 #ifdef DEADLKRES
 171 static const char *blessed[] = {
 172         "getblk",
 173         "so_snd_sx",
 174         "so_rcv_sx",
 175         NULL
 176 };
 177 static int slptime_threshold = 1800;
 178 static int blktime_threshold = 900;
 179 static int sleepfreq = 3;
 180
 181 static void
 182 deadlres_td_on_lock(struct proc *p, struct thread *td, int blkticks)
 183 {
 184         int tticks;
 185
 186         sx_assert(&allproc_lock, SX_LOCKED);
 187         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 188         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 189         /*
 190          * The thread should be blocked on a turnstile, simply check
 191          * if the turnstile channel is in good state.
 192          */
 193         MPASS(td->td_blocked != NULL);
 194
 195         tticks = ticks - td->td_blktick;
 196         if (tticks > blkticks)
 197                 /*
 198                  * Accordingly with provided thresholds, this thread is stuck
 199                  * for too long on a turnstile.
 200                  */
 201                 panic("%s: possible deadlock detected for %p (%s), "
 202                     "blocked for %d ticks\n", __func__,
 203                     td, sched_tdname(td), tticks);
 204 }
 205
 206 static void
 207 deadlres_td_sleep_q(struct proc *p, struct thread *td, int slpticks)
 208 {
 209         const void *wchan;
 210         int i, slptype, tticks;
 211
 212         sx_assert(&allproc_lock, SX_LOCKED);
 213         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 214         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 215         /*
 216          * Check if the thread is sleeping on a lock, otherwise skip the check.
 217          * Drop the thread lock in order to avoid a LOR with the sleepqueue
 218          * spinlock.
 219          */
 220         wchan = td->td_wchan;
 221         tticks = ticks - td->td_slptick;
 222         slptype = sleepq_type(wchan);
 223         if ((slptype == SLEEPQ_SX || slptype == SLEEPQ_LK) &&
 224             tticks > slpticks) {
 225                 /*
 226                  * Accordingly with provided thresholds, this thread is stuck
 227                  * for too long on a sleepqueue.
 228                  * However, being on a sleepqueue, we might still check for the
 229                  * blessed list.
 230                  */
 231                 for (i = 0; blessed[i] != NULL; i++)
 232                         if (!strcmp(blessed[i], td->td_wmesg))
 233                                 return;
 234
 235                 panic("%s: possible deadlock detected for %p (%s), "
 236                     "blocked for %d ticks\n", __func__,
 237                     td, sched_tdname(td), tticks);
 238         }
 239 }
 240
 241 static void
 242 deadlkres(void)
 243 {
 244         struct proc *p;
 245         struct thread *td;
 246         int blkticks, slpticks, tryl;
 247
 248         tryl = 0;
 249         for (;;) {
 250                 blkticks = blktime_threshold * hz;
 251                 slpticks = slptime_threshold * hz;
 252
 253                 /*
 254                  * Avoid to sleep on the sx_lock in order to avoid a
 255                  * possible priority inversion problem leading to
 256                  * starvation.
 257                  * If the lock can't be held after 100 tries, panic.
