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/gtaskqueue.h>
  53 #include <sys/kdb.h>
  54 #include <sys/kernel.h>
  55 #include <sys/kthread.h>
  56 #include <sys/ktr.h>
  57 #include <sys/lock.h>
  58 #include <sys/mutex.h>
  59 #include <sys/proc.h>
  60 #include <sys/resource.h>
  61 #include <sys/resourcevar.h>
  62 #include <sys/sched.h>
  63 #include <sys/sdt.h>
  64 #include <sys/signalvar.h>
  65 #include <sys/sleepqueue.h>
  66 #include <sys/smp.h>
  67 #include <vm/vm.h>
  68 #include <vm/pmap.h>
  69 #include <vm/vm_map.h>
  70 #include <sys/sysctl.h>
  71 #include <sys/bus.h>
  72 #include <sys/interrupt.h>
  73 #include <sys/limits.h>
  74 #include <sys/timetc.h>
  75
  76 #ifdef GPROF
  77 #include <sys/gmon.h>
  78 #endif
  79
  80 #ifdef HWPMC_HOOKS
  81 #include <sys/pmckern.h>
  82 PMC_SOFT_DEFINE( , , clock, hard);
  83 PMC_SOFT_DEFINE( , , clock, stat);
  84 PMC_SOFT_DEFINE_EX( , , clock, prof, \
  85     cpu_startprofclock, cpu_stopprofclock);
  86 #endif
  87
  88 #ifdef DEVICE_POLLING
  89 extern void hardclock_device_poll(void);
  90 #endif /* DEVICE_POLLING */
  91
  92 static void initclocks(void *dummy);
  93 SYSINIT(clocks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL);
  94
  95 /* Spin-lock protecting profiling statistics. */
  96 static struct mtx time_lock;
  97
  98 SDT_PROVIDER_DECLARE(sched);
  99 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , tick, "struct thread *", "struct proc *");
 100
 101 static int
 102 sysctl_kern_cp_time(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 103 {
 104         int error;
 105         long cp_time[CPUSTATES];
 106 #ifdef SCTL_MASK32
 107         int i;
 108         unsigned int cp_time32[CPUSTATES];
 109 #endif
 110
 111         read_cpu_time(cp_time);
 112 #ifdef SCTL_MASK32
 113         if (req->flags & SCTL_MASK32) {
 114                 if (!req->oldptr)
 115                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time32));
 116                 for (i = 0; i < CPUSTATES; i++)
 117                         cp_time32[i] = (unsigned int)cp_time[i];
 118                 error = SYSCTL_OUT(req, cp_time32, sizeof(cp_time32));
 119         } else
 120 #endif
 121         {
 122                 if (!req->oldptr)
 123                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time));
 124                 error = SYSCTL_OUT(req, cp_time, sizeof(cp_time));
 125         }
 126         return error;
 127 }
 128
 129 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_time, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 130     0,0, sysctl_kern_cp_time, "LU", "CPU time statistics");
 131
 132 static long empty[CPUSTATES];
 133
 134 static int
 135 sysctl_kern_cp_times(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 136 {
 137         struct pcpu *pcpu;
 138         int error;
 139         int c;
 140         long *cp_time;
 141 #ifdef SCTL_MASK32
 142         unsigned int cp_time32[CPUSTATES];
 143         int i;
 144 #endif
 145
 146         if (!req->oldptr) {
 147 #ifdef SCTL_MASK32
 148                 if (req->flags & SCTL_MASK32)
 149                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time32) * (mp_maxid + 1));
 150                 else
 151 #endif
 152                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(long) * CPUSTATES * (mp_maxid + 1));
 153         }
 154         for (error = 0, c = 0; error == 0 && c <= mp_maxid; c++) {
 155                 if (!CPU_ABSENT(c)) {
 156                         pcpu = pcpu_find(c);
 157                         cp_time = pcpu->pc_cp_time;
 158                 } else {
 159                         cp_time = empty;
 160                 }
 161 #ifdef SCTL_MASK32
 162                 if (req->flags & SCTL_MASK32) {
 163                         for (i = 0; i < CPUSTATES; i++)
 164                                 cp_time32[i] = (unsigned int)cp_time[i];
 165                         error = SYSCTL_OUT(req, cp_time32, sizeof(cp_time32));
 166                 } else
 167 #endif
 168                         error = SYSCTL_OUT(req, cp_time, sizeof(long) * CPUSTATES);
 169         }
 170         return error;
 171 }
 172
 173 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_times, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 174     0,0, sysctl_kern_cp_times, "LU", "per-CPU time statistics");
 175
 176 #ifdef DEADLKRES
 177 static const char *blessed[] = {
 178         "getblk",
 179         "so_snd_sx",
 180         "so_rcv_sx",
 181         NULL
 182 };
 183 static int slptime_threshold = 1800;
 184 static int blktime_threshold = 900;
 185 static int sleepfreq = 3;
 186
 187 static void
 188 deadlres_td_on_lock(struct proc *p, struct thread *td, int blkticks)
 189 {
 190         int tticks;
 191
 192         sx_assert(&allproc_lock, SX_LOCKED);
 193         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 194         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 195         /*
 196          * The thread should be blocked on a turnstile, simply check
 197          * if the turnstile channel is in good state.
