sys/kern/kern_clock.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
   8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  *      @(#)kern_clock.c        8.5 (Berkeley) 1/21/94
  35  */
  36
  37 #include <sys/cdefs.h>
  38 __FBSDID("$FreeBSD$");
  39
  40 #include "opt_kdb.h"
  41 #include "opt_device_polling.h"
  42 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  43 #include "opt_kdtrace.h"
  44 #include "opt_ntp.h"
  45 #include "opt_watchdog.h"
  46
  47 #include <sys/param.h>
  48 #include <sys/systm.h>
  49 #include <sys/callout.h>
  50 #include <sys/kdb.h>
  51 #include <sys/kernel.h>
  52 #include <sys/kthread.h>
  53 #include <sys/ktr.h>
  54 #include <sys/lock.h>
  55 #include <sys/mutex.h>
  56 #include <sys/proc.h>
  57 #include <sys/resource.h>
  58 #include <sys/resourcevar.h>
  59 #include <sys/sched.h>
  60 #include <sys/sdt.h>
  61 #include <sys/signalvar.h>
  62 #include <sys/sleepqueue.h>
  63 #include <sys/smp.h>
  64 #include <vm/vm.h>
  65 #include <vm/pmap.h>
  66 #include <vm/vm_map.h>
  67 #include <sys/sysctl.h>
  68 #include <sys/bus.h>
  69 #include <sys/interrupt.h>
  70 #include <sys/limits.h>
  71 #include <sys/timetc.h>
  72
  73 #ifdef GPROF
  74 #include <sys/gmon.h>
  75 #endif
  76
  77 #ifdef HWPMC_HOOKS
  78 #include <sys/pmckern.h>
  79 PMC_SOFT_DEFINE( , , clock, hard);
  80 PMC_SOFT_DEFINE( , , clock, stat);
  81 PMC_SOFT_DEFINE_EX( , , clock, prof, \
  82     cpu_startprofclock, cpu_stopprofclock);
  83 #endif
  84
  85 #ifdef DEVICE_POLLING
  86 extern void hardclock_device_poll(void);
  87 #endif /* DEVICE_POLLING */
  88
  89 static void initclocks(void *dummy);
  90 SYSINIT(clocks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_FIRST, initclocks, NULL);
  91
  92 /* Spin-lock protecting profiling statistics. */
  93 static struct mtx time_lock;
  94
  95 SDT_PROVIDER_DECLARE(sched);
  96 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , tick, tick, "struct thread *", "struct proc *");
  97
  98 static int
  99 sysctl_kern_cp_time(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 100 {
 101         int error;
 102         long cp_time[CPUSTATES];
 103 #ifdef SCTL_MASK32
 104         int i;
 105         unsigned int cp_time32[CPUSTATES];
 106 #endif
 107
 108         read_cpu_time(cp_time);
 109 #ifdef SCTL_MASK32
 110         if (req->flags & SCTL_MASK32) {
 111                 if (!req->oldptr)
 112                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time32));
 113                 for (i = 0; i < CPUSTATES; i++)
 114                         cp_time32[i] = (unsigned int)cp_time[i];
 115                 error = SYSCTL_OUT(req, cp_time32, sizeof(cp_time32));
 116         } else
 117 #endif
 118         {
 119                 if (!req->oldptr)
 120                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time));
 121                 error = SYSCTL_OUT(req, cp_time, sizeof(cp_time));
 122         }
 123         return error;
 124 }
 125
 126 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_time, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 127     0,0, sysctl_kern_cp_time, "LU", "CPU time statistics");
 128
 129 static long empty[CPUSTATES];
 130
 131 static int
 132 sysctl_kern_cp_times(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 133 {
 134         struct pcpu *pcpu;
 135         int error;
 136         int c;
 137         long *cp_time;
 138 #ifdef SCTL_MASK32
 139         unsigned int cp_time32[CPUSTATES];
 140         int i;
 141 #endif
 142
 143         if (!req->oldptr) {
 144 #ifdef SCTL_MASK32
 145                 if (req->flags & SCTL_MASK32)
 146                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(cp_time32) * (mp_maxid + 1));
 147                 else
 148 #endif
 149                         return SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(long) * CPUSTATES * (mp_maxid + 1));
 150         }
 151         for (error = 0, c = 0; error == 0 && c <= mp_maxid; c++) {
 152                 if (!CPU_ABSENT(c)) {
