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/kdb.h>
  52 #include <sys/kernel.h>
  53 #include <sys/kthread.h>
  54 #include <sys/ktr.h>
  55 #include <sys/lock.h>
  56 #include <sys/mutex.h>
  57 #include <sys/proc.h>
  58 #include <sys/resource.h>
  59 #include <sys/resourcevar.h>
  60 #include <sys/sched.h>
  61 #include <sys/sdt.h>
  62 #include <sys/signalvar.h>
  63 #include <sys/sleepqueue.h>
  64 #include <sys/smp.h>
  65 #include <vm/vm.h>
  66 #include <vm/pmap.h>
  67 #include <vm/vm_map.h>
  68 #include <sys/sysctl.h>
  69 #include <sys/bus.h>
  70 #include <sys/interrupt.h>
  71 #include <sys/limits.h>
  72 #include <sys/timetc.h>
  73
  74 #ifdef GPROF
  75 #include <sys/gmon.h>
  76 #endif
  77
  78 #ifdef HWPMC_HOOKS
  79 #include <sys/pmckern.h>
  80 PMC_SOFT_DEFINE( , , clock, hard);
  81 PMC_SOFT_DEFINE( , , clock, stat);
  82 PMC_SOFT_DEFINE_EX( , , clock, prof, \
  83     cpu_startprofclock, cpu_stopprofclock);
  84 #endif
  85
  86 #ifdef DEVICE_POLLING
  87 extern void hardclock_device_poll(void);
  88 #endif /* DEVICE_POLLING */
  89
  90 static void initclocks(void *dummy);
  91 SYSINIT(clocks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL);
  92
  93 /* Spin-lock protecting profiling statistics. */
  94 static struct mtx time_lock;
  95
  96 SDT_PROVIDER_DECLARE(sched);
  97 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , tick, "struct thread *", "struct proc *");
  98
  99 static int
 100 sysctl_kern_cp_time(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 101 {
 102         int error;
 103         long cp_time[CPUSTATES];
 104 #ifdef SCTL_MASK32
 105         int i;
 106         unsigned int cp_time32[CPUSTATES];
 107 #endif
 108
 109         read_cpu_time(cp_time);
 110 #ifdef SCTL_MASK32
 111         if (req->flags & SCTL_MASK32) {
 112                 if (!req->oldptr)
 113                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time32));
 114                 for (i = 0; i < CPUSTATES; i++)
 115                         cp_time32[i] = (unsigned int)cp_time[i];
 116                 error = SYSCTL_OUT(req, cp_time32, sizeof(cp_time32));
 117         } else
 118 #endif
 119         {
 120                 if (!req->oldptr)
 121                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time));
 122                 error = SYSCTL_OUT(req, cp_time, sizeof(cp_time));
 123         }
 124         return error;
 125 }
 126
 127 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_time, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 128     0,0, sysctl_kern_cp_time, "LU", "CPU time statistics");
 129
 130 static long empty[CPUSTATES];
 131
 132 static int
 133 sysctl_kern_cp_times(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 134 {
 135         struct pcpu *pcpu;
 136         int error;
 137         int c;
 138         long *cp_time;
 139 #ifdef SCTL_MASK32
 140         unsigned int cp_time32[CPUSTATES];
 141         int i;
 142 #endif
 143
 144         if (!req->oldptr) {
 145 #ifdef SCTL_MASK32
 146                 if (req->flags & SCTL_MASK32)
 147                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time32) * (mp_maxid + 1));
 148                 else
 149 #endif
 150                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(long) * CPUSTATES * (mp_maxid + 1));
 151         }
 152         for (error = 0, c = 0; error == 0 && c <= mp_maxid; c++) {
 153                 if (!CPU_ABSENT(c)) {
 154                         pcpu = pcpu_find(c);
 155                         cp_time = pcpu->pc_cp_time;
 156                 } else {
 157                         cp_time = empty;
 158                 }
 159 #ifdef SCTL_MASK32
 160                 if (req->flags & SCTL_MASK32) {
 161                         for (i = 0; i < CPUSTATES; i++)
 162                                 cp_time32[i] = (unsigned int)cp_time[i];
 163                         error = SYSCTL_OUT(req, cp_time32, sizeof(cp_time32));
 164                 } else
 165 #endif
 166                         error = SYSCTL_OUT(req, cp_time, sizeof(long) * CPUSTATES);
 167         }
 168         return error;
 169 }
 170
 171 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_times, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 172     0,0, sysctl_kern_cp_times, "LU", "per-CPU time statistics");
 173
 174 #ifdef DEADLKRES
 175 static const char *blessed[] = {
 176         "getblk",
 177         "so_snd_sx",
 178         "so_rcv_sx",
 179         NULL
 180 };
 181 static int slptime_threshold = 1800;
 182 static int blktime_threshold = 900;
 183 static int sleepfreq = 3;
 184
 185 static void
 186 deadlkres(void)
 187 {
 188         struct proc *p;
 189         struct thread *td;
 190         void *wchan;
 191         int blkticks, i, slpticks, slptype, tryl, tticks;
 192
 193         tryl = 0;
 194         for (;;) {
 195                 blkticks = blktime_threshold * hz;
 196                 slpticks = slptime_threshold * hz;
 197
 198                 /*
 199                  * Avoid to sleep on the sx_lock in order to avoid a possible
 200                  * priority inversion problem leading to starvation.