 198          */
 199         MPASS(td->td_blocked != NULL);
 200
 201         tticks = ticks - td->td_blktick;
 202         if (tticks > blkticks)
 203                 /*
 204                  * Accordingly with provided thresholds, this thread is stuck
 205                  * for too long on a turnstile.
 206                  */
 207                 panic("%s: possible deadlock detected for %p, "
 208                     "blocked for %d ticks\n", __func__, td, tticks);
 209 }
 210
 211 static void
 212 deadlres_td_sleep_q(struct proc *p, struct thread *td, int slpticks)
 213 {
 214         void *wchan;
 215         int i, slptype, tticks;
 216
 217         sx_assert(&allproc_lock, SX_LOCKED);
 218         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 219         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 220         /*
 221          * Check if the thread is sleeping on a lock, otherwise skip the check.
 222          * Drop the thread lock in order to avoid a LOR with the sleepqueue
 223          * spinlock.
 224          */
 225         wchan = td->td_wchan;
 226         tticks = ticks - td->td_slptick;
 227         slptype = sleepq_type(wchan);
 228         if ((slptype == SLEEPQ_SX || slptype == SLEEPQ_LK) &&
 229             tticks > slpticks) {
 230
 231                 /*
 232                  * Accordingly with provided thresholds, this thread is stuck
 233                  * for too long on a sleepqueue.
 234                  * However, being on a sleepqueue, we might still check for the
 235                  * blessed list.
 236                  */
 237                 for (i = 0; blessed[i] != NULL; i++)
 238                         if (!strcmp(blessed[i], td->td_wmesg))
 239                                 return;
 240
 241                 panic("%s: possible deadlock detected for %p, "
 242                     "blocked for %d ticks\n", __func__, td, tticks);
 243         }
 244 }
 245
 246 static void
 247 deadlkres(void)
 248 {
 249         struct proc *p;
 250         struct thread *td;
 251         int blkticks, slpticks, tryl;
 252
 253         tryl = 0;
 254         for (;;) {
 255                 blkticks = blktime_threshold * hz;
 256                 slpticks = slptime_threshold * hz;
 257
 258                 /*
 259                  * Avoid to sleep on the sx_lock in order to avoid a
 260                  * possible priority inversion problem leading to
 261                  * starvation.
 262                  * If the lock can't be held after 100 tries, panic.