 258                  */
 259                 if (!sx_try_slock(&allproc_lock)) {
 260                         if (tryl > 100)
 261                                 panic("%s: possible deadlock detected "
 262                                     "on allproc_lock\n", __func__);
 263                         tryl++;
 264                         pause("allproc", sleepfreq * hz);
 265                         continue;
 266                 }
 267                 tryl = 0;
 268                 FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 269                         PROC_LOCK(p);
 270                         if (p->p_state == PRS_NEW) {
 271                                 PROC_UNLOCK(p);
 272                                 continue;
 273                         }
 274                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 275                                 thread_lock(td);
 276                                 if (TD_ON_LOCK(td))
 277                                         deadlres_td_on_lock(p, td,
 278                                             blkticks);
 279                                 else if (TD_IS_SLEEPING(td))
 280                                         deadlres_td_sleep_q(p, td,
 281                                             slpticks);
 282                                 thread_unlock(td);
 283                         }
 284                         PROC_UNLOCK(p);
 285                 }
 286                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 287
 288                 /* Sleep for sleepfreq seconds. */
 289                 pause("-", sleepfreq * hz);
 290         }
 291 }
 292
 293 static struct kthread_desc deadlkres_kd = {
 294         "deadlkres",
 295         deadlkres,
 296         (struct thread **)NULL
 297 };
 298
 299 SYSINIT(deadlkres, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_ANY, kthread_start, &deadlkres_kd);
 300
 301 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, deadlkres, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 302     "Deadlock resolver");
 303 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, slptime_threshold, CTLFLAG_RWTUN,
 304     &slptime_threshold, 0,
 305     "Number of seconds within is valid to sleep on a sleepqueue");
 306 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, blktime_threshold, CTLFLAG_RWTUN,
 307     &blktime_threshold, 0,
 308     "Number of seconds within is valid to block on a turnstile");
 309 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, sleepfreq, CTLFLAG_RWTUN, &sleepfreq, 0,
 310     "Number of seconds between any deadlock resolver thread run");
 311 #endif  /* DEADLKRES */
 312
 313 void
 314 read_cpu_time(long *cp_time)
 315 {
 316         struct pcpu *pc;
 317         int i, j;
 318
 319         /* Sum up global cp_time[]. */
 320         bzero(cp_time, sizeof(long) * CPUSTATES);
 321         CPU_FOREACH(i) {
 322                 pc = pcpu_find(i);
 323                 for (j = 0; j < CPUSTATES; j++)
 324                         cp_time[j] += pc->pc_cp_time[j];
 325         }
 326 }
 327
 328 #include <sys/watchdog.h>
 329
 330 static int watchdog_ticks;
 331 static int watchdog_enabled;
 332 static void watchdog_fire(void);
 333 static void watchdog_config(void *, u_int, int *);
 334
 335 static void
 336 watchdog_attach(void)
 337 {
 338         EVENTHANDLER_REGISTER(watchdog_list, watchdog_config, NULL, 0);
 339 }
 340
 341 /*
 342  * Clock handling routines.
 343  *
 344  * This code is written to operate with two timers that run independently of
 345  * each other.
 346  *
 347  * The main timer, running hz times per second, is used to trigger interval
 348  * timers, timeouts and rescheduling as needed.
 349  *
 350  * The second timer handles kernel and user profiling,
 351  * and does resource use estimation.  If the second timer is programmable,
 352  * it is randomized to avoid aliasing between the two clocks.  For example,
 353  * the randomization prevents an adversary from always giving up the cpu
 354  * just before its quantum expires.  Otherwise, it would never accumulate
 355  * cpu ticks.  The mean frequency of the second timer is stathz.
 356  *
 357  * If no second timer exists, stathz will be zero; in this case we drive
 358  * profiling and statistics off the main clock.  This WILL NOT be accurate;
 359  * do not do it unless absolutely necessary.
 360  *
 361  * The statistics clock may (or may not) be run at a higher rate while
 362  * profiling.  This profile clock runs at profhz.  We require that profhz
 363  * be an integral multiple of stathz.
 364  *
 365  * If the statistics clock is running fast, it must be divided by the ratio
 366  * profhz/stathz for statistics.  (For profiling, every tick counts.)
 367  *
 368  * Time-of-day is maintained using a "timecounter", which may or may
 369  * not be related to the hardware generating the above mentioned
 370  * interrupts.
