sys/kern/kern_clocksource.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2010-2013 Alexander Motin <mav@FreeBSD.org>
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer,
  12  *    without modification, immediately at the beginning of the file.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  27  */
  28
  29 #include <sys/cdefs.h>
  30 __FBSDID("$FreeBSD$");
  31
  32 /*
  33  * Common routines to manage event timers hardware.
  34  */
  35
  36 #include "opt_device_polling.h"
  37
  38 #include <sys/param.h>
  39 #include <sys/systm.h>
  40 #include <sys/bus.h>
  41 #include <sys/limits.h>
  42 #include <sys/lock.h>
  43 #include <sys/kdb.h>
  44 #include <sys/ktr.h>
  45 #include <sys/mutex.h>
  46 #include <sys/proc.h>
  47 #include <sys/kernel.h>
  48 #include <sys/sched.h>
  49 #include <sys/smp.h>
  50 #include <sys/sysctl.h>
  51 #include <sys/timeet.h>
  52 #include <sys/timetc.h>
  53
  54 #include <machine/atomic.h>
  55 #include <machine/clock.h>
  56 #include <machine/cpu.h>
  57 #include <machine/smp.h>
  58
  59 int                     cpu_disable_c2_sleep = 0; /* Timer dies in C2. */
  60 int                     cpu_disable_c3_sleep = 0; /* Timer dies in C3. */
  61
  62 static void             setuptimer(void);
  63 static void             loadtimer(sbintime_t now, int first);
  64 static int              doconfigtimer(void);
  65 static void             configtimer(int start);
  66 static int              round_freq(struct eventtimer *et, int freq);
  67
  68 static sbintime_t       getnextcpuevent(int idle);
  69 static sbintime_t       getnextevent(void);
  70 static int              handleevents(sbintime_t now, int fake);
  71
  72 static struct mtx       et_hw_mtx;
  73
  74 #define ET_HW_LOCK(state)                                               \
  75         {                                                               \
  76                 if (timer->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU)                  \
  77                         mtx_lock_spin(&(state)->et_hw_mtx);             \
  78                 else                                                    \
  79                         mtx_lock_spin(&et_hw_mtx);                      \
  80         }
  81
  82 #define ET_HW_UNLOCK(state)                                             \
  83         {                                                               \
  84                 if (timer->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU)                  \
  85                         mtx_unlock_spin(&(state)->et_hw_mtx);           \
  86                 else                                                    \
  87                         mtx_unlock_spin(&et_hw_mtx);                    \
  88         }
  89
  90 static struct eventtimer *timer = NULL;
  91 static sbintime_t       timerperiod;    /* Timer period for periodic mode. */
  92 static sbintime_t       statperiod;     /* statclock() events period. */
  93 static sbintime_t       profperiod;     /* profclock() events period. */
  94 static sbintime_t       nexttick;       /* Next global timer tick time. */
  95 static u_int            busy = 1;       /* Reconfiguration is in progress. */
  96 static int              profiling;      /* Profiling events enabled. */
  97
  98 static char             timername[32];  /* Wanted timer. */
  99 TUNABLE_STR("kern.eventtimer.timer", timername, sizeof(timername));
 100
 101 static int              singlemul;      /* Multiplier for periodic mode. */
 102 SYSCTL_INT(_kern_eventtimer, OID_AUTO, singlemul, CTLFLAG_RWTUN, &singlemul,
 103     0, "Multiplier for periodic mode");
 104
 105 static u_int            idletick;       /* Run periodic events when idle. */
 106 SYSCTL_UINT(_kern_eventtimer, OID_AUTO, idletick, CTLFLAG_RWTUN, &idletick,
 107     0, "Run periodic events when idle");
 108
 109 static int              periodic;       /* Periodic or one-shot mode. */
 110 static int              want_periodic;  /* What mode to prefer. */
 111 TUNABLE_INT("kern.eventtimer.periodic", &want_periodic);
 112
 113 struct pcpu_state {
 114         struct mtx      et_hw_mtx;      /* Per-CPU timer mutex. */
 115         u_int           action;         /* Reconfiguration requests. */
 116         u_int           handle;         /* Immediate handle resuests. */
 117         sbintime_t      now;            /* Last tick time. */
 118         sbintime_t      nextevent;      /* Next scheduled event on this CPU. */
 119         sbintime_t      nexttick;       /* Next timer tick time. */
 120         sbintime_t      nexthard;       /* Next hardclock() event. */
 121         sbintime_t      nextstat;       /* Next statclock() event. */
 122         sbintime_t      nextprof;       /* Next profclock() event. */
 123         sbintime_t      nextcall;       /* Next callout event. */
 124         sbintime_t      nextcallopt;    /* Next optional callout event. */
 125         int             ipi;            /* This CPU needs IPI. */
 126         int             idle;           /* This CPU is in idle mode. */
 127 };
 128
 129 DPCPU_DEFINE_STATIC(struct pcpu_state, timerstate);
 130 DPCPU_DEFINE(sbintime_t, hardclocktime);
 131
 132 /*
 133  * Timer broadcast IPI handler.