 153                         pcpu = pcpu_find(c);
 154                         cp_time = pcpu->pc_cp_time;
 155                 } else {
 156                         cp_time = empty;
 157                 }
 158 #ifdef SCTL_MASK32
 159                 if (req->flags & SCTL_MASK32) {
 160                         for (i = 0; i < CPUSTATES; i++)
 161                                 cp_time32[i] = (unsigned int)cp_time[i];
 162                         error = SYSCTL_OUT(req, cp_time32, sizeof(cp_time32));
 163                 } else
 164 #endif
 165                         error = SYSCTL_OUT(req, cp_time, sizeof(long) * CPUSTATES);
 166         }
 167         return error;
 168 }
 169
 170 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, cp_times, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 171     0,0, sysctl_kern_cp_times, "LU", "per-CPU time statistics");
 172
 173 #ifdef DEADLKRES
 174 static const char *blessed[] = {
 175         "getblk",
 176         "so_snd_sx",
 177         "so_rcv_sx",
 178         NULL
 179 };
 180 static int slptime_threshold = 1800;
 181 static int blktime_threshold = 900;
 182 static int sleepfreq = 3;
 183
 184 static void
 185 deadlkres(void)
 186 {
 187         struct proc *p;
 188         struct thread *td;
 189         void *wchan;
 190         int blkticks, i, slpticks, slptype, tryl, tticks;
 191
 192         tryl = 0;
 193         for (;;) {
 194                 blkticks = blktime_threshold * hz;
 195                 slpticks = slptime_threshold * hz;
 196
 197                 /*
 198                  * Avoid to sleep on the sx_lock in order to avoid a possible
 199                  * priority inversion problem leading to starvation.
 200                  * If the lock can't be held after 100 tries, panic.
 201                  */
 202                 if (!sx_try_slock(&allproc_lock)) {
 203                         if (tryl > 100)
 204                 panic("%s: possible deadlock detected on allproc_lock\n",
 205                                     __func__);
 206                         tryl++;
 207                         pause("allproc", sleepfreq * hz);
 208                         continue;
 209                 }
 210                 tryl = 0;
 211                 FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 212                         PROC_LOCK(p);
 213                         if (p->p_state == PRS_NEW) {
 214                                 PROC_UNLOCK(p);
 215                                 continue;
 216                         }
 217                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 218
 219                                 /*
 220                                  * Once a thread is found in "interesting"
 221                                  * state a possible ticks wrap-up needs to be
 222                                  * checked.
 223                                  */
 224                                 thread_lock(td);
 225                                 if (TD_ON_LOCK(td) && ticks < td->td_blktick) {
 226
 227                                         /*
 228                                          * The thread should be blocked on a
 229                                          * turnstile, simply check if the
 230                                          * turnstile channel is in good state.
 231                                          */
 232                                         MPASS(td->td_blocked != NULL);
 233
 234                                         tticks = ticks - td->td_blktick;
 235                                         thread_unlock(td);
 236                                         if (tticks > blkticks) {
 237
 238                                                 /*
 239                                                  * Accordingly with provided
 240                                                  * thresholds, this thread is
 241                                                  * stuck for too long on a
 242                                                  * turnstile.