 263                  */
 264                 if (!sx_try_slock(&allproc_lock)) {
 265                         if (tryl > 100)
 266                                 panic("%s: possible deadlock detected "
 267                                     "on allproc_lock\n", __func__);
 268                         tryl++;
 269                         pause("allproc", sleepfreq * hz);
 270                         continue;
 271                 }
 272                 tryl = 0;
 273                 FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 274                         PROC_LOCK(p);
 275                         if (p->p_state == PRS_NEW) {
 276                                 PROC_UNLOCK(p);
 277                                 continue;
 278                         }
 279                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 280                                 thread_lock(td);
 281                                 if (TD_ON_LOCK(td))
 282                                         deadlres_td_on_lock(p, td,
 283                                             blkticks);
 284                                 else if (TD_IS_SLEEPING(td) &&
 285                                     TD_ON_SLEEPQ(td))
 286                                         deadlres_td_sleep_q(p, td,
 287                                             slpticks);
 288                                 thread_unlock(td);
 289                         }
 290                         PROC_UNLOCK(p);
 291                 }
 292                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 293
 294                 /* Sleep for sleepfreq seconds. */
 295                 pause("-", sleepfreq * hz);
 296         }
 297 }
 298
 299 static struct kthread_desc deadlkres_kd = {
 300         "deadlkres",
 301         deadlkres,
 302         (struct thread **)NULL
 303 };
 304
 305 SYSINIT(deadlkres, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_ANY, kthread_start, &deadlkres_kd);
 306
 307 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, deadlkres, CTLFLAG_RW, 0,
 308     "Deadlock resolver");
 309 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, slptime_threshold, CTLFLAG_RW,
 310     &slptime_threshold, 0,
 311     "Number of seconds within is valid to sleep on a sleepqueue");
 312 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, blktime_threshold, CTLFLAG_RW,
 313     &blktime_threshold, 0,
 314     "Number of seconds within is valid to block on a turnstile");
 315 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, sleepfreq, CTLFLAG_RW, &sleepfreq, 0,
 316     "Number of seconds between any deadlock resolver thread run");
 317 #endif  /* DEADLKRES */
 318
 319 void
 320 read_cpu_time(long *cp_time)
 321 {
 322         struct pcpu *pc;
 323         int i, j;
 324
 325         /* Sum up global cp_time[]. */
 326         bzero(cp_time, sizeof(long) * CPUSTATES);
 327         CPU_FOREACH(i) {
 328                 pc = pcpu_find(i);
 329                 for (j = 0; j < CPUSTATES; j++)
 330                         cp_time[j] += pc->pc_cp_time[j];
 331         }
 332 }
 333
 334 #include <sys/watchdog.h>
 335
 336 static int watchdog_ticks;
 337 static int watchdog_enabled;
 338 static void watchdog_fire(void);
 339 static void watchdog_config(void *, u_int, int *);
 340
 341 static void
 342 watchdog_attach(void)
 343 {
 344         EVENTHANDLER_REGISTER(watchdog_list, watchdog_config, NULL, 0);
 345 }
 346
 347 /*
 348  * Clock handling routines.
 349  *
 350  * This code is written to operate with two timers that run independently of
 351  * each other.
 352  *
 353  * The main timer, running hz times per second, is used to trigger interval
 354  * timers, timeouts and rescheduling as needed.
 355  *
 356  * The second timer handles kernel and user profiling,
 357  * and does resource use estimation.  If the second timer is programmable,
 358  * it is randomized to avoid aliasing between the two clocks.  For example,
 359  * the randomization prevents an adversary from always giving up the cpu
 360  * just before its quantum expires.  Otherwise, it would never accumulate
 361  * cpu ticks.  The mean frequency of the second timer is stathz.
 362  *
 363  * If no second timer exists, stathz will be zero; in this case we drive
 364  * profiling and statistics off the main clock.  This WILL NOT be accurate;
 365  * do not do it unless absolutely necessary.
 366  *
 367  * The statistics clock may (or may not) be run at a higher rate while
 368  * profiling.  This profile clock runs at profhz.  We require that profhz
 369  * be an integral multiple of stathz.
 370  *
 371  * If the statistics clock is running fast, it must be divided by the ratio
 372  * profhz/stathz for statistics.  (For profiling, every tick counts.)
 373  *
 374  * Time-of-day is maintained using a "timecounter", which may or may
 375  * not be related to the hardware generating the above mentioned
 376  * interrupts.
 377  */
 378
 379 int     stathz;
 380 int     profhz;
 381 int     profprocs;
 382 volatile int    ticks;
 383 int     psratio;
 384
 385 DPCPU_DEFINE_STATIC(int, pcputicks);    /* Per-CPU version of ticks. */
 386 #ifdef DEVICE_POLLING
 387 static int devpoll_run = 0;
 388 #endif
 389
 390 /*
 391  * Initialize clock frequencies and start both clocks running.