 134  */
 135 int
 136 hardclockintr(void)
 137 {
 138         sbintime_t now;
 139         struct pcpu_state *state;
 140         int done;
 141
 142         if (doconfigtimer() || busy)
 143                 return (FILTER_HANDLED);
 144         state = DPCPU_PTR(timerstate);
 145         now = state->now;
 146         CTR3(KTR_SPARE2, "ipi  at %d:    now  %d.%08x",
 147             curcpu, (int)(now >> 32), (u_int)(now & 0xffffffff));
 148         done = handleevents(now, 0);
 149         return (done ? FILTER_HANDLED : FILTER_STRAY);
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Handle all events for specified time on this CPU
 154  */
 155 static int
 156 handleevents(sbintime_t now, int fake)
 157 {
 158         sbintime_t t, *hct;
 159         struct trapframe *frame;
 160         struct pcpu_state *state;
 161         int usermode;
 162         int done, runs;
 163
 164         CTR3(KTR_SPARE2, "handle at %d:  now  %d.%08x",
 165             curcpu, (int)(now >> 32), (u_int)(now & 0xffffffff));
 166         done = 0;
 167         if (fake) {
 168                 frame = NULL;
 169                 usermode = 0;
 170         } else {
 171                 frame = curthread->td_intr_frame;
 172                 usermode = TRAPF_USERMODE(frame);
 173         }
 174
 175         state = DPCPU_PTR(timerstate);
 176
 177         runs = 0;
 178         while (now >= state->nexthard) {
 179                 state->nexthard += tick_sbt;
 180                 runs++;
 181         }
 182         if (runs) {
 183                 hct = DPCPU_PTR(hardclocktime);
 184                 *hct = state->nexthard - tick_sbt;
 185                 if (fake < 2) {
 186                         hardclock(runs, usermode);
 187                         done = 1;
 188                 }
 189         }
 190         runs = 0;
 191         while (now >= state->nextstat) {
 192                 state->nextstat += statperiod;
 193                 runs++;
 194         }
 195         if (runs && fake < 2) {
 196                 statclock(runs, usermode);
 197                 done = 1;
 198         }
 199         if (profiling) {
 200                 runs = 0;
 201                 while (now >= state->nextprof) {
 202                         state->nextprof += profperiod;
 203                         runs++;
 204                 }
 205                 if (runs && !fake) {
 206                         profclock(runs, usermode, TRAPF_PC(frame));
 207                         done = 1;
 208                 }
 209         } else
 210                 state->nextprof = state->nextstat;
 211         if (now >= state->nextcallopt || now >= state->nextcall) {
 212                 state->nextcall = state->nextcallopt = SBT_MAX;
 213                 callout_process(now);
 214         }
 215
 216         t = getnextcpuevent(0);
 217         ET_HW_LOCK(state);
 218         if (!busy) {
 219                 state->idle = 0;
 220                 state->nextevent = t;
 221                 loadtimer(now, (fake == 2) &&
 222                     (timer->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU));
 223         }
 224         ET_HW_UNLOCK(state);
 225         return (done);
 226 }
 227
 228 /*
 229  * Schedule binuptime of the next event on current CPU.
 230  */
 231 static sbintime_t
 232 getnextcpuevent(int idle)
 233 {
 234         sbintime_t event;
 235         struct pcpu_state *state;
 236         u_int hardfreq;
 237
 238         state = DPCPU_PTR(timerstate);
 239         /* Handle hardclock() events, skipping some if CPU is idle. */
 240         event = state->nexthard;
 241         if (idle) {
 242                 if (tc_min_ticktock_freq > 1
 243 #ifdef SMP
 244                     && curcpu == CPU_FIRST()
 245 #endif
 246                     )
 247                         hardfreq = hz / tc_min_ticktock_freq;
 248                 else
 249                         hardfreq = hz;
 250                 if (hardfreq > 1)
 251                         event += tick_sbt * (hardfreq - 1);
 252         }
 253         /* Handle callout events. */
 254         if (event > state->nextcall)
 255                 event = state->nextcall;
 256         if (!idle) { /* If CPU is active - handle other types of events. */
 257                 if (event > state->nextstat)
 258                         event = state->nextstat;
 259                 if (profiling && event > state->nextprof)
 260                         event = state->nextprof;
 261         }
 262         return (event);
 263 }
 264
 265 /*
 266  * Schedule binuptime of the next event on all CPUs.