 243                                                  */
 244                                                 PROC_UNLOCK(p);
 245                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 246         panic("%s: possible deadlock detected for %p, blocked for %d ticks\n",
 247                                                     __func__, td, tticks);
 248                                         }
 249                                 } else if (TD_IS_SLEEPING(td) &&
 250                                     TD_ON_SLEEPQ(td) &&
 251                                     ticks < td->td_blktick) {
 252
 253                                         /*
 254                                          * Check if the thread is sleeping on a
 255                                          * lock, otherwise skip the check.
 256                                          * Drop the thread lock in order to
 257                                          * avoid a LOR with the sleepqueue
 258                                          * spinlock.
 259                                          */
 260                                         wchan = td->td_wchan;
 261                                         tticks = ticks - td->td_slptick;
 262                                         thread_unlock(td);
 263                                         slptype = sleepq_type(wchan);
 264                                         if ((slptype == SLEEPQ_SX ||
 265                                             slptype == SLEEPQ_LK) &&
 266                                             tticks > slpticks) {
 267
 268                                                 /*
 269                                                  * Accordingly with provided
 270                                                  * thresholds, this thread is
 271                                                  * stuck for too long on a
 272                                                  * sleepqueue.
 273                                                  * However, being on a
 274                                                  * sleepqueue, we might still
 275                                                  * check for the blessed
 276                                                  * list.
 277                                                  */
 278                                                 tryl = 0;
 279                                                 for (i = 0; blessed[i] != NULL;
 280                                                     i++) {
 281                                                         if (!strcmp(blessed[i],
 282                                                             td->td_wmesg)) {
 283                                                                 tryl = 1;
 284                                                                 break;
 285                                                         }
 286                                                 }
 287                                                 if (tryl != 0) {
 288                                                         tryl = 0;
 289                                                         continue;
 290                                                 }
 291                                                 PROC_UNLOCK(p);
 292                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 293         panic("%s: possible deadlock detected for %p, blocked for %d ticks\n",
 294                                                     __func__, td, tticks);
 295                                         }
 296                                 } else
 297                                         thread_unlock(td);
 298                         }
 299                         PROC_UNLOCK(p);
 300                 }
 301                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 302
 303                 /* Sleep for sleepfreq seconds. */
 304                 pause("-", sleepfreq * hz);
 305         }
 306 }
 307
 308 static struct kthread_desc deadlkres_kd = {
 309         "deadlkres",
 310         deadlkres,
 311         (struct thread **)NULL
 312 };
 313
 314 SYSINIT(deadlkres, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_ANY, kthread_start, &deadlkres_kd);
 315
 316 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, deadlkres, CTLFLAG_RW, 0,
 317     "Deadlock resolver");
 318 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, slptime_threshold, CTLFLAG_RW,
 319     &slptime_threshold, 0,
 320     "Number of seconds within is valid to sleep on a sleepqueue");
 321 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, blktime_threshold, CTLFLAG_RW,
 322     &blktime_threshold, 0,
 323     "Number of seconds within is valid to block on a turnstile");
 324 SYSCTL_INT(_debug_deadlkres, OID_AUTO, sleepfreq, CTLFLAG_RW, &sleepfreq, 0,
 325     "Number of seconds between any deadlock resolver thread run");
 326 #endif  /* DEADLKRES */
 327
 328 void
 329 read_cpu_time(long *cp_time)
 330 {
 331         struct pcpu *pc;
 332         int i, j;
 333
 334         /* Sum up global cp_time[]. */
 335         bzero(cp_time, sizeof(long) * CPUSTATES);
 336         CPU_FOREACH(i) {
 337                 pc = pcpu_find(i);
 338                 for (j = 0; j < CPUSTATES; j++)
 339                         cp_time[j] += pc->pc_cp_time[j];
 340         }
 341 }
 342
 343 #ifdef SW_WATCHDOG
 344 #include <sys/watchdog.h>
 345
 346 static int watchdog_ticks;
 347 static int watchdog_enabled;
 348 static void watchdog_fire(void);
 349 static void watchdog_config(void *, u_int, int *);
 350 #endif /* SW_WATCHDOG */
 351
 352 /*
 353  * Clock handling routines.