 371  */
 372
 373 int     stathz;
 374 int     profhz;
 375 int     profprocs;
 376 volatile int    ticks;
 377 int     psratio;
 378
 379 DPCPU_DEFINE_STATIC(int, pcputicks);    /* Per-CPU version of ticks. */
 380 #ifdef DEVICE_POLLING
 381 static int devpoll_run = 0;
 382 #endif
 383
 384 static void
 385 ast_oweupc(struct thread *td, int tda __unused)
 386 {
 387         if ((td->td_proc->p_flag & P_PROFIL) == 0)
 388                 return;
 389         addupc_task(td, td->td_profil_addr, td->td_profil_ticks);
 390         td->td_profil_ticks = 0;
 391         td->td_pflags &= ~TDP_OWEUPC;
 392 }
 393
 394 static void
 395 ast_alrm(struct thread *td, int tda __unused)
 396 {
 397         struct proc *p;
 398
 399         p = td->td_proc;
 400         PROC_LOCK(p);
 401         kern_psignal(p, SIGVTALRM);
 402         PROC_UNLOCK(p);
 403 }
 404
 405 static void
 406 ast_prof(struct thread *td, int tda __unused)
 407 {
 408         struct proc *p;
 409
 410         p = td->td_proc;
 411         PROC_LOCK(p);
 412         kern_psignal(p, SIGPROF);
 413         PROC_UNLOCK(p);
 414 }
 415
 416 /*
 417  * Initialize clock frequencies and start both clocks running.
 418  */
 419 static void
 420 initclocks(void *dummy __unused)
 421 {
 422         int i;
 423
 424         /*
 425          * Set divisors to 1 (normal case) and let the machine-specific
 426          * code do its bit.
 427          */
 428         mtx_init(&time_lock, "time lock", NULL, MTX_DEF);
 429         cpu_initclocks();
 430
 431         /*
 432          * Compute profhz/stathz, and fix profhz if needed.
 433          */
 434         i = stathz ? stathz : hz;
 435         if (profhz == 0)
 436                 profhz = i;
 437         psratio = profhz / i;
 438
 439         ast_register(TDA_OWEUPC, ASTR_ASTF_REQUIRED, 0, ast_oweupc);
 440         ast_register(TDA_ALRM, ASTR_ASTF_REQUIRED, 0, ast_alrm);
 441         ast_register(TDA_PROF, ASTR_ASTF_REQUIRED, 0, ast_prof);
 442
 443 #ifdef SW_WATCHDOG
 444         /* Enable hardclock watchdog now, even if a hardware watchdog exists. */
 445         watchdog_attach();
 446 #else
 447         /* Volunteer to run a software watchdog. */
 448         if (wdog_software_attach == NULL)
 449                 wdog_software_attach = watchdog_attach;
 450 #endif
 451 }
 452 SYSINIT(clocks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL);
 453
 454 static __noinline void
 455 hardclock_itimer(struct thread *td, struct pstats *pstats, int cnt, int usermode)
 456 {
 457         struct proc *p;
 458         int ast;
 459
 460         ast = 0;
 461         p = td->td_proc;
 462         if (usermode &&
 463             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value)) {
 464                 PROC_ITIMLOCK(p);
 465                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL],
 466                     tick * cnt) == 0)
 467                         ast |= TDAI(TDA_ALRM);
 468                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 469         }
 470         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)) {
 471                 PROC_ITIMLOCK(p);
 472                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF],
 473                     tick * cnt) == 0)
 474                         ast |= TDAI(TDA_PROF);
 475                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 476         }
 477         if (ast != 0)
 478                 ast_sched_mask(td, ast);
 479 }
 480
 481 void
 482 hardclock(int cnt, int usermode)
 483 {
 484         struct pstats *pstats;
 485         struct thread *td = curthread;
 486         struct proc *p = td->td_proc;
 487         int *t = DPCPU_PTR(pcputicks);
 488         int global, i, newticks;
 489
 490         /*
 491          * Update per-CPU and possibly global ticks values.
 492          */
 493         *t += cnt;
 494         global = ticks;
 495         do {
 496                 newticks = *t - global;
 497                 if (newticks <= 0) {
 498                         if (newticks < -1)
 499                                 *t = global - 1;
 500                         newticks = 0;
 501                         break;
 502                 }
 503         } while (!atomic_fcmpset_int(&ticks, &global, *t));
 504
 505         /*
 506          * Run current process's virtual and profile time, as needed.