 267  */
 268 static sbintime_t
 269 getnextevent(void)
 270 {
 271         struct pcpu_state *state;
 272         sbintime_t event;
 273 #ifdef SMP
 274         int     cpu;
 275 #endif
 276 #ifdef KTR
 277         int     c;
 278
 279         c = -1;
 280 #endif
 281         state = DPCPU_PTR(timerstate);
 282         event = state->nextevent;
 283 #ifdef SMP
 284         if ((timer->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU) == 0) {
 285                 CPU_FOREACH(cpu) {
 286                         state = DPCPU_ID_PTR(cpu, timerstate);
 287                         if (event > state->nextevent) {
 288                                 event = state->nextevent;
 289 #ifdef KTR
 290                                 c = cpu;
 291 #endif
 292                         }
 293                 }
 294         }
 295 #endif
 296         CTR4(KTR_SPARE2, "next at %d:    next %d.%08x by %d",
 297             curcpu, (int)(event >> 32), (u_int)(event & 0xffffffff), c);
 298         return (event);
 299 }
 300
 301 /* Hardware timer callback function. */
 302 static void
 303 timercb(struct eventtimer *et, void *arg)
 304 {
 305         sbintime_t now;
 306         sbintime_t *next;
 307         struct pcpu_state *state;
 308 #ifdef SMP
 309         int cpu, bcast;
 310 #endif
 311
 312         /* Do not touch anything if somebody reconfiguring timers. */
 313         if (busy)
 314                 return;
 315         /* Update present and next tick times. */
 316         state = DPCPU_PTR(timerstate);
 317         if (et->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU) {
 318                 next = &state->nexttick;
 319         } else
 320                 next = &nexttick;
 321         now = sbinuptime();
 322         if (periodic)
 323                 *next = now + timerperiod;
 324         else
 325                 *next = -1;     /* Next tick is not scheduled yet. */
 326         state->now = now;
 327         CTR3(KTR_SPARE2, "intr at %d:    now  %d.%08x",
 328             curcpu, (int)(now >> 32), (u_int)(now & 0xffffffff));
 329
 330 #ifdef SMP
 331 #ifdef EARLY_AP_STARTUP
 332         MPASS(mp_ncpus == 1 || smp_started);
 333 #endif
 334         /* Prepare broadcasting to other CPUs for non-per-CPU timers. */
 335         bcast = 0;
 336 #ifdef EARLY_AP_STARTUP
 337         if ((et->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU) == 0) {
 338 #else
 339         if ((et->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU) == 0 && smp_started) {
 340 #endif
 341                 CPU_FOREACH(cpu) {
 342                         state = DPCPU_ID_PTR(cpu, timerstate);
 343                         ET_HW_LOCK(state);
 344                         state->now = now;
 345                         if (now >= state->nextevent) {
 346                                 state->nextevent += SBT_1S;
 347                                 if (curcpu != cpu) {
 348                                         state->ipi = 1;
 349                                         bcast = 1;
 350                                 }
 351                         }
 352                         ET_HW_UNLOCK(state);
 353                 }
 354         }
 355 #endif
 356
 357         /* Handle events for this time on this CPU. */
 358         handleevents(now, 0);
 359
 360 #ifdef SMP
 361         /* Broadcast interrupt to other CPUs for non-per-CPU timers. */
 362         if (bcast) {
 363                 CPU_FOREACH(cpu) {
 364                         if (curcpu == cpu)
 365                                 continue;
 366                         state = DPCPU_ID_PTR(cpu, timerstate);
 367                         if (state->ipi) {
 368                                 state->ipi = 0;
 369                                 ipi_cpu(cpu, IPI_HARDCLOCK);
 370                         }
 371                 }
 372         }
 373 #endif
 374 }
 375
 376 /*
 377  * Load new value into hardware timer.
