sys/kern/subr_clock.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1988 University of Utah.
   5  * Copyright (c) 1982, 1990, 1993
   6  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   7  *
   8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   9  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  10  * Science Department.
  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  *      from: Utah $Hdr: clock.c 1.18 91/01/21$
  37  *      from: @(#)clock.c       8.2 (Berkeley) 1/12/94
  38  *      from: NetBSD: clock_subr.c,v 1.6 2001/07/07 17:04:02 thorpej Exp
  39  *      and
  40  *      from: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.176 2001/09/04
  41  */
  42
  43 #include <sys/cdefs.h>
  44 __FBSDID("$FreeBSD$");
  45
  46 #include <sys/param.h>
  47 #include <sys/systm.h>
  48 #include <sys/kernel.h>
  49 #include <sys/bus.h>
  50 #include <sys/clock.h>
  51 #include <sys/limits.h>
  52 #include <sys/sysctl.h>
  53 #include <sys/timetc.h>
  54
  55 /*
  56  * The adjkerntz and wall_cmos_clock sysctls are in the "machdep" sysctl
  57  * namespace because they were misplaced there originally.
  58  */
  59 static int adjkerntz;
  60 static int
  61 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
  62 {
  63         int error;
  64         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2, req);
  65         if (!error && req->newptr)
  66                 resettodr();
  67         return (error);
  68 }
  69 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, adjkerntz, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW |
  70     CTLFLAG_MPSAFE, &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I",
  71     "Local offset from UTC in seconds");
  72
  73 static int ct_debug;
  74 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, clocktime, CTLFLAG_RWTUN,
  75     &ct_debug, 0, "Enable printing of clocktime debugging");
  76
  77 static int wall_cmos_clock;
  78 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, wall_cmos_clock, CTLFLAG_RW,
  79     &wall_cmos_clock, 0, "Enables application of machdep.adjkerntz");
  80
  81 /*--------------------------------------------------------------------*
  82  * Generic routines to convert between a POSIX date
  83  * (seconds since 1/1/1970) and yr/mo/day/hr/min/sec
  84  * Derived from NetBSD arch/hp300/hp300/clock.c
  85  */
  86
  87 #define FEBRUARY        2
  88 #define days_in_year(y)         (leapyear(y) ? 366 : 365)
  89 #define days_in_month(y, m) \
  90         (month_days[(m) - 1] + (m == FEBRUARY ? leapyear(y) : 0))
  91 /* Day of week. Days are counted from 1/1/1970, which was a Thursday */
  92 #define day_of_week(days)       (((days) + 4) % 7)
  93
  94 static const int month_days[12] = {
  95         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
  96 };
  97
  98 /*
  99  * Optimization: using a precomputed count of days between POSIX_BASE_YEAR and
 100  * some recent year avoids lots of unnecessary loop iterations in conversion.
 101  * recent_base_days is the number of days before the start of recent_base_year.
 102  */
 103 static const int recent_base_year = 2017;
 104 static const int recent_base_days = 17167;
 105
 106 /*
 107  * Table to 'calculate' pow(10, 9 - nsdigits) via lookup of nsdigits.
 108  * Before doing the lookup, the code asserts 0 <= nsdigits <= 9.
 109  */
 110 static u_int nsdivisors[] = {
 111     1000000000, 100000000, 10000000, 1000000, 100000, 10000, 1000, 100, 10, 1
 112 };
 113
 114 /*
 115  * This inline avoids some unnecessary modulo operations
 116  * as compared with the usual macro:
 117  *   ( ((year % 4) == 0 &&
 118  *      (year % 100) != 0) ||
 119  *     ((year % 400) == 0) )
 120  * It is otherwise equivalent.
 121  */
 122 static int
 123 leapyear(int year)
 124 {
 125         int rv = 0;
 126
 127         if ((year & 3) == 0) {
 128                 rv = 1;
 129                 if ((year % 100) == 0) {
 130                         rv = 0;
 131                         if ((year % 400) == 0)
 132                                 rv = 1;
 133                 }
 134         }
 135         return (rv);
 136 }
 137
 138 int
 139 clock_ct_to_ts(const struct clocktime *ct, struct timespec *ts)
 140 {
 141         int i, year, days;
 142
 143         if (ct_debug) {
 144                 printf("ct_to_ts([");
 145                 clock_print_ct(ct, 9);
 146                 printf("])");
 147         }
 148
 149         /*
 150          * Many realtime clocks store the year as 2-digit BCD; pivot on 70 to
 151          * determine century.  Some clocks have a "century bit" and drivers do
 152          * year += 100, so interpret values between 70-199 as relative to 1900.