 354  *
 355  * This code is written to operate with two timers that run independently of
 356  * each other.
 357  *
 358  * The main timer, running hz times per second, is used to trigger interval
 359  * timers, timeouts and rescheduling as needed.
 360  *
 361  * The second timer handles kernel and user profiling,
 362  * and does resource use estimation.  If the second timer is programmable,
 363  * it is randomized to avoid aliasing between the two clocks.  For example,
 364  * the randomization prevents an adversary from always giving up the cpu
 365  * just before its quantum expires.  Otherwise, it would never accumulate
 366  * cpu ticks.  The mean frequency of the second timer is stathz.
 367  *
 368  * If no second timer exists, stathz will be zero; in this case we drive
 369  * profiling and statistics off the main clock.  This WILL NOT be accurate;
 370  * do not do it unless absolutely necessary.
 371  *
 372  * The statistics clock may (or may not) be run at a higher rate while
 373  * profiling.  This profile clock runs at profhz.  We require that profhz
 374  * be an integral multiple of stathz.
 375  *
 376  * If the statistics clock is running fast, it must be divided by the ratio
 377  * profhz/stathz for statistics.  (For profiling, every tick counts.)
 378  *
 379  * Time-of-day is maintained using a "timecounter", which may or may
 380  * not be related to the hardware generating the above mentioned
 381  * interrupts.
 382  */
 383
 384 int     stathz;
 385 int     profhz;
 386 int     profprocs;
 387 volatile int    ticks;
 388 int     psratio;
 389
 390 static DPCPU_DEFINE(int, pcputicks);    /* Per-CPU version of ticks. */
 391 static int global_hardclock_run = 0;
 392
 393 /*
 394  * Initialize clock frequencies and start both clocks running.
 395  */
 396 /* ARGSUSED*/
 397 static void
 398 initclocks(dummy)
 399         void *dummy;
 400 {
 401         register int i;
 402
 403         /*
 404          * Set divisors to 1 (normal case) and let the machine-specific
 405          * code do its bit.
 406          */
 407         mtx_init(&time_lock, "time lock", NULL, MTX_DEF);
 408         cpu_initclocks();
 409
 410         /*
 411          * Compute profhz/stathz, and fix profhz if needed.
 412          */
 413         i = stathz ? stathz : hz;
 414         if (profhz == 0)
 415                 profhz = i;
 416         psratio = profhz / i;
 417 #ifdef SW_WATCHDOG
 418         EVENTHANDLER_REGISTER(watchdog_list, watchdog_config, NULL, 0);
 419 #endif
 420 }
 421
 422 /*
 423  * Each time the real-time timer fires, this function is called on all CPUs.
 424  * Note that hardclock() calls hardclock_cpu() for the boot CPU, so only
 425  * the other CPUs in the system need to call this function.
 426  */
 427 void
 428 hardclock_cpu(int usermode)
 429 {
 430         struct pstats *pstats;
 431         struct thread *td = curthread;
 432         struct proc *p = td->td_proc;
 433         int flags;
 434
 435         /*
 436          * Run current process's virtual and profile time, as needed.
 437          */
 438         pstats = p->p_stats;
 439         flags = 0;
 440         if (usermode &&
 441             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value)) {
 442                 PROC_SLOCK(p);
 443                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0)
 444                         flags |= TDF_ALRMPEND | TDF_ASTPENDING;
 445                 PROC_SUNLOCK(p);
 446         }
 447         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)) {
 448                 PROC_SLOCK(p);
 449                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0)
 450                         flags |= TDF_PROFPEND | TDF_ASTPENDING;
 451                 PROC_SUNLOCK(p);
 452         }
 453         thread_lock(td);
 454         sched_tick(1);
 455         td->td_flags |= flags;
 456         thread_unlock(td);
 457
 458 #ifdef HWPMC_HOOKS
 459         if (PMC_CPU_HAS_SAMPLES(PCPU_GET(cpuid)))
 460                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(curthread, PMC_FN_DO_SAMPLES, NULL);
 461         if (td->td_intr_frame != NULL)
 462                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, hard, td->td_intr_frame);
 463 #endif
 464         callout_tick();
 465 }
 466
 467 /*
 468  * The real-time timer, interrupting hz times per second.