 201                  * If the lock can't be held after 100 tries, panic.
 202                  */
 203                 if (!sx_try_slock(&allproc_lock)) {
 204                         if (tryl > 100)
 205                 panic("%s: possible deadlock detected on allproc_lock\n",
 206                                     __func__);
 207                         tryl++;
 208                         pause("allproc", sleepfreq * hz);
 209                         continue;
 210                 }
 211                 tryl = 0;
 212                 FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 213                         PROC_LOCK(p);
 214                         if (p->p_state == PRS_NEW) {
 215                                 PROC_UNLOCK(p);
 216                                 continue;
 217                         }
 218                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 219
 220                                 thread_lock(td);
 221                                 if (TD_ON_LOCK(td)) {
 222
 223                                         /*
 224                                          * The thread should be blocked on a
 225                                          * turnstile, simply check if the
 226                                          * turnstile channel is in good state.
 227                                          */
 228                                         MPASS(td->td_blocked != NULL);
 229
 230                                         tticks = ticks - td->td_blktick;
 231                                         thread_unlock(td);
 232                                         if (tticks > blkticks) {
 233
 234                                                 /*
 235                                                  * Accordingly with provided
 236                                                  * thresholds, this thread is
 237                                                  * stuck for too long on a
 238                                                  * turnstile.
 239                                                  */
 240                                                 PROC_UNLOCK(p);
 241                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 242         panic("%s: possible deadlock detected for %p, blocked for %d ticks\n",
 243                                                     __func__, td, tticks);
 244                                         }
 245                                 } else if (TD_IS_SLEEPING(td) &&
 246                                     TD_ON_SLEEPQ(td)) {
 247
 248                                         /*
 249                                          * Check if the thread is sleeping on a
 250                                          * lock, otherwise skip the check.
 251                                          * Drop the thread lock in order to
 252                                          * avoid a LOR with the sleepqueue
 253                                          * spinlock.
 254                                          */
 255                                         wchan = td->td_wchan;
 256                                         tticks = ticks - td->td_slptick;
 257                                         thread_unlock(td);
 258                                         slptype = sleepq_type(wchan);
 259                                         if ((slptype == SLEEPQ_SX ||
 260                                             slptype == SLEEPQ_LK) &&
 261                                             tticks > slpticks) {
 262
 263                                                 /*
 264                                                  * Accordingly with provided
 265                                                  * thresholds, this thread is
 266                                                  * stuck for too long on a
 267                                                  * sleepqueue.
 268                                                  * However, being on a
 269                                                  * sleepqueue, we might still
 270                                                  * check for the blessed
 271                                                  * list.
 272                                                  */
 273                                                 tryl = 0;
 274                                                 for (i = 0; blessed[i] != NULL;
 275                                                     i++) {
 276                                                         if (!strcmp(blessed[i],
 277                                                             td->td_wmesg)) {
 278                                                                 tryl = 1;
 279                                                                 break;
 280                                                         }
 281                                                 }
 282                                                 if (tryl != 0) {
 283                                                         tryl = 0;
 284                                                         continue;
 285                                                 }
 286                                                 PROC_UNLOCK(p);
 287                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 288         panic("%s: possible deadlock detected for %p, blocked for %d ticks\n",
 289                                                     __func__, td, tticks);