 153          */
 154         year = ct->year;
 155         if (year < 70)
 156                 year += 2000;
 157         else if (year < 200)
 158                 year += 1900;
 159
 160         /* Sanity checks. */
 161         if (ct->mon < 1 || ct->mon > 12 || ct->day < 1 ||
 162             ct->day > days_in_month(year, ct->mon) ||
 163             ct->hour > 23 ||  ct->min > 59 || ct->sec > 59 || year < 1970 ||
 164             (sizeof(time_t) == 4 && year > 2037)) {     /* time_t overflow */
 165                 if (ct_debug)
 166                         printf(" = EINVAL\n");
 167                 return (EINVAL);
 168         }
 169
 170         /*
 171          * Compute days since start of time
 172          * First from years, then from months.
 173          */
 174         if (year >= recent_base_year) {
 175                 i = recent_base_year;
 176                 days = recent_base_days;
 177         } else {
 178                 i = POSIX_BASE_YEAR;
 179                 days = 0;
 180         }
 181         for (; i < year; i++)
 182                 days += days_in_year(i);
 183
 184         /* Months */
 185         for (i = 1; i < ct->mon; i++)
 186                 days += days_in_month(year, i);
 187         days += (ct->day - 1);
 188
 189         ts->tv_sec = (((time_t)days * 24 + ct->hour) * 60 + ct->min) * 60 +
 190             ct->sec;
 191         ts->tv_nsec = ct->nsec;
 192
 193         if (ct_debug)
 194                 printf(" = %jd.%09ld\n", (intmax_t)ts->tv_sec, ts->tv_nsec);
 195         return (0);
 196 }
 197
 198 int
 199 clock_bcd_to_ts(const struct bcd_clocktime *bct, struct timespec *ts, bool ampm)
 200 {
 201         struct clocktime ct;
 202         int bcent, byear;
 203
 204         /*
 205          * Year may come in as 2-digit or 4-digit BCD.  Split the value into
 206          * separate BCD century and year values for validation and conversion.
 207          */
 208         bcent = bct->year >> 8;
 209         byear = bct->year & 0xff;
 210
 211         /*
 212          * Ensure that all values are valid BCD numbers, to avoid assertions in
 213          * the BCD-to-binary conversion routines.  clock_ct_to_ts() will further
 214          * validate the field ranges (such as 0 <= min <= 59) during conversion.
 215          */
 216         if (!validbcd(bcent) || !validbcd(byear) || !validbcd(bct->mon) ||
 217             !validbcd(bct->day) || !validbcd(bct->hour) ||
 218             !validbcd(bct->min) || !validbcd(bct->sec)) {
 219                 if (ct_debug)
 220                         printf("clock_bcd_to_ts: bad BCD: "
 221                             "[%04x-%02x-%02x %02x:%02x:%02x]\n",
 222                             bct->year, bct->mon, bct->day,
 223                             bct->hour, bct->min, bct->sec);
 224                 return (EINVAL);
 225         }
 226
 227         ct.year = FROMBCD(byear) + FROMBCD(bcent) * 100;
 228         ct.mon  = FROMBCD(bct->mon);
 229         ct.day  = FROMBCD(bct->day);
 230         ct.hour = FROMBCD(bct->hour);
 231         ct.min  = FROMBCD(bct->min);
 232         ct.sec  = FROMBCD(bct->sec);
 233         ct.dow  = bct->dow;
 234         ct.nsec = bct->nsec;
 235
 236         /* If asked to handle am/pm, convert from 12hr+pmflag to 24hr. */
 237         if (ampm) {
 238                 if (ct.hour == 12)
 239                         ct.hour = 0;
 240                 if (bct->ispm)
 241                         ct.hour += 12;
 242         }
 243
 244         return (clock_ct_to_ts(&ct, ts));
 245 }
 246
 247 void
 248 clock_ts_to_ct(const struct timespec *ts, struct clocktime *ct)
 249 {
 250         time_t i, year, days;
 251         time_t rsec;    /* remainder seconds */
 252         time_t secs;
 253
 254         secs = ts->tv_sec;
 255         days = secs / SECDAY;
 256         rsec = secs % SECDAY;
 257
 258         ct->dow = day_of_week(days);
 259
 260         /* Subtract out whole years. */
 261         if (days >= recent_base_days) {
 262                 year = recent_base_year;
 263                 days -= recent_base_days;
 264         } else {
 265                 year = POSIX_BASE_YEAR;
 266         }
 267         for (; days >= days_in_year(year); year++)
 268                 days -= days_in_year(year);