 507          */
 508         pstats = p->p_stats;
 509         if (__predict_false(
 510             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) ||
 511             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)))
 512                 hardclock_itimer(td, pstats, cnt, usermode);
 513
 514 #ifdef  HWPMC_HOOKS
 515         if (PMC_CPU_HAS_SAMPLES(PCPU_GET(cpuid)))
 516                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(curthread, PMC_FN_DO_SAMPLES, NULL);
 517         if (td->td_intr_frame != NULL)
 518                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, hard, td->td_intr_frame);
 519 #endif
 520         /* We are in charge to handle this tick duty. */
 521         if (newticks > 0) {
 522                 tc_ticktock(newticks);
 523 #ifdef DEVICE_POLLING
 524                 /* Dangerous and no need to call these things concurrently. */
 525                 if (atomic_cmpset_acq_int(&devpoll_run, 0, 1)) {
 526                         /* This is very short and quick. */
 527                         hardclock_device_poll();
 528                         atomic_store_rel_int(&devpoll_run, 0);
 529                 }
 530 #endif /* DEVICE_POLLING */
 531                 if (watchdog_enabled > 0) {
 532                         i = atomic_fetchadd_int(&watchdog_ticks, -newticks);
 533                         if (i > 0 && i <= newticks)
 534                                 watchdog_fire();
 535                 }
 536                 intr_event_handle(clk_intr_event, NULL);
 537         }
 538         if (curcpu == CPU_FIRST())
 539                 cpu_tick_calibration();
 540         if (__predict_false(DPCPU_GET(epoch_cb_count)))
 541                 GROUPTASK_ENQUEUE(DPCPU_PTR(epoch_cb_task));
 542 }
 543
 544 void
 545 hardclock_sync(int cpu)
 546 {
 547         int *t;
 548         KASSERT(!CPU_ABSENT(cpu), ("Absent CPU %d", cpu));
 549         t = DPCPU_ID_PTR(cpu, pcputicks);
 550
 551         *t = ticks;
 552 }
 553
 554 /*
 555  * Regular integer scaling formula without losing precision:
 556  */
 557 #define TIME_INT_SCALE(value, mul, div) \
 558         (((value) / (div)) * (mul) + (((value) % (div)) * (mul)) / (div))
 559
 560 /*
 561  * Macro for converting seconds and microseconds into actual ticks,
 562  * based on the given hz value:
 563  */
 564 #define TIME_TO_TICKS(sec, usec, hz) \
 565         ((sec) * (hz) + TIME_INT_SCALE(usec, hz, 1 << 6) / (1000000 >> 6))
 566
 567 #define TIME_ASSERT_VALID_HZ(hz)        \
 568         _Static_assert(TIME_TO_TICKS(INT_MAX / (hz) - 1, 999999, hz) >= 0 && \
 569                        TIME_TO_TICKS(INT_MAX / (hz) - 1, 999999, hz) < INT_MAX, \
 570                        "tvtohz() can overflow the regular integer type")
 571
 572 /*
 573  * Compile time assert the maximum and minimum values to fit into a
 574  * regular integer when computing TIME_TO_TICKS():
 575  */
 576 TIME_ASSERT_VALID_HZ(HZ_MAXIMUM);
 577 TIME_ASSERT_VALID_HZ(HZ_MINIMUM);
 578
 579 /*
 580  * The formula is mostly linear, but test some more common values just
 581  * in case:
 582  */
 583 TIME_ASSERT_VALID_HZ(1024);
 584 TIME_ASSERT_VALID_HZ(1000);
 585 TIME_ASSERT_VALID_HZ(128);
 586 TIME_ASSERT_VALID_HZ(100);
 587
 588 /*
 589  * Compute number of ticks representing the specified amount of time.
 590  * If the specified time is negative, a value of 1 is returned. This
 591  * function returns a value from 1 up to and including INT_MAX.