 378  */
 379 static void
 380 loadtimer(sbintime_t now, int start)
 381 {
 382         struct pcpu_state *state;
 383         sbintime_t new;
 384         sbintime_t *next;
 385         uint64_t tmp;
 386         int eq;
 387
 388         if (timer->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU) {
 389                 state = DPCPU_PTR(timerstate);
 390                 next = &state->nexttick;
 391         } else
 392                 next = &nexttick;
 393         if (periodic) {
 394                 if (start) {
 395                         /*
 396                          * Try to start all periodic timers aligned
 397                          * to period to make events synchronous.
 398                          */
 399                         tmp = now % timerperiod;
 400                         new = timerperiod - tmp;
 401                         if (new < tmp)          /* Left less then passed. */
 402                                 new += timerperiod;
 403                         CTR5(KTR_SPARE2, "load p at %d:   now %d.%08x first in %d.%08x",
 404                             curcpu, (int)(now >> 32), (u_int)(now & 0xffffffff),
 405                             (int)(new >> 32), (u_int)(new & 0xffffffff));
 406                         *next = new + now;
 407                         et_start(timer, new, timerperiod);
 408                 }
 409         } else {
 410                 new = getnextevent();
 411                 eq = (new == *next);
 412                 CTR4(KTR_SPARE2, "load at %d:    next %d.%08x eq %d",
 413                     curcpu, (int)(new >> 32), (u_int)(new & 0xffffffff), eq);
 414                 if (!eq) {
 415                         *next = new;
 416                         et_start(timer, new - now, 0);
 417                 }
 418         }
 419 }
 420
 421 /*
 422  * Prepare event timer parameters after configuration changes.
 423  */
 424 static void
 425 setuptimer(void)
 426 {
 427         int freq;
 428
 429         if (periodic && (timer->et_flags & ET_FLAGS_PERIODIC) == 0)
 430                 periodic = 0;
 431         else if (!periodic && (timer->et_flags & ET_FLAGS_ONESHOT) == 0)
 432                 periodic = 1;
 433         singlemul = MIN(MAX(singlemul, 1), 20);
 434         freq = hz * singlemul;
 435         while (freq < (profiling ? profhz : stathz))
 436                 freq += hz;
 437         freq = round_freq(timer, freq);
 438         timerperiod = SBT_1S / freq;
 439 }
 440
 441 /*
 442  * Reconfigure specified per-CPU timer on other CPU. Called from IPI handler.
 443  */
 444 static int
 445 doconfigtimer(void)
 446 {
 447         sbintime_t now;
 448         struct pcpu_state *state;
 449
 450         state = DPCPU_PTR(timerstate);
 451         switch (atomic_load_acq_int(&state->action)) {
 452         case 1:
 453                 now = sbinuptime();
 454                 ET_HW_LOCK(state);
 455                 loadtimer(now, 1);
 456                 ET_HW_UNLOCK(state);
 457                 state->handle = 0;
 458                 atomic_store_rel_int(&state->action, 0);
 459                 return (1);
 460         case 2:
 461                 ET_HW_LOCK(state);
 462                 et_stop(timer);
 463                 ET_HW_UNLOCK(state);
 464                 state->handle = 0;
 465                 atomic_store_rel_int(&state->action, 0);
 466                 return (1);
 467         }
 468         if (atomic_readandclear_int(&state->handle) && !busy) {
 469                 now = sbinuptime();
 470                 handleevents(now, 0);
 471                 return (1);
 472         }
 473         return (0);
 474 }
 475
 476 /*
 477  * Reconfigure specified timer.
 478  * For per-CPU timers use IPI to make other CPUs to reconfigure.