 392  */
 393 /* ARGSUSED*/
 394 static void
 395 initclocks(void *dummy)
 396 {
 397         int i;
 398
 399         /*
 400          * Set divisors to 1 (normal case) and let the machine-specific
 401          * code do its bit.
 402          */
 403         mtx_init(&time_lock, "time lock", NULL, MTX_DEF);
 404         cpu_initclocks();
 405
 406         /*
 407          * Compute profhz/stathz, and fix profhz if needed.
 408          */
 409         i = stathz ? stathz : hz;
 410         if (profhz == 0)
 411                 profhz = i;
 412         psratio = profhz / i;
 413
 414 #ifdef SW_WATCHDOG
 415         /* Enable hardclock watchdog now, even if a hardware watchdog exists. */
 416         watchdog_attach();
 417 #else
 418         /* Volunteer to run a software watchdog. */
 419         if (wdog_software_attach == NULL)
 420                 wdog_software_attach = watchdog_attach;
 421 #endif
 422 }
 423
 424 /*
 425  * Each time the real-time timer fires, this function is called on all CPUs.
 426  * Note that hardclock() calls hardclock_cpu() for the boot CPU, so only
 427  * the other CPUs in the system need to call this function.
 428  */
 429 void
 430 hardclock_cpu(int usermode)
 431 {
 432         struct pstats *pstats;
 433         struct thread *td = curthread;
 434         struct proc *p = td->td_proc;
 435         int flags;
 436
 437         /*
 438          * Run current process's virtual and profile time, as needed.
 439          */
 440         pstats = p->p_stats;
 441         flags = 0;
 442         if (usermode &&
 443             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value)) {
 444                 PROC_ITIMLOCK(p);
 445                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0)
 446                         flags |= TDF_ALRMPEND | TDF_ASTPENDING;
 447                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 448         }
 449         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)) {
 450                 PROC_ITIMLOCK(p);
 451                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0)
 452                         flags |= TDF_PROFPEND | TDF_ASTPENDING;
 453                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 454         }
 455         thread_lock(td);
 456         td->td_flags |= flags;
 457         thread_unlock(td);
 458
 459 #ifdef HWPMC_HOOKS
 460         if (PMC_CPU_HAS_SAMPLES(PCPU_GET(cpuid)))
 461                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(curthread, PMC_FN_DO_SAMPLES, NULL);
 462         if (td->td_intr_frame != NULL)
 463                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, hard, td->td_intr_frame);
 464 #endif
 465         callout_process(sbinuptime());
 466         if (__predict_false(DPCPU_GET(epoch_cb_count)))
 467                 GROUPTASK_ENQUEUE(DPCPU_PTR(epoch_cb_task));
 468 }
 469
 470 /*
 471  * The real-time timer, interrupting hz times per second.
 472  */
 473 void
 474 hardclock(int usermode, uintfptr_t pc)
 475 {
 476
 477         atomic_add_int(&ticks, 1);
 478         hardclock_cpu(usermode);
 479         tc_ticktock(1);
 480         cpu_tick_calibration();
 481         /*
 482          * If no separate statistics clock is available, run it from here.
 483          *
 484          * XXX: this only works for UP
 485          */
 486         if (stathz == 0) {
 487                 profclock(usermode, pc);
 488                 statclock(usermode);
 489         }
 490 #ifdef DEVICE_POLLING
 491         hardclock_device_poll();        /* this is very short and quick */
 492 #endif /* DEVICE_POLLING */
 493         if (watchdog_enabled > 0 && --watchdog_ticks <= 0)
 494                 watchdog_fire();
 495 }
 496
 497 void
 498 hardclock_cnt(int cnt, int usermode)
 499 {
 500         struct pstats *pstats;
 501         struct thread *td = curthread;
 502         struct proc *p = td->td_proc;
 503         int *t = DPCPU_PTR(pcputicks);
 504         int flags, global, newticks;
 505         int i;
 506
 507         /*
 508          * Update per-CPU and possibly global ticks values.
 509          */
 510         *t += cnt;
 511         do {
 512                 global = ticks;
 513                 newticks = *t - global;
 514                 if (newticks <= 0) {
 515                         if (newticks < -1)
 516                                 *t = global - 1;
 517                         newticks = 0;
 518                         break;
 519                 }
 520         } while (!atomic_cmpset_int(&ticks, global, *t));
 521
 522         /*
 523          * Run current process's virtual and profile time, as needed.