 469  */
 470 void
 471 hardclock(int usermode, uintfptr_t pc)
 472 {
 473
 474         atomic_add_int(&ticks, 1);
 475         hardclock_cpu(usermode);
 476         tc_ticktock(1);
 477         cpu_tick_calibration();
 478         /*
 479          * If no separate statistics clock is available, run it from here.
 480          *
 481          * XXX: this only works for UP
 482          */
 483         if (stathz == 0) {
 484                 profclock(usermode, pc);
 485                 statclock(usermode);
 486         }
 487 #ifdef DEVICE_POLLING
 488         hardclock_device_poll();        /* this is very short and quick */
 489 #endif /* DEVICE_POLLING */
 490 #ifdef SW_WATCHDOG
 491         if (watchdog_enabled > 0 && --watchdog_ticks <= 0)
 492                 watchdog_fire();
 493 #endif /* SW_WATCHDOG */
 494 }
 495
 496 void
 497 hardclock_cnt(int cnt, int usermode)
 498 {
 499         struct pstats *pstats;
 500         struct thread *td = curthread;
 501         struct proc *p = td->td_proc;
 502         int *t = DPCPU_PTR(pcputicks);
 503         int flags, global, newticks;
 504 #ifdef SW_WATCHDOG
 505         int i;
 506 #endif /* SW_WATCHDOG */
 507
 508         /*
 509          * Update per-CPU and possibly global ticks values.
 510          */
 511         *t += cnt;
 512         do {
 513                 global = ticks;
 514                 newticks = *t - global;
 515                 if (newticks <= 0) {
 516                         if (newticks < -1)
 517                                 *t = global - 1;
 518                         newticks = 0;
 519                         break;
 520                 }
 521         } while (!atomic_cmpset_int(&ticks, global, *t));
 522
 523         /*
 524          * Run current process's virtual and profile time, as needed.
 525          */
 526         pstats = p->p_stats;
 527         flags = 0;
 528         if (usermode &&
 529             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value)) {
 530                 PROC_SLOCK(p);
 531                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL],
 532                     tick * cnt) == 0)
 533                         flags |= TDF_ALRMPEND | TDF_ASTPENDING;
 534                 PROC_SUNLOCK(p);
 535         }
 536         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value)) {
 537                 PROC_SLOCK(p);
 538                 if (itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF],
 539                     tick * cnt) == 0)
 540                         flags |= TDF_PROFPEND | TDF_ASTPENDING;
 541                 PROC_SUNLOCK(p);
 542         }
 543         thread_lock(td);
 544         sched_tick(cnt);
 545         td->td_flags |= flags;
 546         thread_unlock(td);
 547
 548 #ifdef  HWPMC_HOOKS
 549         if (PMC_CPU_HAS_SAMPLES(PCPU_GET(cpuid)))
 550                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(curthread, PMC_FN_DO_SAMPLES, NULL);
 551         if (td->td_intr_frame != NULL)
 552                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, hard, td->td_intr_frame);
 553 #endif
 554         callout_tick();
 555         /* We are in charge to handle this tick duty. */
 556         if (newticks > 0) {
 557                 /* Dangerous and no need to call these things concurrently. */
 558                 if (atomic_cmpset_acq_int(&global_hardclock_run, 0, 1)) {
 559                         tc_ticktock(newticks);
 560 #ifdef DEVICE_POLLING
 561                         /* This is very short and quick. */
 562                         hardclock_device_poll();
 563 #endif /* DEVICE_POLLING */
 564                         atomic_store_rel_int(&global_hardclock_run, 0);
 565                 }
 566 #ifdef SW_WATCHDOG
 567                 if (watchdog_enabled > 0) {
 568                         i = atomic_fetchadd_int(&watchdog_ticks, -newticks);
 569                         if (i > 0 && i <= newticks)
 570                                 watchdog_fire();
 571                 }
 572 #endif /* SW_WATCHDOG */
 573         }
 574         if (curcpu == CPU_FIRST())
 575                 cpu_tick_calibration();
 576 }
 577
 578 void
 579 hardclock_sync(int cpu)
 580 {
 581         int     *t = DPCPU_ID_PTR(cpu, pcputicks);
 582
 583         *t = ticks;
 584 }
 585
 586 /*
 587  * Compute number of ticks in the specified amount of time.