 479  */
 480 static void
 481 configtimer(int start)
 482 {
 483         sbintime_t now, next;
 484         struct pcpu_state *state;
 485         int cpu;
 486
 487         if (start) {
 488                 setuptimer();
 489                 now = sbinuptime();
 490         } else
 491                 now = 0;
 492         critical_enter();
 493         ET_HW_LOCK(DPCPU_PTR(timerstate));
 494         if (start) {
 495                 /* Initialize time machine parameters. */
 496                 next = now + timerperiod;
 497                 if (periodic)
 498                         nexttick = next;
 499                 else
 500                         nexttick = -1;
 501 #ifdef EARLY_AP_STARTUP
 502                 MPASS(mp_ncpus == 1 || smp_started);
 503 #endif
 504                 CPU_FOREACH(cpu) {
 505                         state = DPCPU_ID_PTR(cpu, timerstate);
 506                         state->now = now;
 507 #ifndef EARLY_AP_STARTUP
 508                         if (!smp_started && cpu != CPU_FIRST())
 509                                 state->nextevent = SBT_MAX;
 510                         else
 511 #endif
 512                                 state->nextevent = next;
 513                         if (periodic)
 514                                 state->nexttick = next;
 515                         else
 516                                 state->nexttick = -1;
 517                         state->nexthard = next;
 518                         state->nextstat = next;
 519                         state->nextprof = next;
 520                         state->nextcall = next;
 521                         state->nextcallopt = next;
 522                         hardclock_sync(cpu);
 523                 }
 524                 busy = 0;
 525                 /* Start global timer or per-CPU timer of this CPU. */
 526                 loadtimer(now, 1);
 527         } else {
 528                 busy = 1;
 529                 /* Stop global timer or per-CPU timer of this CPU. */
 530                 et_stop(timer);
 531         }
 532         ET_HW_UNLOCK(DPCPU_PTR(timerstate));
 533 #ifdef SMP
 534 #ifdef EARLY_AP_STARTUP
 535         /* If timer is global we are done. */
 536         if ((timer->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU) == 0) {
 537 #else
 538         /* If timer is global or there is no other CPUs yet - we are done. */
 539         if ((timer->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU) == 0 || !smp_started) {
 540 #endif
 541                 critical_exit();
 542                 return;
 543         }
 544         /* Set reconfigure flags for other CPUs. */
 545         CPU_FOREACH(cpu) {
 546                 state = DPCPU_ID_PTR(cpu, timerstate);
 547                 atomic_store_rel_int(&state->action,
 548                     (cpu == curcpu) ? 0 : ( start ? 1 : 2));
 549         }
 550         /* Broadcast reconfigure IPI. */
 551         ipi_all_but_self(IPI_HARDCLOCK);
 552         /* Wait for reconfiguration completed. */
 553 restart:
 554         cpu_spinwait();
 555         CPU_FOREACH(cpu) {
 556                 if (cpu == curcpu)
 557                         continue;
 558                 state = DPCPU_ID_PTR(cpu, timerstate);
 559                 if (atomic_load_acq_int(&state->action))
 560                         goto restart;
 561         }
 562 #endif
 563         critical_exit();
 564 }
 565
 566 /*
 567  * Calculate nearest frequency supported by hardware timer.
 568  */
 569 static int
 570 round_freq(struct eventtimer *et, int freq)
 571 {
 572         uint64_t div;
 573
 574         if (et->et_frequency != 0) {
 575                 div = lmax((et->et_frequency + freq / 2) / freq, 1);
 576                 if (et->et_flags & ET_FLAGS_POW2DIV)
 577                         div = 1 << (flsl(div + div / 2) - 1);
 578                 freq = (et->et_frequency + div / 2) / div;
 579         }
 580         if (et->et_min_period > SBT_1S)
 581                 panic("Event timer \"%s\" doesn't support sub-second periods!",
 582                     et->et_name);
 583         else if (et->et_min_period != 0)
 584                 freq = min(freq, SBT2FREQ(et->et_min_period));
 585         if (et->et_max_period < SBT_1S && et->et_max_period != 0)
 586                 freq = max(freq, SBT2FREQ(et->et_max_period));
 587         return (freq);
 588 }
 589
 590 /*
 591  * Configure and start event timers (BSP part).
 592  */
 593 void
 594 cpu_initclocks_bsp(void)
 595 {
 596         struct pcpu_state *state;
 597         int base, div, cpu;
 598
 599         mtx_init(&et_hw_mtx, "et_hw_mtx", NULL, MTX_SPIN);
 600         CPU_FOREACH(cpu) {
 601                 state = DPCPU_ID_PTR(cpu, timerstate);
 602                 mtx_init(&state->et_hw_mtx, "et_hw_mtx", NULL, MTX_SPIN);
 603                 state->nextcall = SBT_MAX;
 604                 state->nextcallopt = SBT_MAX;
 605         }
 606         periodic = want_periodic;
 607         /* Grab requested timer or the best of present. */
 608         if (timername[0])
 609                 timer = et_find(timername, 0, 0);
 610         if (timer == NULL && periodic) {
 611                 timer = et_find(NULL,
 612                     ET_FLAGS_PERIODIC, ET_FLAGS_PERIODIC);
 613         }
 614         if (timer == NULL) {
 615                 timer = et_find(NULL,
 616                     ET_FLAGS_ONESHOT, ET_FLAGS_ONESHOT);
 617         }
 618         if (timer == NULL && !periodic) {
 619                 timer = et_find(NULL,
 620                     ET_FLAGS_PERIODIC, ET_FLAGS_PERIODIC);
 621         }
 622         if (timer == NULL)
 623                 panic("No usable event timer found!");
 624         et_init(timer, timercb, NULL, NULL);
 625
 626         /* Adapt to timer capabilities. */
 627         if (periodic && (timer->et_flags & ET_FLAGS_PERIODIC) == 0)
 628                 periodic = 0;
 629         else if (!periodic && (timer->et_flags & ET_FLAGS_ONESHOT) == 0)
 630                 periodic = 1;
 631         if (timer->et_flags & ET_FLAGS_C3STOP)
 632                 cpu_disable_c3_sleep++;
 633
 634         /*
 635          * We honor the requested 'hz' value.
