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 deadlkres(void)
 189 {
 190         struct proc *p;
 191         struct thread *td;
 192         void *wchan;
 193         int blkticks, i, slpticks, slptype, tryl, tticks;
 194
 195         tryl = 0;
 196         for (;;) {
 197                 blkticks = blktime_threshold * hz;
 198                 slpticks = slptime_threshold * hz;
 199
 200                 /*
 201                  * Avoid to sleep on the sx_lock in order to avoid a possible
 202                  * priority inversion problem leading to starvation.
 203                  * If the lock can't be held after 100 tries, panic.
 204                  */
 205                 if (!sx_try_slock(&allproc_lock)) {
 206                         if (tryl > 100)
 207                 panic("%s: possible deadlock detected on allproc_lock\n",
 208                                     __func__);
 209                         tryl++;
 210                         pause("allproc", sleepfreq * hz);
 211                         continue;
 212                 }
 213                 tryl = 0;
 214                 FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 215                         PROC_LOCK(p);
 216                         if (p->p_state == PRS_NEW) {
 217                                 PROC_UNLOCK(p);
 218                                 continue;
 219                         }
 220                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 221
 222                                 thread_lock(td);
 223                                 if (TD_ON_LOCK(td)) {
 224
 225                                         /*
 226                                          * The thread should be blocked on a
 227                                          * turnstile, simply check if the
 228                                          * turnstile channel is in good state.
 229                                          */
 230                                         MPASS(td->td_blocked != NULL);
 231
 232                                         tticks = ticks - td->td_blktick;
 233                                         thread_unlock(td);
 234                                         if (tticks > blkticks) {
 235
 236                                                 /*
 237                                                  * Accordingly with provided
 238                                                  * thresholds, this thread is
 239                                                  * stuck for too long on a
 240                                                  * turnstile.
 241                                                  */
 242                                                 PROC_UNLOCK(p);
 243                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 244         panic("%s: possible deadlock detected for %p, blocked for %d ticks\n",
 245                                                     __func__, td, tticks);
 246                                         }
 247                                 } else if (TD_IS_SLEEPING(td) &&
 248                                     TD_ON_SLEEPQ(td)) {
 249
 250                                         /*
 251                                          * Check if the thread is sleeping on a
 252                                          * lock, otherwise skip the check.
 253                                          * Drop the thread lock in order to
 254                                          * avoid a LOR with the sleepqueue
 255                                          * spinlock.
 256                                          */
 257                                         wchan = td->td_wchan;
 258                                         tticks = ticks - td->td_slptick;
 259                                         thread_unlock(td);
 260                                         slptype = sleepq_type(wchan);
 261                                         if ((slptype == SLEEPQ_SX ||
 262                                             slptype == SLEEPQ_LK) &&
 263                                             tticks > slpticks) {
 264
 265                                                 /*
 266                                                  * Accordingly with provided
 267                                                  * thresholds, this thread is
 268                                                  * stuck for too long on a
 269                                                  * sleepqueue.
 270                                                  * However, being on a
 271                                                  * sleepqueue, we might still
 272                                                  * check for the blessed
 273                                                  * list.
