sys/kern/kern_clocksource.c

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