 592  */
 593 int
 594 tvtohz(struct timeval *tv)
 595 {
 596         int retval;
 597
 598         /*
 599          * The values passed here may come from user-space and these
 600          * checks ensure "tv_usec" is within its allowed range:
 601          */
 602
 603         /* check for tv_usec underflow */
 604         if (__predict_false(tv->tv_usec < 0)) {
 605                 tv->tv_sec += tv->tv_usec / 1000000;
 606                 tv->tv_usec = tv->tv_usec % 1000000;
 607                 /* convert tv_usec to a positive value */
 608                 if (__predict_true(tv->tv_usec < 0)) {
 609                         tv->tv_usec += 1000000;
 610                         tv->tv_sec -= 1;
 611                 }
 612         /* check for tv_usec overflow */
 613         } else if (__predict_false(tv->tv_usec >= 1000000)) {
 614                 tv->tv_sec += tv->tv_usec / 1000000;
 615                 tv->tv_usec = tv->tv_usec % 1000000;
 616         }
 617
 618         /* check for tv_sec underflow */
 619         if (__predict_false(tv->tv_sec < 0))
 620                 return (1);
 621         /* check for tv_sec overflow (including room for the tv_usec part) */
 622         else if (__predict_false(tv->tv_sec >= tick_seconds_max))
 623                 return (INT_MAX);
 624
 625         /* cast to "int" to avoid platform differences */
 626         retval = TIME_TO_TICKS((int)tv->tv_sec, (int)tv->tv_usec, hz);
 627
 628         /* add one additional tick */
 629         return (retval + 1);
 630 }
 631
 632 /*
 633  * Start profiling on a process.
 634  *
 635  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 636  * keeps the profile clock running constantly.
 637  */
 638 void
 639 startprofclock(struct proc *p)
 640 {
 641
 642         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 643         if (p->p_flag & P_STOPPROF)
 644                 return;
 645         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 646                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 647                 mtx_lock(&time_lock);
 648                 if (++profprocs == 1)
 649                         cpu_startprofclock();
 650                 mtx_unlock(&time_lock);
 651         }
 652 }
 653
 654 /*
 655  * Stop profiling on a process.
 656  */
 657 void
 658 stopprofclock(struct proc *p)
 659 {
 660
 661         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 662         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 663                 if (p->p_profthreads != 0) {
 664                         while (p->p_profthreads != 0) {
 665                                 p->p_flag |= P_STOPPROF;
 666                                 msleep(&p->p_profthreads, &p->p_mtx, PPAUSE,
 667                                     "stopprof", 0);
 668                         }
 669                 }
 670                 if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0)
 671                         return;
 672                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 673                 mtx_lock(&time_lock);
 674                 if (--profprocs == 0)
 675                         cpu_stopprofclock();
 676                 mtx_unlock(&time_lock);
 677         }
 678 }
 679
 680 /*
 681  * Statistics clock.  Updates rusage information and calls the scheduler
 682  * to adjust priorities of the active thread.
 683  *
 684  * This should be called by all active processors.
 685  */
 686 void
 687 statclock(int cnt, int usermode)
 688 {
 689         struct rusage *ru;
 690         struct vmspace *vm;
 691         struct thread *td;
 692         struct proc *p;
 693         long rss;
 694         long *cp_time;
 695         uint64_t runtime, new_switchtime;
 696
 697         td = curthread;
 698         p = td->td_proc;
 699
 700         cp_time = (long *)PCPU_PTR(cp_time);
 701         if (usermode) {
 702                 /*
 703                  * Charge the time as appropriate.
 704                  */
 705                 td->td_uticks += cnt;
 706                 if (p->p_nice > NZERO)
 707                         cp_time[CP_NICE] += cnt;
 708                 else
 709                         cp_time[CP_USER] += cnt;
 710         } else {
 711                 /*
 712                  * Came from kernel mode, so we were:
 713                  * - handling an interrupt,
 714                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 715                  *   user process, or
 716                  * - spinning in the idle loop.