 636          * We want to run stathz in the neighborhood of 128hz.
 637          * We would like profhz to run as often as possible.
 638          */
 639         if (singlemul <= 0 || singlemul > 20) {
 640                 if (hz >= 1500 || (hz % 128) == 0)
 641                         singlemul = 1;
 642                 else if (hz >= 750)
 643                         singlemul = 2;
 644                 else
 645                         singlemul = 4;
 646         }
 647         if (periodic) {
 648                 base = round_freq(timer, hz * singlemul);
 649                 singlemul = max((base + hz / 2) / hz, 1);
 650                 hz = (base + singlemul / 2) / singlemul;
 651                 if (base <= 128)
 652                         stathz = base;
 653                 else {
 654                         div = base / 128;
 655                         if (div >= singlemul && (div % singlemul) == 0)
 656                                 div++;
 657                         stathz = base / div;
 658                 }
 659                 profhz = stathz;
 660                 while ((profhz + stathz) <= 128 * 64)
 661                         profhz += stathz;
 662                 profhz = round_freq(timer, profhz);
 663         } else {
 664                 hz = round_freq(timer, hz);
 665                 stathz = round_freq(timer, 127);
 666                 profhz = round_freq(timer, stathz * 64);
 667         }
 668         tick = 1000000 / hz;
 669         tick_sbt = SBT_1S / hz;
 670         tick_bt = sbttobt(tick_sbt);
 671         statperiod = SBT_1S / stathz;
 672         profperiod = SBT_1S / profhz;
 673         ET_LOCK();
 674         configtimer(1);
 675         ET_UNLOCK();
 676 }
 677
 678 /*
 679  * Start per-CPU event timers on APs.
 680  */
 681 void
 682 cpu_initclocks_ap(void)
 683 {
 684         sbintime_t now;
 685         struct pcpu_state *state;
 686         struct thread *td;
 687
 688         state = DPCPU_PTR(timerstate);
 689         now = sbinuptime();
 690         ET_HW_LOCK(state);
 691         state->now = now;
 692         hardclock_sync(curcpu);
 693         spinlock_enter();
 694         ET_HW_UNLOCK(state);
 695         td = curthread;
 696         td->td_intr_nesting_level++;
 697         handleevents(state->now, 2);
 698         td->td_intr_nesting_level--;
 699         spinlock_exit();
 700 }
 701
 702 void
 703 suspendclock(void)
 704 {
 705         ET_LOCK();
 706         configtimer(0);
 707         ET_UNLOCK();
 708 }
 709
 710 void
 711 resumeclock(void)
 712 {
 713         ET_LOCK();
 714         configtimer(1);
 715         ET_UNLOCK();
 716 }
 717
 718 /*
 719  * Switch to profiling clock rates.
 720  */
 721 void
 722 cpu_startprofclock(void)
 723 {
 724
 725         ET_LOCK();
 726         if (profiling == 0) {
 727                 if (periodic) {
 728                         configtimer(0);
 729                         profiling = 1;
 730                         configtimer(1);
 731                 } else
 732                         profiling = 1;
 733         } else
 734                 profiling++;
 735         ET_UNLOCK();
 736 }
 737
 738 /*
 739  * Switch to regular clock rates.
 740  */
 741 void
 742 cpu_stopprofclock(void)
 743 {
 744
 745         ET_LOCK();
 746         if (profiling == 1) {
 747                 if (periodic) {
 748                         configtimer(0);
 749                         profiling = 0;
 750                         configtimer(1);
 751                 } else
 752                 profiling = 0;
 753         } else
 754                 profiling--;
 755         ET_UNLOCK();
 756 }
 757
 758 /*
 759  * Switch to idle mode (all ticks handled).