 290                                         }
 291                                 } else
 292                                         thread_unlock(td);
 293                         }
 294                         PROC_UNLOCK(p);
 295                 }
 296                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 297
 298                 /* Sleep for sleepfreq seconds. */
 299                 pause("-", sleepfreq * hz);
 300         }
 301 }
 302
 303 static struct kthread_desc deadlkres_kd = {
 304         "deadlkres",
 305         deadlkres,
 306         (struct thread **)NULL
 307 };
 308
 309 SYSINIT(deadlkres, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_ANY, kthread_start, &deadlkres_kd);
 310
 311 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, deadlkres, CTLFLAG_RW, 0,
 312     "Deadlock resolver");
 313 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, slptime_threshold, CTLFLAG_RW,
 314     &slptime_threshold, 0,
 315     "Number of seconds within is valid to sleep on a sleepqueue");
 316 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, blktime_threshold, CTLFLAG_RW,
 317     &blktime_threshold, 0,
 318     "Number of seconds within is valid to block on a turnstile");
 319 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, sleepfreq, CTLFLAG_RW, &sleepfreq, 0,
 320     "Number of seconds between any deadlock resolver thread run");
 321 #endif  /* DEADLKRES */
 322
 323 void
 324 read_cpu_time(long *cp_time)
 325 {
 326         struct pcpu *pc;
 327         int i, j;
 328
 329         /* Sum up global cp_time[]. */
 330         bzero(cp_time, sizeof(long) * CPUSTATES);
 331         CPU_FOREACH(i) {
 332                 pc = pcpu_find(i);
 333                 for (j = 0; j < CPUSTATES; j++)
 334                         cp_time[j] += pc->pc_cp_time[j];
 335         }
 336 }
 337
 338 #include <sys/watchdog.h>
 339
 340 static int watchdog_ticks;
 341 static int watchdog_enabled;
 342 static void watchdog_fire(void);
 343 static void watchdog_config(void *, u_int, int *);
 344
 345 static void
 346 watchdog_attach(void)
 347 {
 348         EVENTHANDLER_REGISTER(watchdog_list, watchdog_config, NULL, 0);
 349 }
 350
 351 /*
 352  * Clock handling routines.
 353  *
 354  * This code is written to operate with two timers that run independently of
 355  * each other.
 356  *
 357  * The main timer, running hz times per second, is used to trigger interval
 358  * timers, timeouts and rescheduling as needed.
 359  *
 360  * The second timer handles kernel and user profiling,
 361  * and does resource use estimation.  If the second timer is programmable,
 362  * it is randomized to avoid aliasing between the two clocks.  For example,
 363  * the randomization prevents an adversary from always giving up the cpu
 364  * just before its quantum expires.  Otherwise, it would never accumulate
 365  * cpu ticks.  The mean frequency of the second timer is stathz.
 366  *
 367  * If no second timer exists, stathz will be zero; in this case we drive
 368  * profiling and statistics off the main clock.  This WILL NOT be accurate;
 369  * do not do it unless absolutely necessary.
 370  *
 371  * The statistics clock may (or may not) be run at a higher rate while
 372  * profiling.  This profile clock runs at profhz.  We require that profhz
 373  * be an integral multiple of stathz.
 374  *
 375  * If the statistics clock is running fast, it must be divided by the ratio
 376  * profhz/stathz for statistics.  (For profiling, every tick counts.)
 377  *
 378  * Time-of-day is maintained using a "timecounter", which may or may
 379  * not be related to the hardware generating the above mentioned
 380  * interrupts.
 381  */
 382
 383 int     stathz;
 384 int     profhz;
 385 int     profprocs;
 386 volatile int    ticks;
 387 int     psratio;
 388
 389 static DPCPU_DEFINE(int, pcputicks);    /* Per-CPU version of ticks. */
 390 #ifdef DEVICE_POLLING
 391 static int devpoll_run = 0;
 392 #endif
 393
 394 /*
 395  * Initialize clock frequencies and start both clocks running.
 396  */
 397 /* ARGSUSED*/
 398 static void
 399 initclocks(void *dummy)
 400 {
 401         int i;
 402
 403         /*
 404          * Set divisors to 1 (normal case) and let the machine-specific
 405          * code do its bit.
 406          */
 407         mtx_init(&time_lock, "time lock", NULL, MTX_DEF);
 408         cpu_initclocks();
 409
 410         /*
 411          * Compute profhz/stathz, and fix profhz if needed.
 412          */
 413         i = stathz ? stathz : hz;
 414         if (profhz == 0)
 415                 profhz = i;
 416         psratio = profhz / i;
 417
 418 #ifdef SW_WATCHDOG
 419         /* Enable hardclock watchdog now, even if a hardware watchdog exists. */
 420         watchdog_attach();
 421 #else
 422         /* Volunteer to run a software watchdog. */
 423         if (wdog_software_attach == NULL)
 424                 wdog_software_attach = watchdog_attach;
 425 #endif
 426 }
 427
 428 /*
 429  * Each time the real-time timer fires, this function is called on all CPUs.
 430  * Note that hardclock() calls hardclock_cpu() for the boot CPU, so only
 431  * the other CPUs in the system need to call this function.
 432  */
 433 void
 434 hardclock_cpu(int usermode)
 435 {
 436         struct pstats *pstats;
 437         struct thread *td = curthread;
 438         struct proc *p = td->td_proc;
 439         int flags;
 440
 441         /*
 442          * Run current process's virtual and profile time, as needed.