 588  */
 589 int
 590 tvtohz(tv)
 591         struct timeval *tv;
 592 {
 593         register unsigned long ticks;
 594         register long sec, usec;
 595
 596         /*
 597          * If the number of usecs in the whole seconds part of the time
 598          * difference fits in a long, then the total number of usecs will
 599          * fit in an unsigned long.  Compute the total and convert it to
 600          * ticks, rounding up and adding 1 to allow for the current tick
 601          * to expire.  Rounding also depends on unsigned long arithmetic
 602          * to avoid overflow.
 603          *
 604          * Otherwise, if the number of ticks in the whole seconds part of
 605          * the time difference fits in a long, then convert the parts to
 606          * ticks separately and add, using similar rounding methods and
 607          * overflow avoidance.  This method would work in the previous
 608          * case but it is slightly slower and assumes that hz is integral.
 609          *
 610          * Otherwise, round the time difference down to the maximum
 611          * representable value.
 612          *
 613          * If ints have 32 bits, then the maximum value for any timeout in
 614          * 10ms ticks is 248 days.
 615          */
 616         sec = tv->tv_sec;
 617         usec = tv->tv_usec;
 618         if (usec < 0) {
 619                 sec--;
 620                 usec += 1000000;
 621         }
 622         if (sec < 0) {
 623 #ifdef DIAGNOSTIC
 624                 if (usec > 0) {
 625                         sec++;
 626                         usec -= 1000000;
 627                 }
 628                 printf("tvotohz: negative time difference %ld sec %ld usec\n",
 629                        sec, usec);
 630 #endif
 631                 ticks = 1;
 632         } else if (sec <= LONG_MAX / 1000000)
 633                 ticks = (sec * 1000000 + (unsigned long)usec + (tick - 1))
 634                         / tick + 1;
 635         else if (sec <= LONG_MAX / hz)
 636                 ticks = sec * hz
 637                         + ((unsigned long)usec + (tick - 1)) / tick + 1;
 638         else
 639                 ticks = LONG_MAX;
 640         if (ticks > INT_MAX)
 641                 ticks = INT_MAX;
 642         return ((int)ticks);
 643 }
 644
 645 /*
 646  * Start profiling on a process.
 647  *
 648  * Kernel profiling passes proc0 which never exits and hence
 649  * keeps the profile clock running constantly.
 650  */
 651 void
 652 startprofclock(p)
 653         register struct proc *p;
 654 {
 655
 656         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 657         if (p->p_flag & P_STOPPROF)
 658                 return;
 659         if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0) {
 660                 p->p_flag |= P_PROFIL;
 661                 mtx_lock(&time_lock);
 662                 if (++profprocs == 1)
 663                         cpu_startprofclock();
 664                 mtx_unlock(&time_lock);
 665         }
 666 }
 667
 668 /*
 669  * Stop profiling on a process.
