]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/sys/dtrace_impl.h
Merge compiler-rt trunk r321414 to contrib/compiler-rt.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / sys / dtrace_impl.h
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  *
21  * $FreeBSD$
22  */
23
24 /*
25  * Copyright 2007 Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
26  * Use is subject to license terms.
27  */
28
29 /*
30  * Copyright 2016 Joyent, Inc.
31  * Copyright (c) 2012 by Delphix. All rights reserved.
32  */
33
34 #ifndef _SYS_DTRACE_IMPL_H
35 #define _SYS_DTRACE_IMPL_H
36
37 #ifdef  __cplusplus
38 extern "C" {
39 #endif
40
41 /*
42  * DTrace Dynamic Tracing Software: Kernel Implementation Interfaces
43  *
44  * Note: The contents of this file are private to the implementation of the
45  * Solaris system and DTrace subsystem and are subject to change at any time
46  * without notice.  Applications and drivers using these interfaces will fail
47  * to run on future releases.  These interfaces should not be used for any
48  * purpose except those expressly outlined in dtrace(7D) and libdtrace(3LIB).
49  * Please refer to the "Solaris Dynamic Tracing Guide" for more information.
50  */
51
52 #include <sys/dtrace.h>
53
54 #ifndef illumos
55 #ifdef __sparcv9
56 typedef uint32_t                pc_t;
57 #else
58 typedef uintptr_t               pc_t;
59 #endif
60 typedef u_long                  greg_t;
61 #endif
62
63 /*
64  * DTrace Implementation Constants and Typedefs
65  */
66 #define DTRACE_MAXPROPLEN               128
67 #define DTRACE_DYNVAR_CHUNKSIZE         256
68
69 #ifdef __FreeBSD__
70 #define NCPU            MAXCPU
71 #endif /* __FreeBSD__ */
72
73 struct dtrace_probe;
74 struct dtrace_ecb;
75 struct dtrace_predicate;
76 struct dtrace_action;
77 struct dtrace_provider;
78 struct dtrace_state;
79
80 typedef struct dtrace_probe dtrace_probe_t;
81 typedef struct dtrace_ecb dtrace_ecb_t;
82 typedef struct dtrace_predicate dtrace_predicate_t;
83 typedef struct dtrace_action dtrace_action_t;
84 typedef struct dtrace_provider dtrace_provider_t;
85 typedef struct dtrace_meta dtrace_meta_t;
86 typedef struct dtrace_state dtrace_state_t;
87 typedef uint32_t dtrace_optid_t;
88 typedef uint32_t dtrace_specid_t;
89 typedef uint64_t dtrace_genid_t;
90
91 /*
92  * DTrace Probes
93  *
94  * The probe is the fundamental unit of the DTrace architecture.  Probes are
95  * created by DTrace providers, and managed by the DTrace framework.  A probe
96  * is identified by a unique <provider, module, function, name> tuple, and has
97  * a unique probe identifier assigned to it.  (Some probes are not associated
98  * with a specific point in text; these are called _unanchored probes_ and have
99  * no module or function associated with them.)  Probes are represented as a
100  * dtrace_probe structure.  To allow quick lookups based on each element of the
101  * probe tuple, probes are hashed by each of provider, module, function and
102  * name.  (If a lookup is performed based on a regular expression, a
103  * dtrace_probekey is prepared, and a linear search is performed.) Each probe
104  * is additionally pointed to by a linear array indexed by its identifier.  The
105  * identifier is the provider's mechanism for indicating to the DTrace
106  * framework that a probe has fired:  the identifier is passed as the first
107  * argument to dtrace_probe(), where it is then mapped into the corresponding
108  * dtrace_probe structure.  From the dtrace_probe structure, dtrace_probe() can
109  * iterate over the probe's list of enabling control blocks; see "DTrace
110  * Enabling Control Blocks", below.)