 274                                                  */
 275                                                 tryl = 0;
 276                                                 for (i = 0; blessed[i] != NULL;
 277                                                     i++) {
 278                                                         if (!strcmp(blessed[i],
 279                                                             td->td_wmesg)) {
 280                                                                 tryl = 1;
 281                                                                 break;
 282                                                         }
 283                                                 }
 284                                                 if (tryl != 0) {
 285                                                         tryl = 0;
 286                                                         continue;
 287                                                 }
 288                                                 PROC_UNLOCK(p);
 289                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 290         panic("%s: possible deadlock detected for %p, blocked for %d ticks\n",
 291                                                     __func__, td, tticks);
 292                                         }
 293                                 } else
 294                                         thread_unlock(td);
 295                         }
 296                         PROC_UNLOCK(p);
 297                 }
 298                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 299
 300                 /* Sleep for sleepfreq seconds. */
 301                 pause("-", sleepfreq * hz);
 302         }
 303 }
 304
 305 static struct kthread_desc deadlkres_kd = {
 306         "deadlkres",
 307         deadlkres,
 308         (struct thread **)NULL
 309 };
 310
 311 SYSINIT(deadlkres, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_ANY, kthread_start, &deadlkres_kd);
 312
 313 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, deadlkres, CTLFLAG_RW, 0,
 314     "Deadlock resolver");
 315 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, slptime_threshold, CTLFLAG_RW,
 316     &slptime_threshold, 0,
 317     "Number of seconds within is valid to sleep on a sleepqueue");
 318 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, blktime_threshold, CTLFLAG_RW,
 319     &blktime_threshold, 0,
 320     "Number of seconds within is valid to block on a turnstile");
 321 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, sleepfreq, CTLFLAG_RW, &sleepfreq, 0,
 322     "Number of seconds between any deadlock resolver thread run");
 323 #endif  /* DEADLKRES */
 324
 325 void
 326 read_cpu_time(long *cp_time)
 327 {
 328         struct pcpu *pc;
 329         int i, j;
 330
 331         /* Sum up global cp_time[]. */
 332         bzero(cp_time, sizeof(long) * CPUSTATES);
 333         CPU_FOREACH(i) {
 334                 pc = pcpu_find(i);
 335                 for (j = 0; j < CPUSTATES; j++)
 336                         cp_time[j] += pc->pc_cp_time[j];
 337         }
 338 }
 339
 340 #include <sys/watchdog.h>
 341
 342 static int watchdog_ticks;
 343 static int watchdog_enabled;
 344 static void watchdog_fire(void);
 345 static void watchdog_config(void *, u_int, int *);
 346
 347 static void
 348 watchdog_attach(void)
 349 {
 350         EVENTHANDLER_REGISTER(watchdog_list, watchdog_config, NULL, 0);
 351 }
 352
 353 /*
 354  * Clock handling routines.
 355  *
 356  * This code is written to operate with two timers that run independently of
 357  * each other.
 358  *
 359  * The main timer, running hz times per second, is used to trigger interval
 360  * timers, timeouts and rescheduling as needed.
 361  *
 362  * The second timer handles kernel and user profiling,
 363  * and does resource use estimation.  If the second timer is programmable,
 364  * it is randomized to avoid aliasing between the two clocks.  For example,
 365  * the randomization prevents an adversary from always giving up the cpu
 366  * just before its quantum expires.  Otherwise, it would never accumulate
 367  * cpu ticks.  The mean frequency of the second timer is stathz.
 368  *
 369  * If no second timer exists, stathz will be zero; in this case we drive
 370  * profiling and statistics off the main clock.  This WILL NOT be accurate;
 371  * do not do it unless absolutely necessary.
 372  *
 373  * The statistics clock may (or may not) be run at a higher rate while
 374  * profiling.  This profile clock runs at profhz.  We require that profhz
 375  * be an integral multiple of stathz.
 376  *
 377  * If the statistics clock is running fast, it must be divided by the ratio
 378  * profhz/stathz for statistics.  (For profiling, every tick counts.)
 379  *
 380  * Time-of-day is maintained using a "timecounter", which may or may
 381  * not be related to the hardware generating the above mentioned
 382  * interrupts.
 383  */
 384
 385 int     stathz;
 386 int     profhz;
 387 int     profprocs;
 388 volatile int    ticks;
 389 int     psratio;
 390
 391 static DPCPU_DEFINE(int, pcputicks);    /* Per-CPU version of ticks. */
 392 #ifdef DEVICE_POLLING
 393 static int devpoll_run = 0;
 394 #endif
 395
 396 /*
 397  * Initialize clock frequencies and start both clocks running.
 398  */
 399 /* ARGSUSED*/
 400 static void
 401 initclocks(void *dummy)
 402 {
 403         int i;
 404
 405         /*
 406          * Set divisors to 1 (normal case) and let the machine-specific
 407          * code do its bit.
 408          */
 409         mtx_init(&time_lock, "time lock", NULL, MTX_DEF);
 410         cpu_initclocks();
 411
 412         /*
 413          * Compute profhz/stathz, and fix profhz if needed.