 760  */
 761 sbintime_t
 762 cpu_idleclock(void)
 763 {
 764         sbintime_t now, t;
 765         struct pcpu_state *state;
 766
 767         if (idletick || busy ||
 768             (periodic && (timer->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU))
 769 #ifdef DEVICE_POLLING
 770             || curcpu == CPU_FIRST()
 771 #endif
 772             )
 773                 return (-1);
 774         state = DPCPU_PTR(timerstate);
 775         if (periodic)
 776                 now = state->now;
 777         else
 778                 now = sbinuptime();
 779         CTR3(KTR_SPARE2, "idle at %d:    now  %d.%08x",
 780             curcpu, (int)(now >> 32), (u_int)(now & 0xffffffff));
 781         t = getnextcpuevent(1);
 782         ET_HW_LOCK(state);
 783         state->idle = 1;
 784         state->nextevent = t;
 785         if (!periodic)
 786                 loadtimer(now, 0);
 787         ET_HW_UNLOCK(state);
 788         return (MAX(t - now, 0));
 789 }
 790
 791 /*
 792  * Switch to active mode (skip empty ticks).
 793  */
 794 void
 795 cpu_activeclock(void)
 796 {
 797         sbintime_t now;
 798         struct pcpu_state *state;
 799         struct thread *td;
 800
 801         state = DPCPU_PTR(timerstate);
 802         if (state->idle == 0 || busy)
 803                 return;
 804         if (periodic)
 805                 now = state->now;
 806         else
 807                 now = sbinuptime();
 808         CTR3(KTR_SPARE2, "active at %d:  now  %d.%08x",
 809             curcpu, (int)(now >> 32), (u_int)(now & 0xffffffff));
 810         spinlock_enter();
 811         td = curthread;
 812         td->td_intr_nesting_level++;
 813         handleevents(now, 1);
 814         td->td_intr_nesting_level--;
 815         spinlock_exit();
 816 }
 817
 818 /*
 819  * Change the frequency of the given timer.  This changes et->et_frequency and
 820  * if et is the active timer it reconfigures the timer on all CPUs.  This is
 821  * intended to be a private interface for the use of et_change_frequency() only.
 822  */
 823 void
 824 cpu_et_frequency(struct eventtimer *et, uint64_t newfreq)
 825 {
 826
 827         ET_LOCK();
 828         if (et == timer) {
 829                 configtimer(0);
 830                 et->et_frequency = newfreq;
 831                 configtimer(1);
 832         } else
 833                 et->et_frequency = newfreq;
 834         ET_UNLOCK();
 835 }
 836
 837 void
 838 cpu_new_callout(int cpu, sbintime_t bt, sbintime_t bt_opt)
 839 {
 840         struct pcpu_state *state;
 841
 842         /* Do not touch anything if somebody reconfiguring timers. */
 843         if (busy)
 844                 return;
 845         CTR6(KTR_SPARE2, "new co at %d:    on %d at %d.%08x - %d.%08x",
 846             curcpu, cpu, (int)(bt_opt >> 32), (u_int)(bt_opt & 0xffffffff),
 847             (int)(bt >> 32), (u_int)(bt & 0xffffffff));
 848
 849         KASSERT(!CPU_ABSENT(cpu), ("Absent CPU %d", cpu));
 850         state = DPCPU_ID_PTR(cpu, timerstate);
 851         ET_HW_LOCK(state);
 852
 853         /*
 854          * If there is callout time already set earlier -- do nothing.
 855          * This check may appear redundant because we check already in
 856          * callout_process() but this double check guarantees we're safe
 857          * with respect to race conditions between interrupts execution
 858          * and scheduling.
 859          */
 860         state->nextcallopt = bt_opt;
 861         if (bt >= state->nextcall)
 862                 goto done;
 863         state->nextcall = bt;
 864         /* If there is some other event set earlier -- do nothing. */
 865         if (bt >= state->nextevent)
 866                 goto done;
 867         state->nextevent = bt;
 868         /* If timer is periodic -- there is nothing to reprogram. */
 869         if (periodic)
 870                 goto done;
 871         /* If timer is global or of the current CPU -- reprogram it. */
 872         if ((timer->et_flags & ET_FLAGS_PERCPU) == 0 || cpu == curcpu) {
 873                 loadtimer(sbinuptime(), 0);
 874 done:
 875                 ET_HW_UNLOCK(state);
 876                 return;
 877         }
 878         /* Otherwise make other CPU to reprogram it. */
 879         state->handle = 1;
 880         ET_HW_UNLOCK(state);
 881 #ifdef SMP
 882         ipi_cpu(cpu, IPI_HARDCLOCK);
 883 #endif
 884 }
 885
 886 /*
 887  * Report or change the active event timers hardware.