 524          */
 525         pstats = p->p_stats;
 526         flags = 0;
 527         if (usermode &&
 528             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value)) {
 529                 PROC_ITIMLOCK(p);
 530                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL],
 531                     tick * cnt) == 0)
 532                         flags |= TDF_ALRMPEND | TDF_ASTPENDING;
 533                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 534         }
 535         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)) {
 536                 PROC_ITIMLOCK(p);
 537                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF],
 538                     tick * cnt) == 0)
 539                         flags |= TDF_PROFPEND | TDF_ASTPENDING;
 540                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 541         }
 542         if (flags != 0) {
 543                 thread_lock(td);
 544                 td->td_flags |= flags;
 545                 thread_unlock(td);
 546         }
 547
 548 #ifdef  HWPMC_HOOKS
 549         if (PMC_CPU_HAS_SAMPLES(PCPU_GET(cpuid)))
 550                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(curthread, PMC_FN_DO_SAMPLES, NULL);
 551         if (td->td_intr_frame != NULL)
 552                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, hard, td->td_intr_frame);
 553 #endif
 554         /* We are in charge to handle this tick duty. */
 555         if (newticks > 0) {
 556                 tc_ticktock(newticks);
 557 #ifdef DEVICE_POLLING
 558                 /* Dangerous and no need to call these things concurrently. */
 559                 if (atomic_cmpset_acq_int(&devpoll_run, 0, 1)) {
 560                         /* This is very short and quick. */
 561                         hardclock_device_poll();
 562                         atomic_store_rel_int(&devpoll_run, 0);
 563                 }
 564 #endif /* DEVICE_POLLING */
 565                 if (watchdog_enabled > 0) {
 566                         i = atomic_fetchadd_int(&watchdog_ticks, -newticks);
 567                         if (i > 0 && i <= newticks)
 568                                 watchdog_fire();
 569                 }
 570         }
 571         if (curcpu == CPU_FIRST())
 572                 cpu_tick_calibration();
 573         if (__predict_false(DPCPU_GET(epoch_cb_count)))
 574                 GROUPTASK_ENQUEUE(DPCPU_PTR(epoch_cb_task));
 575 }
 576
 577 void
 578 hardclock_sync(int cpu)
 579 {
 580         int *t;
 581         KASSERT(!CPU_ABSENT(cpu), ("Absent CPU %d", cpu));
 582         t = DPCPU_ID_PTR(cpu, pcputicks);
 583
 584         *t = ticks;
 585 }
 586
 587 /*
 588  * Compute number of ticks in the specified amount of time.
 589  */
 590 int
 591 tvtohz(struct timeval *tv)
 592 {
 593         unsigned long ticks;
 594         long sec, usec;
 595
 596         /*
 597          * If the number of usecs in the whole seconds part of the time
 598          * difference fits in a long, then the total number of usecs will
 599          * fit in an unsigned long.  Compute the total and convert it to
 600          * ticks, rounding up and adding 1 to allow for the current tick
 601          * to expire.  Rounding also depends on unsigned long arithmetic
 602          * to avoid overflow.
 603          *
 604          * Otherwise, if the number of ticks in the whole seconds part of
 605          * the time difference fits in a long, then convert the parts to
 606          * ticks separately and add, using similar rounding methods and
 607          * overflow avoidance.  This method would work in the previous
 608          * case but it is slightly slower and assumes that hz is integral.
 609          *
 610          * Otherwise, round the time difference down to the maximum
 611          * representable value.
 612          *
 613          * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 614          * 10ms ticks is 248 days.