 414          */
 415         i = stathz ? stathz : hz;
 416         if (profhz == 0)
 417                 profhz = i;
 418         psratio = profhz / i;
 419
 420 #ifdef SW_WATCHDOG
 421         /* Enable hardclock watchdog now, even if a hardware watchdog exists. */
 422         watchdog_attach();
 423 #else
 424         /* Volunteer to run a software watchdog. */
 425         if (wdog_software_attach == NULL)
 426                 wdog_software_attach = watchdog_attach;
 427 #endif
 428 }
 429
 430 /*
 431  * Each time the real-time timer fires, this function is called on all CPUs.
 432  * Note that hardclock() calls hardclock_cpu() for the boot CPU, so only
 433  * the other CPUs in the system need to call this function.
 434  */
 435 void
 436 hardclock_cpu(int usermode)
 437 {
 438         struct pstats *pstats;
 439         struct thread *td = curthread;
 440         struct proc *p = td->td_proc;
 441         int flags;
 442
 443         /*
 444          * Run current process's virtual and profile time, as needed.
 445          */
 446         pstats = p->p_stats;
 447         flags = 0;
 448         if (usermode &&
 449             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value)) {
 450                 PROC_ITIMLOCK(p);
 451                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0)
 452                         flags |= TDF_ALRMPEND | TDF_ASTPENDING;
 453                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 454         }
 455         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)) {
 456                 PROC_ITIMLOCK(p);
 457                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0)
 458                         flags |= TDF_PROFPEND | TDF_ASTPENDING;
 459                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 460         }
 461         thread_lock(td);
 462         td->td_flags |= flags;
 463         thread_unlock(td);
 464
 465 #ifdef HWPMC_HOOKS
 466         if (PMC_CPU_HAS_SAMPLES(PCPU_GET(cpuid)))
 467                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(curthread, PMC_FN_DO_SAMPLES, NULL);
 468         if (td->td_intr_frame != NULL)
 469                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, hard, td->td_intr_frame);
 470 #endif
 471         callout_process(sbinuptime());
 472         if (__predict_false(DPCPU_GET(epoch_cb_count)))
 473                 GROUPTASK_ENQUEUE(DPCPU_PTR(epoch_cb_task));
 474 }
 475
 476 /*
 477  * The real-time timer, interrupting hz times per second.
 478  */
 479 void
 480 hardclock(int usermode, uintfptr_t pc)
 481 {
 482
 483         atomic_add_int(&ticks, 1);
 484         hardclock_cpu(usermode);
 485         tc_ticktock(1);
 486         cpu_tick_calibration();
 487         /*
 488          * If no separate statistics clock is available, run it from here.
 489          *
 490          * XXX: this only works for UP
 491          */
 492         if (stathz == 0) {
 493                 profclock(usermode, pc);
 494                 statclock(usermode);
 495         }
 496 #ifdef DEVICE_POLLING
 497         hardclock_device_poll();        /* this is very short and quick */
 498 #endif /* DEVICE_POLLING */
 499         if (watchdog_enabled > 0 && --watchdog_ticks <= 0)
 500                 watchdog_fire();
 501 }
 502
 503 void
 504 hardclock_cnt(int cnt, int usermode)
 505 {
 506         struct pstats *pstats;
 507         struct thread *td = curthread;
 508         struct proc *p = td->td_proc;
 509         int *t = DPCPU_PTR(pcputicks);
 510         int flags, global, newticks;
 511         int i;
 512
 513         /*
 514          * Update per-CPU and possibly global ticks values.
 515          */
 516         *t += cnt;
 517         do {
 518                 global = ticks;
 519                 newticks = *t - global;
 520                 if (newticks <= 0) {
 521                         if (newticks < -1)
 522                                 *t = global - 1;
 523                         newticks = 0;
 524                         break;
 525                 }
 526         } while (!atomic_cmpset_int(&ticks, global, *t));
 527
 528         /*
 529          * Run current process's virtual and profile time, as needed.