 670  */
 671 void
 672 stopprofclock(p)
 673         register struct proc *p;
 674 {
 675
 676         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 677         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
 678                 if (p->p_profthreads != 0) {
 679                         p->p_flag |= P_STOPPROF;
 680                         while (p->p_profthreads != 0)
 681                                 msleep(&p->p_profthreads, &p->p_mtx, PPAUSE,
 682                                     "stopprof", 0);
 683                         p->p_flag &= ~P_STOPPROF;
 684                 }
 685                 if ((p->p_flag & P_PROFIL) == 0)
 686                         return;
 687                 p->p_flag &= ~P_PROFIL;
 688                 mtx_lock(&time_lock);
 689                 if (--profprocs == 0)
 690                         cpu_stopprofclock();
 691                 mtx_unlock(&time_lock);
 692         }
 693 }
 694
 695 /*
 696  * Statistics clock.  Updates rusage information and calls the scheduler
 697  * to adjust priorities of the active thread.
 698  *
 699  * This should be called by all active processors.
 700  */
 701 void
 702 statclock(int usermode)
 703 {
 704
 705         statclock_cnt(1, usermode);
 706 }
 707
 708 void
 709 statclock_cnt(int cnt, int usermode)
 710 {
 711         struct rusage *ru;
 712         struct vmspace *vm;
 713         struct thread *td;
 714         struct proc *p;
 715         long rss;
 716         long *cp_time;
 717
 718         td = curthread;
 719         p = td->td_proc;
 720
 721         cp_time = (long *)PCPU_PTR(cp_time);
 722         if (usermode) {
 723                 /*
 724                  * Charge the time as appropriate.
 725                  */
 726                 td->td_uticks += cnt;
 727                 if (p->p_nice > NZERO)
 728                         cp_time[CP_NICE] += cnt;
 729                 else
 730                         cp_time[CP_USER] += cnt;
 731         } else {
 732                 /*
 733                  * Came from kernel mode, so we were:
 734                  * - handling an interrupt,
 735                  * - doing syscall or trap work on behalf of the current
 736                  *   user process, or
 737                  * - spinning in the idle loop.
 738                  * Whichever it is, charge the time as appropriate.
 739                  * Note that we charge interrupts to the current process,
 740                  * regardless of whether they are ``for'' that process,
 741                  * so that we know how much of its real time was spent
 742                  * in ``non-process'' (i.e., interrupt) work.
 743                  */
 744                 if ((td->td_pflags & TDP_ITHREAD) ||
 745                     td->td_intr_nesting_level >= 2) {
 746                         td->td_iticks += cnt;
 747                         cp_time[CP_INTR] += cnt;
 748                 } else {
 749                         td->td_pticks += cnt;
 750                         td->td_sticks += cnt;
 751                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td))
 752                                 cp_time[CP_SYS] += cnt;
 753                         else
 754                                 cp_time[CP_IDLE] += cnt;
 755                 }
 756         }
 757
 758         /* Update resource usage integrals and maximums. */
 759         MPASS(p->p_vmspace != NULL);
 760         vm = p->p_vmspace;
 761         ru = &td->td_ru;
 762         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize) * cnt;
 763         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize) * cnt;
 764         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize) * cnt;
 765         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
 766         if (ru->ru_maxrss < rss)
 767                 ru->ru_maxrss = rss;
 768         KTR_POINT2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "statclock",
 769             "prio:%d", td->td_priority, "stathz:%d", (stathz)?stathz:hz);
 770         SDT_PROBE2(sched, , , tick, td, td->td_proc);
 771         thread_lock_flags(td, MTX_QUIET);
 772         for ( ; cnt > 0; cnt--)
 773                 sched_clock(td);
 774         thread_unlock(td);
 775 #ifdef HWPMC_HOOKS
 776         if (td->td_intr_frame != NULL)
 777                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, stat, td->td_intr_frame);
 778 #endif
 779 }
 780
 781 void
 782 profclock(int usermode, uintfptr_t pc)
 783 {
 784
 785         profclock_cnt(1, usermode, pc);
 786 }
 787
 788 void
 789 profclock_cnt(int cnt, int usermode, uintfptr_t pc)
 790 {
 791         struct thread *td;
 792 #ifdef GPROF
 793         struct gmonparam *g;
 794         uintfptr_t i;
 795 #endif
 796
 797         td = curthread;
 798         if (usermode) {
 799                 /*
 800                  * Came from user mode; CPU was in user state.
