usr.sbin/bhyve/pmtmr.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2012 NetApp, Inc.
   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  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY NETAPP, INC ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL NETAPP, INC OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  * $FreeBSD$
  27  */
  28
  29 #include <sys/cdefs.h>
  30 __FBSDID("$FreeBSD$");
  31
  32 #include <sys/types.h>
  33 #include <sys/sysctl.h>
  34 #include <sys/time.h>
  35 #include <machine/cpufunc.h>
  36
  37 #include <stdio.h>
  38 #include <stdlib.h>
  39 #include <time.h>
  40 #include <assert.h>
  41 #include <pthread.h>
  42
  43 #include "inout.h"
  44
  45 /*
  46  * The ACPI Power Management timer is a free-running 24- or 32-bit
  47  * timer with a frequency of 3.579545MHz
  48  *
  49  * This implementation will be 32-bits
  50  */
  51
  52 #define IO_PMTMR        0x408   /* 4-byte i/o port for the timer */
  53
  54 #define PMTMR_FREQ      3579545  /* 3.579545MHz */
  55
  56 static pthread_mutex_t pmtmr_mtx;
  57
  58 static uint64_t pmtmr_old;
  59
  60 static uint64_t pmtmr_tscf;
  61 static uint64_t pmtmr_tsc_old;
  62
  63 static clockid_t clockid = CLOCK_UPTIME_FAST;
  64 static struct timespec pmtmr_uptime_old;
  65
  66 #define timespecsub(vvp, uvp)                                           \
  67         do {                                                            \
  68                 (vvp)->tv_sec -= (uvp)->tv_sec;                         \
  69                 (vvp)->tv_nsec -= (uvp)->tv_nsec;                       \
  70                 if ((vvp)->tv_nsec < 0) {                               \
  71                         (vvp)->tv_sec--;                                \
  72                         (vvp)->tv_nsec += 1000000000;                   \
  73                 }                                                       \
  74         } while (0)
  75
  76 static uint64_t
  77 timespec_to_pmtmr(const struct timespec *tsnew, const struct timespec *tsold)
  78 {
  79         struct timespec tsdiff;
  80         int64_t nsecs;
  81
  82         tsdiff = *tsnew;
  83         timespecsub(&tsdiff, tsold);
  84         nsecs = tsdiff.tv_sec * 1000000000 + tsdiff.tv_nsec;
  85         assert(nsecs >= 0);
  86
  87         return (nsecs * PMTMR_FREQ / 1000000000 + pmtmr_old);
  88 }
  89
  90 static uint64_t
  91 tsc_to_pmtmr(uint64_t tsc_new, uint64_t tsc_old)
  92 {
  93
  94         return ((tsc_new - tsc_old) * PMTMR_FREQ / pmtmr_tscf + pmtmr_old);
  95 }
  96
  97 static void
  98 pmtmr_init(void)
  99 {
 100         size_t len;
 101         int smp_tsc, err;
 102         struct timespec tsnew, tsold = { 0 };
 103
 104         len = sizeof(smp_tsc);
 105         err = sysctlbyname("kern.timecounter.smp_tsc", &smp_tsc, &len, NULL, 0);
 106         assert(err == 0);
 107
 108         if (smp_tsc) {
 109                 len = sizeof(pmtmr_tscf);
 110                 err = sysctlbyname("machdep.tsc_freq", &pmtmr_tscf, &len,
 111                                    NULL, 0);
 112                 assert(err == 0);
 113
 114                 pmtmr_tsc_old = rdtsc();
 115                 pmtmr_old = tsc_to_pmtmr(pmtmr_tsc_old, 0);
 116         } else {
 117                 if (getenv("BHYVE_PMTMR_PRECISE") != NULL)
 118                         clockid = CLOCK_UPTIME;
 119
 120                 err = clock_gettime(clockid, &tsnew);
 121                 assert(err == 0);
 122
 123                 pmtmr_uptime_old = tsnew;
 124                 pmtmr_old = timespec_to_pmtmr(&tsnew, &tsold);
 125         }
 126 }
 127
 128 static uint32_t
 129 pmtmr_val(void)
 130 {
 131         struct timespec tsnew;
 132         uint64_t        pmtmr_tsc_new;
 133         uint64_t        pmtmr_new;
 134         int             error;
 135
 136         static int      inited = 0;
 137
 138         if (!inited) {
 139                 pthread_mutex_init(&pmtmr_mtx, NULL);
 140                 pmtmr_init();
 141                 inited = 1;
 142         }
 143
 144         pthread_mutex_lock(&pmtmr_mtx);
 145
 146         if (pmtmr_tscf) {
 147                 pmtmr_tsc_new = rdtsc();
 148                 pmtmr_new = tsc_to_pmtmr(pmtmr_tsc_new, pmtmr_tsc_old);
 149                 pmtmr_tsc_old = pmtmr_tsc_new;
 150         } else {
 151                 error = clock_gettime(clockid, &tsnew);
 152                 assert(error == 0);
 153
 154                 pmtmr_new = timespec_to_pmtmr(&tsnew, &pmtmr_uptime_old);
 155                 pmtmr_uptime_old = tsnew;
 156         }
 157         pmtmr_old = pmtmr_new;
 158
 159         pthread_mutex_unlock(&pmtmr_mtx);
 160
 161         return (pmtmr_new);
 162 }
 163
 164 static int
 165 pmtmr_handler(struct vmctx *ctx, int vcpu, int in, int port, int bytes,
 166                   uint32_t *eax, void *arg)
 167 {
 168         assert(in == 1);
 169
 170         if (bytes != 4)
 171                 return (-1);
 172
 173         *eax = pmtmr_val();
 174
 175         return (0);
 176 }
 177
 178 INOUT_PORT(pmtmr, IO_PMTMR, IOPORT_F_IN, pmtmr_handler);