 530          */
 531         pstats = p->p_stats;
 532         flags = 0;
 533         if (usermode &&
 534             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value)) {
 535                 PROC_ITIMLOCK(p);
 536                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL],
 537                     tick * cnt) == 0)
 538                         flags |= TDF_ALRMPEND | TDF_ASTPENDING;
 539                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 540         }
 541         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)) {
 542                 PROC_ITIMLOCK(p);
 543                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF],
 544                     tick * cnt) == 0)
 545                         flags |= TDF_PROFPEND | TDF_ASTPENDING;
 546                 PROC_ITIMUNLOCK(p);
 547         }
 548         if (flags != 0) {
 549                 thread_lock(td);
 550                 td->td_flags |= flags;
 551                 thread_unlock(td);
 552         }
 553
 554 #ifdef  HWPMC_HOOKS
 555         if (PMC_CPU_HAS_SAMPLES(PCPU_GET(cpuid)))
 556                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(curthread, PMC_FN_DO_SAMPLES, NULL);
 557         if (td->td_intr_frame != NULL)
 558                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, hard, td->td_intr_frame);
 559 #endif
 560         /* We are in charge to handle this tick duty. */
 561         if (newticks > 0) {
 562                 tc_ticktock(newticks);
 563 #ifdef DEVICE_POLLING
 564                 /* Dangerous and no need to call these things concurrently. */
 565                 if (atomic_cmpset_acq_int(&devpoll_run, 0, 1)) {
 566                         /* This is very short and quick. */
 567                         hardclock_device_poll();
 568                         atomic_store_rel_int(&devpoll_run, 0);
 569                 }
 570 #endif /* DEVICE_POLLING */
 571                 if (watchdog_enabled > 0) {
 572                         i = atomic_fetchadd_int(&watchdog_ticks, -newticks);
 573                         if (i > 0 && i <= newticks)
 574                                 watchdog_fire();
 575                 }
 576         }
 577         if (curcpu == CPU_FIRST())
 578                 cpu_tick_calibration();
 579         if (__predict_false(DPCPU_GET(epoch_cb_count)))
 580                 GROUPTASK_ENQUEUE(DPCPU_PTR(epoch_cb_task));
 581 }
 582
 583 void
 584 hardclock_sync(int cpu)
 585 {
 586         int *t;
 587         KASSERT(!CPU_ABSENT(cpu), ("Absent CPU %d", cpu));
 588         t = DPCPU_ID_PTR(cpu, pcputicks);
 589
 590         *t = ticks;
 591 }
 592
 593 /*
 594  * Compute number of ticks in the specified amount of time.
 595  */
 596 int
 597 tvtohz(struct timeval *tv)
 598 {
 599         unsigned long ticks;
 600         long sec, usec;
 601
 602         /*
 603          * If the number of usecs in the whole seconds part of the time
 604          * difference fits in a long, then the total number of usecs will
 605          * fit in an unsigned long.  Compute the total and convert it to
 606          * ticks, rounding up and adding 1 to allow for the current tick
 607          * to expire.  Rounding also depends on unsigned long arithmetic
 608          * to avoid overflow.
 609          *
 610          * Otherwise, if the number of ticks in the whole seconds part of
 611          * the time difference fits in a long, then convert the parts to
 612          * ticks separately and add, using similar rounding methods and
 613          * overflow avoidance.  This method would work in the previous
 614          * case but it is slightly slower and assumes that hz is integral.
 615          *
 616          * Otherwise, round the time difference down to the maximum
 617          * representable value.
 618          *
 619          * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 620          * 10ms ticks is 248 days.
 621          */
 622         sec = tv->tv_sec;
 623         usec = tv->tv_usec;
 624         if (usec < 0) {
 625                 sec--;
 626                 usec += 1000000;
 627         }
 628         if (sec < 0) {
 629 #ifdef DIAGNOSTIC
 630                 if (usec > 0) {
 631                         sec++;
 632                         usec -= 1000000;
 633                 }
 634                 printf("tvotohz: negative time difference %ld sec %ld usec\n",
 635                        sec, usec);
 636 #endif
 637                 ticks = 1;
 638         } else if (sec <= LONG_MAX / 1000000)
 639                 ticks = howmany(sec * 1000000 + (unsigned long)usec, tick) + 1;
 640         else if (sec <= LONG_MAX / hz)
 641                 ticks = sec * hz
 642                         + howmany((unsigned long)usec, tick) + 1;
 643         else
 644                 ticks = LONG_MAX;
 645         if (ticks > INT_MAX)
 646                 ticks = INT_MAX;
 647         return ((int)ticks);
 648 }
 649
 650 /*
 651  * Start profiling on a process.