 615          */
 616         sec = tv->tv_sec;
 617         usec = tv->tv_usec;
 618         if (usec < 0) {
 619                 sec--;
 620                 usec += 1000000;
 621         }
 622         if (sec < 0) {
 623 #ifdef DIAGNOSTIC
 624                 if (usec > 0) {
 625                         sec++;
 626                         usec -= 1000000;
 627                 }
 628                 printf("tvotohz: negative time difference %ld sec %ld usec\n",
 629                        sec, usec);
 630 #endif
 631                 ticks = 1;
 632         } else if (sec <= LONG_MAX / 1000000)
 633                 ticks = howmany(sec * 1000000 + (unsigned long)usec, tick) + 1;
 634         else if (sec <= LONG_MAX / hz)
 635                 ticks = sec * hz
 636                         + howmany((unsigned long)usec, tick) + 1;
 637         else
 638                 ticks = LONG_MAX;
 639         if (ticks > INT_MAX)
 640                 ticks = INT_MAX;
 641         return ((int)ticks);
 642 }
 643
 644 /*
 645  * Start profiling on a process.
 646  *
 647  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 648  * keeps the profile clock running constantly.
 649  */
 650 void
 651 startprofclock(struct proc *p)
 652 {
 653
 654         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 655         if (p->p_flag & P_STOPPROF)
 656                 return;
 657         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 658                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 659                 mtx_lock(&time_lock);
 660                 if (++profprocs == 1)
 661                         cpu_startprofclock();
 662                 mtx_unlock(&time_lock);
 663         }
 664 }
 665
 666 /*
 667  * Stop profiling on a process.
 668  */
 669 void
 670 stopprofclock(struct proc *p)
 671 {
 672
 673         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 674         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 675                 if (p->p_profthreads != 0) {
 676                         while (p->p_profthreads != 0) {
 677                                 p->p_flag |= P_STOPPROF;
 678                                 msleep(&p->p_profthreads, &p->p_mtx, PPAUSE,
 679                                     "stopprof", 0);
 680                         }
 681                 }
 682                 if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0)
 683                         return;
 684                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 685                 mtx_lock(&time_lock);
 686                 if (--profprocs == 0)
 687                         cpu_stopprofclock();
 688                 mtx_unlock(&time_lock);
 689         }
 690 }
 691
 692 /*
 693  * Statistics clock.  Updates rusage information and calls the scheduler
 694  * to adjust priorities of the active thread.
 695  *
 696  * This should be called by all active processors.
 697  */
 698 void
 699 statclock(int usermode)
 700 {
 701
 702         statclock_cnt(1, usermode);
 703 }
 704
 705 void
 706 statclock_cnt(int cnt, int usermode)
 707 {
 708         struct rusage *ru;
 709         struct vmspace *vm;
 710         struct thread *td;
 711         struct proc *p;
 712         long rss;
 713         long *cp_time;
 714
 715         td = curthread;
 716         p = td->td_proc;
 717
 718         cp_time = (long *)PCPU_PTR(cp_time);
 719         if (usermode) {
 720                 /*
 721                  * Charge the time as appropriate.
 722                  */
 723                 td->td_uticks += cnt;
 724                 if (p->p_nice > NZERO)
 725                         cp_time[CP_NICE] += cnt;
 726                 else
 727                         cp_time[CP_USER] += cnt;
 728         } else {
 729                 /*
 730                  * Came from kernel mode, so we were:
 731                  * - handling an interrupt,
 732                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 733                  *   user process, or
 734                  * - spinning in the idle loop.
 735                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 736                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 737                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 738                  * so that we know how much of its real time was spent
 739                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 740                  */
 741                 if ((td->td_pflags & TDP_ITHREAD) ||
 742                     td->td_intr_nesting_level >= 2) {
 743                         td->td_iticks += cnt;
 744                         cp_time[CP_INTR] += cnt;
 745                 } else {
 746                         td->td_pticks += cnt;
 747                         td->td_sticks += cnt;
 748                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td))
 749                                 cp_time[CP_SYS] += cnt;
 750                         else
 751                                 cp_time[CP_IDLE] += cnt;
 752                 }
 753         }
 754
 755         /* Update resource usage integrals and maximums. */
 756         MPASS(p->p_vmspace != NULL);
 757         vm = p->p_vmspace;
 758         ru = &td->td_ru;
 759         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize) * cnt;
 760         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize) * cnt;
 761         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize) * cnt;
 762         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 763         if (ru->ru_maxrss < rss)
 764                 ru->ru_maxrss = rss;
 765         KTR_POINT2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "statclock",
 766             "prio:%d", td->td_priority, "stathz:%d", (stathz)?stathz:hz);
 767         SDT_PROBE2(sched, , , tick, td, td->td_proc);
 768         thread_lock_flags(td, MTX_QUIET);
 769         for ( ; cnt > 0; cnt--)
 770                 sched_clock(td);
 771         thread_unlock(td);
 772 #ifdef HWPMC_HOOKS
 773         if (td->td_intr_frame != NULL)
 774                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, stat, td->td_intr_frame);
 775 #endif
 776 }
 777
 778 void
 779 profclock(int usermode, uintfptr_t pc)
 780 {
 781
 782         profclock_cnt(1, usermode, pc);
 783 }
 784
 785 void
 786 profclock_cnt(int cnt, int usermode, uintfptr_t pc)
 787 {
 788         struct thread *td;
 789 #ifdef GPROF
 790         struct gmonparam *g;
 791         uintfptr_t i;
 792 #endif
 793
 794         td = curthread;
 795         if (usermode) {
 796                 /*
 797                  * Came from user mode; CPU was in user state.