 269         ct->year = year;
 270
 271         /* Subtract out whole months, counting them in i. */
 272         for (i = 1; days >= days_in_month(year, i); i++)
 273                 days -= days_in_month(year, i);
 274         ct->mon = i;
 275
 276         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
 277         ct->day = days + 1;
 278
 279         /* Hours, minutes, seconds are easy */
 280         ct->hour = rsec / 3600;
 281         rsec = rsec % 3600;
 282         ct->min  = rsec / 60;
 283         rsec = rsec % 60;
 284         ct->sec  = rsec;
 285         ct->nsec = ts->tv_nsec;
 286         if (ct_debug) {
 287                 printf("ts_to_ct(%jd.%09ld) = [",
 288                     (intmax_t)ts->tv_sec, ts->tv_nsec);
 289                 clock_print_ct(ct, 9);
 290                 printf("]\n");
 291         }
 292
 293         KASSERT(ct->year >= 0 && ct->year < 10000,
 294             ("year %d isn't a 4 digit year", ct->year));
 295         KASSERT(ct->mon >= 1 && ct->mon <= 12,
 296             ("month %d not in 1-12", ct->mon));
 297         KASSERT(ct->day >= 1 && ct->day <= 31,
 298             ("day %d not in 1-31", ct->day));
 299         KASSERT(ct->hour >= 0 && ct->hour <= 23,
 300             ("hour %d not in 0-23", ct->hour));
 301         KASSERT(ct->min >= 0 && ct->min <= 59,
 302             ("minute %d not in 0-59", ct->min));
 303         /* Not sure if this interface needs to handle leapseconds or not. */
 304         KASSERT(ct->sec >= 0 && ct->sec <= 60,
 305             ("seconds %d not in 0-60", ct->sec));
 306 }
 307
 308 void
 309 clock_ts_to_bcd(const struct timespec *ts, struct bcd_clocktime *bct, bool ampm)
 310 {
 311         struct clocktime ct;
 312
 313         clock_ts_to_ct(ts, &ct);
 314
 315         /* If asked to handle am/pm, convert from 24hr to 12hr+pmflag. */
 316         bct->ispm = false;
 317         if (ampm) {
 318                 if (ct.hour >= 12) {
 319                         ct.hour -= 12;
 320                         bct->ispm = true;
 321                 }
 322                 if (ct.hour == 0)
 323                         ct.hour = 12;
 324         }
 325
 326         bct->year = TOBCD(ct.year % 100) | (TOBCD(ct.year / 100) << 8);
 327         bct->mon  = TOBCD(ct.mon);
 328         bct->day  = TOBCD(ct.day);
 329         bct->hour = TOBCD(ct.hour);
 330         bct->min  = TOBCD(ct.min);
 331         bct->sec  = TOBCD(ct.sec);
 332         bct->dow  = ct.dow;
 333         bct->nsec = ct.nsec;
 334 }
 335
 336 void
 337 clock_print_bcd(const struct bcd_clocktime *bct, int nsdigits)
 338 {
 339
 340         KASSERT(nsdigits >= 0 && nsdigits <= 9, ("bad nsdigits %d", nsdigits));
 341
 342         if (nsdigits > 0) {
 343                 printf("%4.4x-%2.2x-%2.2x %2.2x:%2.2x:%2.2x.%*.*ld",
 344                     bct->year, bct->mon, bct->day,
 345                     bct->hour, bct->min, bct->sec,
 346                     nsdigits, nsdigits, bct->nsec / nsdivisors[nsdigits]);
 347         } else {
 348                 printf("%4.4x-%2.2x-%2.2x %2.2x:%2.2x:%2.2x",
 349                     bct->year, bct->mon, bct->day,
 350                     bct->hour, bct->min, bct->sec);
 351         }
 352 }
 353
 354 void
 355 clock_print_ct(const struct clocktime *ct, int nsdigits)
 356 {
 357
 358         KASSERT(nsdigits >= 0 && nsdigits <= 9, ("bad nsdigits %d", nsdigits));
 359
 360         if (nsdigits > 0) {
 361                 printf("%04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d.%*.*ld",
 362                     ct->year, ct->mon, ct->day,
 363                     ct->hour, ct->min, ct->sec,
 364                     nsdigits, nsdigits, ct->nsec / nsdivisors[nsdigits]);
 365         } else {
 366                 printf("%04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d",
 367                     ct->year, ct->mon, ct->day,
 368                     ct->hour, ct->min, ct->sec);
 369         }
 370 }
 371
 372 void
 373 clock_print_ts(const struct timespec *ts, int nsdigits)
 374 {
 375         struct clocktime ct;
 376
 377         clock_ts_to_ct(ts, &ct);
 378         clock_print_ct(&ct, nsdigits);
 379 }
 380
 381 int
 382 utc_offset(void)
 383 {
 384
 385         return (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 386 }