 652  *
 653  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 654  * keeps the profile clock running constantly.
 655  */
 656 void
 657 startprofclock(struct proc *p)
 658 {
 659
 660         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 661         if (p->p_flag & P_STOPPROF)
 662                 return;
 663         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 664                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 665                 mtx_lock(&time_lock);
 666                 if (++profprocs == 1)
 667                         cpu_startprofclock();
 668                 mtx_unlock(&time_lock);
 669         }
 670 }
 671
 672 /*
 673  * Stop profiling on a process.
 674  */
 675 void
 676 stopprofclock(struct proc *p)
 677 {
 678
 679         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 680         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 681                 if (p->p_profthreads != 0) {
 682                         while (p->p_profthreads != 0) {
 683                                 p->p_flag |= P_STOPPROF;
 684                                 msleep(&p->p_profthreads, &p->p_mtx, PPAUSE,
 685                                     "stopprof", 0);
 686                         }
 687                 }
 688                 if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0)
 689                         return;
 690                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 691                 mtx_lock(&time_lock);
 692                 if (--profprocs == 0)
 693                         cpu_stopprofclock();
 694                 mtx_unlock(&time_lock);
 695         }
 696 }
 697
 698 /*
 699  * Statistics clock.  Updates rusage information and calls the scheduler
 700  * to adjust priorities of the active thread.
 701  *
 702  * This should be called by all active processors.
 703  */
 704 void
 705 statclock(int usermode)
 706 {
 707
 708         statclock_cnt(1, usermode);
 709 }
 710
 711 void
 712 statclock_cnt(int cnt, int usermode)
 713 {
 714         struct rusage *ru;
 715         struct vmspace *vm;
 716         struct thread *td;
 717         struct proc *p;
 718         long rss;
 719         long *cp_time;
 720
 721         td = curthread;
 722         p = td->td_proc;
 723
 724         cp_time = (long *)PCPU_PTR(cp_time);
 725         if (usermode) {
 726                 /*
 727                  * Charge the time as appropriate.
 728                  */
 729                 td->td_uticks += cnt;
 730                 if (p->p_nice > NZERO)
 731                         cp_time[CP_NICE] += cnt;
 732                 else
 733                         cp_time[CP_USER] += cnt;
 734         } else {
 735                 /*
 736                  * Came from kernel mode, so we were:
 737                  * - handling an interrupt,
 738                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 739                  *   user process, or
 740                  * - spinning in the idle loop.
 741                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 742                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 743                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 744                  * so that we know how much of its real time was spent
 745                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 746                  */
 747                 if ((td->td_pflags & TDP_ITHREAD) ||
 748                     td->td_intr_nesting_level >= 2) {
 749                         td->td_iticks += cnt;
 750                         cp_time[CP_INTR] += cnt;
 751                 } else {
 752                         td->td_pticks += cnt;
 753                         td->td_sticks += cnt;
 754                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td))
 755                                 cp_time[CP_SYS] += cnt;
 756                         else
 757                                 cp_time[CP_IDLE] += cnt;
 758                 }
 759         }
 760
 761         /* Update resource usage integrals and maximums. */
 762         MPASS(p->p_vmspace != NULL);
 763         vm = p->p_vmspace;
 764         ru = &td->td_ru;
 765         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize) * cnt;
 766         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize) * cnt;
 767         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize) * cnt;
 768         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 769         if (ru->ru_maxrss < rss)
 770                 ru->ru_maxrss = rss;
 771         KTR_POINT2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "statclock",
 772             "prio:%d", td->td_priority, "stathz:%d", (stathz)?stathz:hz);
 773         SDT_PROBE2(sched, , , tick, td, td->td_proc);
 774         thread_lock_flags(td, MTX_QUIET);
 775         for ( ; cnt > 0; cnt--)
 776                 sched_clock(td);
 777         thread_unlock(td);
 778 #ifdef HWPMC_HOOKS
 779         if (td->td_intr_frame != NULL)
 780                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, stat, td->td_intr_frame);
 781 #endif
 782 }
 783
 784 void
 785 profclock(int usermode, uintfptr_t pc)
 786 {
 787
 788         profclock_cnt(1, usermode, pc);
 789 }
 790
 791 void
 792 profclock_cnt(int cnt, int usermode, uintfptr_t pc)
 793 {
 794         struct thread *td;
 795 #ifdef GPROF
 796         struct gmonparam *g;
 797         uintfptr_t i;
 798 #endif
 799
 800         td = curthread;
 801         if (usermode) {
 802                 /*
 803                  * Came from user mode; CPU was in user state.