 717                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 718                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 719                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 720                  * so that we know how much of its real time was spent
 721                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 722                  */
 723                 if ((td->td_pflags & TDP_ITHREAD) ||
 724                     td->td_intr_nesting_level >= 2) {
 725                         td->td_iticks += cnt;
 726                         cp_time[CP_INTR] += cnt;
 727                 } else {
 728                         td->td_pticks += cnt;
 729                         td->td_sticks += cnt;
 730                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td))
 731                                 cp_time[CP_SYS] += cnt;
 732                         else
 733                                 cp_time[CP_IDLE] += cnt;
 734                 }
 735         }
 736
 737         /* Update resource usage integrals and maximums. */
 738         MPASS(p->p_vmspace != NULL);
 739         vm = p->p_vmspace;
 740         ru = &td->td_ru;
 741         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize) * cnt;
 742         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize) * cnt;
 743         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize) * cnt;
 744         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 745         if (ru->ru_maxrss < rss)
 746                 ru->ru_maxrss = rss;
 747         KTR_POINT2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "statclock",
 748             "prio:%d", td->td_priority, "stathz:%d", (stathz)?stathz:hz);
 749         SDT_PROBE2(sched, , , tick, td, td->td_proc);
 750         thread_lock_flags(td, MTX_QUIET);
 751
 752         /*
 753          * Compute the amount of time during which the current
 754          * thread was running, and add that to its total so far.
 755          */
 756         new_switchtime = cpu_ticks();
 757         runtime = new_switchtime - PCPU_GET(switchtime);
 758         td->td_runtime += runtime;
 759         td->td_incruntime += runtime;
 760         PCPU_SET(switchtime, new_switchtime);
 761
 762         sched_clock(td, cnt);
 763         thread_unlock(td);
 764 #ifdef HWPMC_HOOKS
 765         if (td->td_intr_frame != NULL)
 766                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, stat, td->td_intr_frame);
 767 #endif
 768 }
 769
 770 void
 771 profclock(int cnt, int usermode, uintfptr_t pc)
 772 {
 773         struct thread *td;
 774
 775         td = curthread;
 776         if (usermode) {
 777                 /*
 778                  * Came from user mode; CPU was in user state.
 779                  * If this process is being profiled, record the tick.
 780                  * if there is no related user location yet, don't
 781                  * bother trying to count it.
 782                  */
 783                 if (td->td_proc->p_flag & P_PROFIL)
 784                         addupc_intr(td, pc, cnt);
 785         }
 786 #ifdef HWPMC_HOOKS
 787         if (td->td_intr_frame != NULL)
 788                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, prof, td->td_intr_frame);
 789 #endif
 790 }
 791
 792 /*
 793  * Return information about system clocks.
 794  */
 795 static int
 796 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 797 {
 798         struct clockinfo clkinfo;
 799         /*
 800          * Construct clockinfo structure.
 801          */
 802         bzero(&clkinfo, sizeof(clkinfo));
 803         clkinfo.hz = hz;
 804         clkinfo.tick = tick;
 805         clkinfo.profhz = profhz;
 806         clkinfo.stathz = stathz ? stathz : hz;
 807         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 808 }
 809
 810 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate,
 811         CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 812         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo",
 813         "Rate and period of various kernel clocks");
 814
 815 static void
 816 watchdog_config(void *unused __unused, u_int cmd, int *error)
 817 {
 818         u_int u;
 819
 820         u = cmd & WD_INTERVAL;
 821         if (u >= WD_TO_1SEC) {
 822                 watchdog_ticks = (1 << (u - WD_TO_1SEC)) * hz;
 823                 watchdog_enabled = 1;
 824                 *error = 0;
 825         } else {
 826                 watchdog_enabled = 0;
 827         }
 828 }
 829
 830 /*
 831  * Handle a watchdog timeout by dropping to DDB or panicking.
 832  */
 833 static void
 834 watchdog_fire(void)
 835 {
 836
 837 #if defined(KDB) && !defined(KDB_UNATTENDED)
 838         kdb_backtrace();
 839         kdb_enter(KDB_WHY_WATCHDOG, "watchdog timeout");
 840 #else
 841         panic("watchdog timeout");
 842 #endif
 843 }