 888  */
 889 static int
 890 sysctl_kern_eventtimer_timer(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 891 {
 892         char buf[32];
 893         struct eventtimer *et;
 894         int error;
 895
 896         ET_LOCK();
 897         et = timer;
 898         snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", et->et_name);
 899         ET_UNLOCK();
 900         error = sysctl_handle_string(oidp, buf, sizeof(buf), req);
 901         ET_LOCK();
 902         et = timer;
 903         if (error != 0 || req->newptr == NULL ||
 904             strcasecmp(buf, et->et_name) == 0) {
 905                 ET_UNLOCK();
 906                 return (error);
 907         }
 908         et = et_find(buf, 0, 0);
 909         if (et == NULL) {
 910                 ET_UNLOCK();
 911                 return (ENOENT);
 912         }
 913         configtimer(0);
 914         et_free(timer);
 915         if (et->et_flags & ET_FLAGS_C3STOP)
 916                 cpu_disable_c3_sleep++;
 917         if (timer->et_flags & ET_FLAGS_C3STOP)
 918                 cpu_disable_c3_sleep--;
 919         periodic = want_periodic;
 920         timer = et;
 921         et_init(timer, timercb, NULL, NULL);
 922         configtimer(1);
 923         ET_UNLOCK();
 924         return (error);
 925 }
 926 SYSCTL_PROC(_kern_eventtimer, OID_AUTO, timer,
 927     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE,
 928     0, 0, sysctl_kern_eventtimer_timer, "A", "Chosen event timer");
 929
 930 /*
 931  * Report or change the active event timer periodicity.
 932  */
 933 static int
 934 sysctl_kern_eventtimer_periodic(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 935 {
 936         int error, val;
 937
 938         val = periodic;
 939         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
 940         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 941                 return (error);
 942         ET_LOCK();
 943         configtimer(0);
 944         periodic = want_periodic = val;
 945         configtimer(1);
 946         ET_UNLOCK();
 947         return (error);
 948 }
 949 SYSCTL_PROC(_kern_eventtimer, OID_AUTO, periodic,
 950     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE,
 951     0, 0, sysctl_kern_eventtimer_periodic, "I", "Enable event timer periodic mode");
 952
 953 #include "opt_ddb.h"
 954
 955 #ifdef DDB
 956 #include <ddb/ddb.h>
 957
 958 DB_SHOW_COMMAND(clocksource, db_show_clocksource)
 959 {
 960         struct pcpu_state *st;
 961         int c;
 962
 963         CPU_FOREACH(c) {
 964                 st = DPCPU_ID_PTR(c, timerstate);
 965                 db_printf(
 966                     "CPU %2d: action %d handle %d  ipi %d idle %d\n"
 967                     "        now %#jx nevent %#jx (%jd)\n"
 968                     "        ntick %#jx (%jd) nhard %#jx (%jd)\n"
 969                     "        nstat %#jx (%jd) nprof %#jx (%jd)\n"
 970                     "        ncall %#jx (%jd) ncallopt %#jx (%jd)\n",
 971                     c, st->action, st->handle, st->ipi, st->idle,
 972                     (uintmax_t)st->now,
 973                     (uintmax_t)st->nextevent,
 974                     (uintmax_t)(st->nextevent - st->now) / tick_sbt,
 975                     (uintmax_t)st->nexttick,
 976                     (uintmax_t)(st->nexttick - st->now) / tick_sbt,
 977                     (uintmax_t)st->nexthard,
 978                     (uintmax_t)(st->nexthard - st->now) / tick_sbt,
 979                     (uintmax_t)st->nextstat,
 980                     (uintmax_t)(st->nextstat - st->now) / tick_sbt,
 981                     (uintmax_t)st->nextprof,
 982                     (uintmax_t)(st->nextprof - st->now) / tick_sbt,
 983                     (uintmax_t)st->nextcall,
 984                     (uintmax_t)(st->nextcall - st->now) / tick_sbt,
 985                     (uintmax_t)st->nextcallopt,
 986                     (uintmax_t)(st->nextcallopt - st->now) / tick_sbt);
 987         }
 988 }
 989
 990 #endif