 804                  * If this process is being profiled, record the tick.
 805                  * if there is no related user location yet, don't
 806                  * bother trying to count it.
 807                  */
 808                 if (td->td_proc->p_flag & P_PROFIL)
 809                         addupc_intr(td, pc, cnt);
 810         }
 811 #ifdef GPROF
 812         else {
 813                 /*
 814                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 815                  */
 816                 g = &_gmonparam;
 817                 if (g->state == GMON_PROF_ON && pc >= g->lowpc) {
 818                         i = PC_TO_I(g, pc);
 819                         if (i < g->textsize) {
 820                                 KCOUNT(g, i) += cnt;
 821                         }
 822                 }
 823         }
 824 #endif
 825 #ifdef HWPMC_HOOKS
 826         if (td->td_intr_frame != NULL)
 827                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, prof, td->td_intr_frame);
 828 #endif
 829 }
 830
 831 /*
 832  * Return information about system clocks.
 833  */
 834 static int
 835 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 836 {
 837         struct clockinfo clkinfo;
 838         /*
 839          * Construct clockinfo structure.
 840          */
 841         bzero(&clkinfo, sizeof(clkinfo));
 842         clkinfo.hz = hz;
 843         clkinfo.tick = tick;
 844         clkinfo.profhz = profhz;
 845         clkinfo.stathz = stathz ? stathz : hz;
 846         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 847 }
 848
 849 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate,
 850         CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 851         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo",
 852         "Rate and period of various kernel clocks");
 853
 854 static void
 855 watchdog_config(void *unused __unused, u_int cmd, int *error)
 856 {
 857         u_int u;
 858
 859         u = cmd & WD_INTERVAL;
 860         if (u >= WD_TO_1SEC) {
 861                 watchdog_ticks = (1 << (u - WD_TO_1SEC)) * hz;
 862                 watchdog_enabled = 1;
 863                 *error = 0;
 864         } else {
 865                 watchdog_enabled = 0;
 866         }
 867 }
 868
 869 /*
 870  * Handle a watchdog timeout by dumping interrupt information and
 871  * then either dropping to DDB or panicking.
 872  */
 873 static void
 874 watchdog_fire(void)
 875 {
 876         int nintr;
 877         uint64_t inttotal;
 878         u_long *curintr;
 879         char *curname;
 880
 881         curintr = intrcnt;
 882         curname = intrnames;
 883         inttotal = 0;
 884         nintr = sintrcnt / sizeof(u_long);
 885
 886         printf("interrupt                   total\n");
 887         while (--nintr >= 0) {
 888                 if (*curintr)
 889                         printf("%-12s %20lu\n", curname, *curintr);
 890                 curname += strlen(curname) + 1;
 891                 inttotal += *curintr++;
 892         }
 893         printf("Total        %20ju\n", (uintmax_t)inttotal);
 894
 895 #if defined(KDB) && !defined(KDB_UNATTENDED)
 896         kdb_backtrace();
 897         kdb_enter(KDB_WHY_WATCHDOG, "watchdog timeout");
 898 #else
 899         panic("watchdog timeout");
 900 #endif
 901 }