 443          */
 444         pstats = p->p_stats;
 445         flags = 0;
 446         if (usermode &&
 447             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value)) {
 448                 PROC_ITIMLOCK(p);
 449                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0)
 450                         flags |= TDF_ALRMPEND | TDF_ASTPENDING;
 451                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 452         }
 453         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)) {
 454                 PROC_ITIMLOCK(p);
 455                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0)
 456                         flags |= TDF_PROFPEND | TDF_ASTPENDING;
 457                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 458         }
 459         thread_lock(td);
 460         td->td_flags |= flags;
 461         thread_unlock(td);
 462
 463 #ifdef HWPMC_HOOKS
 464         if (PMC_CPU_HAS_SAMPLES(PCPU_GET(cpuid)))
 465                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(curthread, PMC_FN_DO_SAMPLES, NULL);
 466         if (td->td_intr_frame != NULL)
 467                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, hard, td->td_intr_frame);
 468 #endif
 469         callout_process(sbinuptime());
 470 }
 471
 472 /*
 473  * The real-time timer, interrupting hz times per second.
 474  */
 475 void
 476 hardclock(int usermode, uintfptr_t pc)
 477 {
 478
 479         atomic_add_int(&ticks, 1);
 480         hardclock_cpu(usermode);
 481         tc_ticktock(1);
 482         cpu_tick_calibration();
 483         /*
 484          * If no separate statistics clock is available, run it from here.
 485          *
 486          * XXX: this only works for UP
 487          */
 488         if (stathz == 0) {
 489                 profclock(usermode, pc);
 490                 statclock(usermode);
 491         }
 492 #ifdef DEVICE_POLLING
 493         hardclock_device_poll();        /* this is very short and quick */
 494 #endif /* DEVICE_POLLING */
 495         if (watchdog_enabled > 0 && --watchdog_ticks <= 0)
 496                 watchdog_fire();
 497 }
 498
 499 void
 500 hardclock_cnt(int cnt, int usermode)
 501 {
 502         struct pstats *pstats;
 503         struct thread *td = curthread;
 504         struct proc *p = td->td_proc;
 505         int *t = DPCPU_PTR(pcputicks);
 506         int flags, global, newticks;
 507         int i;
 508
 509         /*
 510          * Update per-CPU and possibly global ticks values.
 511          */
 512         *t += cnt;
 513         do {
 514                 global = ticks;
 515                 newticks = *t - global;
 516                 if (newticks <= 0) {
 517                         if (newticks < -1)
 518                                 *t = global - 1;
 519                         newticks = 0;
 520                         break;
 521                 }
 522         } while (!atomic_cmpset_int(&ticks, global, *t));
 523
 524         /*
 525          * Run current process's virtual and profile time, as needed.
 526          */
 527         pstats = p->p_stats;
 528         flags = 0;
 529         if (usermode &&
 530             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value)) {
 531                 PROC_ITIMLOCK(p);
 532                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL],
 533                     tick * cnt) == 0)
 534                         flags |= TDF_ALRMPEND | TDF_ASTPENDING;
 535                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 536         }
 537         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)) {
 538                 PROC_ITIMLOCK(p);
 539                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF],
 540                     tick * cnt) == 0)
 541                         flags |= TDF_PROFPEND | TDF_ASTPENDING;
 542                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 543         }
 544         if (flags != 0) {
 545                 thread_lock(td);
 546                 td->td_flags |= flags;
 547                 thread_unlock(td);
 548         }
 549
 550 #ifdef  HWPMC_HOOKS
 551         if (PMC_CPU_HAS_SAMPLES(PCPU_GET(cpuid)))
 552                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(curthread, PMC_FN_DO_SAMPLES, NULL);
 553         if (td->td_intr_frame != NULL)
 554                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, hard, td->td_intr_frame);
 555 #endif
 556         /* We are in charge to handle this tick duty. */
 557         if (newticks > 0) {
 558                 tc_ticktock(newticks);
 559 #ifdef DEVICE_POLLING
 560                 /* Dangerous and no need to call these things concurrently. */
 561                 if (atomic_cmpset_acq_int(&devpoll_run, 0, 1)) {
 562                         /* This is very short and quick. */
 563                         hardclock_device_poll();
 564                         atomic_store_rel_int(&devpoll_run, 0);
 565                 }
 566 #endif /* DEVICE_POLLING */
 567                 if (watchdog_enabled > 0) {
 568                         i = atomic_fetchadd_int(&watchdog_ticks, -newticks);
 569                         if (i > 0 && i <= newticks)
 570                                 watchdog_fire();
 571                 }
 572         }
 573         if (curcpu == CPU_FIRST())
 574                 cpu_tick_calibration();
 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 }