 801                  * If this process is being profiled, record the tick.
 802                  * if there is no related user location yet, don't
 803                  * bother trying to count it.
 804                  */
 805                 if (td->td_proc->p_flag & P_PROFIL)
 806                         addupc_intr(td, pc, cnt);
 807         }
 808 #ifdef GPROF
 809         else {
 810                 /*
 811                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
 812                  */
 813                 g = &_gmonparam;
 814                 if (g->state == GMON_PROF_ON && pc >= g->lowpc) {
 815                         i = PC_TO_I(g, pc);
 816                         if (i < g->textsize) {
 817                                 KCOUNT(g, i) += cnt;
 818                         }
 819                 }
 820         }
 821 #endif
 822 #ifdef HWPMC_HOOKS
 823         if (td->td_intr_frame != NULL)
 824                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , clock, prof, td->td_intr_frame);
 825 #endif
 826 }
 827
 828 /*
 829  * Return information about system clocks.
 830  */
 831 static int
 832 sysctl_kern_clockrate(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 833 {
 834         struct clockinfo clkinfo;
 835         /*
 836          * Construct clockinfo structure.
 837          */
 838         bzero(&clkinfo, sizeof(clkinfo));
 839         clkinfo.hz = hz;
 840         clkinfo.tick = tick;
 841         clkinfo.profhz = profhz;
 842         clkinfo.stathz = stathz ? stathz : hz;
 843         return (sysctl_handle_opaque(oidp, &clkinfo, sizeof clkinfo, req));
 844 }
 845
 846 SYSCTL_PROC(_kern, KERN_CLOCKRATE, clockrate,
 847         CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE,
 848         0, 0, sysctl_kern_clockrate, "S,clockinfo",
 849         "Rate and period of various kernel clocks");
 850
 851 #ifdef SW_WATCHDOG
 852
 853 static void
 854 watchdog_config(void *unused __unused, u_int cmd, int *error)
 855 {
 856         u_int u;
 857
 858         u = cmd & WD_INTERVAL;
 859         if (u >= WD_TO_1SEC) {
 860                 watchdog_ticks = (1 << (u - WD_TO_1SEC)) * hz;
 861                 watchdog_enabled = 1;
 862                 *error = 0;
 863         } else {
 864                 watchdog_enabled = 0;
 865         }
 866 }
 867
 868 /*
 869  * Handle a watchdog timeout by dumping interrupt information and
 870  * then either dropping to DDB or panicking.
 871  */
 872 static void
 873 watchdog_fire(void)
 874 {
 875         int nintr;
 876         uint64_t inttotal;
 877         u_long *curintr;
 878         char *curname;
 879
 880         curintr = intrcnt;
 881         curname = intrnames;
 882         inttotal = 0;
 883         nintr = sintrcnt / sizeof(u_long);
 884
 885         printf("interrupt                   total\n");
 886         while (--nintr >= 0) {
 887                 if (*curintr)
 888                         printf("%-12s %20lu\n", curname, *curintr);
 889                 curname += strlen(curname) + 1;
 890                 inttotal += *curintr++;
 891         }
 892         printf("Total        %20ju\n", (uintmax_t)inttotal);
 893
 894 #if defined(KDB) && !defined(KDB_UNATTENDED)
 895         kdb_backtrace();
 896         kdb_enter(KDB_WHY_WATCHDOG, "watchdog timeout");
 897 #else
 898         panic("watchdog timeout");
 899 #endif
 900 }
 901
 902 #endif /* SW_WATCHDOG */