 798                  * If this process is being profiled, record the tick.
 799                  * if there is no related user location yet, don't
 800                  * bother trying to count it.
 801                  */
 802                 if (td->td_proc->p_flag & P_PROFIL)
 803                         addupc_intr(td, pc, cnt);
 804         }
 805 #ifdef GPROF
 806         else {
 807                 /*
 808                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 809                  */
 810                 g = &_gmonparam;
 811                 if (g->state == GMON_PROF_ON && pc >= g->lowpc) {
 812                         i = PC_TO_I(g, pc);
 813                         if (i < g->textsize) {
 814                                 KCOUNT(g, i) += cnt;
 815                         }
 816                 }
 817         }
 818 #endif
 819 #ifdef HWPMC_HOOKS
 820         if (td->td_intr_frame != NULL)
 821                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, prof, td->td_intr_frame);
 822 #endif
 823 }
 824
 825 /*
 826  * Return information about system clocks.
 827  */
 828 static int
 829 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 830 {
 831         struct clockinfo clkinfo;
 832         /*
 833          * Construct clockinfo structure.
 834          */
 835         bzero(&clkinfo, sizeof(clkinfo));
 836         clkinfo.hz = hz;
 837         clkinfo.tick = tick;
 838         clkinfo.profhz = profhz;
 839         clkinfo.stathz = stathz ? stathz : hz;
 840         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 841 }
 842
 843 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate,
 844         CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 845         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo",
 846         "Rate and period of various kernel clocks");
 847
 848 static void
 849 watchdog_config(void *unused __unused, u_int cmd, int *error)
 850 {
 851         u_int u;
 852
 853         u = cmd & WD_INTERVAL;
 854         if (u >= WD_TO_1SEC) {
 855                 watchdog_ticks = (1 << (u - WD_TO_1SEC)) * hz;
 856                 watchdog_enabled = 1;
 857                 *error = 0;
 858         } else {
 859                 watchdog_enabled = 0;
 860         }
 861 }
 862
 863 /*
 864  * Handle a watchdog timeout by dumping interrupt information and
 865  * then either dropping to DDB or panicking.
 866  */
 867 static void
 868 watchdog_fire(void)
 869 {
 870         int nintr;
 871         uint64_t inttotal;
 872         u_long *curintr;
 873         char *curname;
 874
 875         curintr = intrcnt;
 876         curname = intrnames;
 877         inttotal = 0;
 878         nintr = sintrcnt / sizeof(u_long);
 879
 880         printf("interrupt                   total\n");
 881         while (--nintr >= 0) {
 882                 if (*curintr)
 883                         printf("%-12s %20lu\n", curname, *curintr);
 884                 curname += strlen(curname) + 1;
 885                 inttotal += *curintr++;
 886         }
 887         printf("Total        %20ju\n", (uintmax_t)inttotal);
 888
 889 #if defined(KDB) && !defined(KDB_UNATTENDED)
 890         kdb_backtrace();
 891         kdb_enter(KDB_WHY_WATCHDOG, "watchdog timeout");
 892 #else
 893         panic("watchdog timeout");
 894 #endif
 895 }