111  */
112 struct dtrace_probe {
113         dtrace_id_t dtpr_id;                    /* probe identifier */
114         dtrace_ecb_t *dtpr_ecb;                 /* ECB list; see below */
115         dtrace_ecb_t *dtpr_ecb_last;            /* last ECB in list */
116         void *dtpr_arg;                         /* provider argument */
117         dtrace_cacheid_t dtpr_predcache;        /* predicate cache ID */
118         int dtpr_aframes;                       /* artificial frames */
119         dtrace_provider_t *dtpr_provider;       /* pointer to provider */
120         char *dtpr_mod;                         /* probe's module name */
121         char *dtpr_func;                        /* probe's function name */
122         char *dtpr_name;                        /* probe's name */
123         dtrace_probe_t *dtpr_nextmod;           /* next in module hash */
124         dtrace_probe_t *dtpr_prevmod;           /* previous in module hash */
125         dtrace_probe_t *dtpr_nextfunc;          /* next in function hash */
126         dtrace_probe_t *dtpr_prevfunc;          /* previous in function hash */
127         dtrace_probe_t *dtpr_nextname;          /* next in name hash */
128         dtrace_probe_t *dtpr_prevname;          /* previous in name hash */
129         dtrace_genid_t dtpr_gen;                /* probe generation ID */
130 };
131
132 typedef int dtrace_probekey_f(const char *, const char *, int);
133
134 typedef struct dtrace_probekey {
135         char *dtpk_prov;                        /* provider name to match */
136         dtrace_probekey_f *dtpk_pmatch;         /* provider matching function */
137         char *dtpk_mod;                         /* module name to match */
138         dtrace_probekey_f *dtpk_mmatch;         /* module matching function */
139         char *dtpk_func;                        /* func name to match */
140         dtrace_probekey_f *dtpk_fmatch;         /* func matching function */
141         char *dtpk_name;                        /* name to match */
142         dtrace_probekey_f *dtpk_nmatch;         /* name matching function */
143         dtrace_id_t dtpk_id;                    /* identifier to match */
144 } dtrace_probekey_t;
145
146 typedef struct dtrace_hashbucket {
147         struct dtrace_hashbucket *dthb_next;    /* next on hash chain */
148         dtrace_probe_t *dthb_chain;             /* chain of probes */
149         int dthb_len;                           /* number of probes here */
150 } dtrace_hashbucket_t;
151
152 typedef struct dtrace_hash {
153         dtrace_hashbucket_t **dth_tab;          /* hash table */
154         int dth_size;                           /* size of hash table */
155         int dth_mask;                           /* mask to index into table */
156         int dth_nbuckets;                       /* total number of buckets */
157         uintptr_t dth_nextoffs;                 /* offset of next in probe */
158         uintptr_t dth_prevoffs;                 /* offset of prev in probe */
159         uintptr_t dth_stroffs;                  /* offset of str in probe */
160 } dtrace_hash_t;
161
162 /*
163  * DTrace Enabling Control Blocks
164  *
165  * When a provider wishes to fire a probe, it calls into dtrace_probe(),
166  * passing the probe identifier as the first argument.  As described above,
167  * dtrace_probe() maps the identifier into a pointer to a dtrace_probe_t
168  * structure.  This structure contains information about the probe, and a
169  * pointer to the list of Enabling Control Blocks (ECBs).  Each ECB points to
170  * DTrace consumer state, and contains an optional predicate, and a list of
171  * actions.  (Shown schematically below.)  The ECB abstraction allows a single
172  * probe to be multiplexed across disjoint consumers, or across disjoint
173  * enablings of a single probe within one consumer.
174  *
175  *   Enabling Control Block
176  *        dtrace_ecb_t
177  * +------------------------+
178  * | dtrace_epid_t ---------+--------------> Enabled Probe ID (EPID)
179  * | dtrace_state_t * ------+--------------> State associated with this ECB
180  * | dtrace_predicate_t * --+---------+
181  * | dtrace_action_t * -----+----+    |
182  * | dtrace_ecb_t * ---+    |    |    |       Predicate (if any)
183  * +-------------------+----+    |    |       dtrace_predicate_t
184  *                     |         |    +---> +--------------------+
185  *                     |         |          | dtrace_difo_t * ---+----> DIFO
186  *                     |         |          +--------------------+
187  *                     |         |
188  *            Next ECB |         |           Action
189  *            (if any) |         |       dtrace_action_t
190  *                     :         +--> +-------------------+
191  *                     :              | dtrace_actkind_t -+------> kind
192  *                     v              | dtrace_difo_t * --+------> DIFO (if any)
193  *                                    | dtrace_recdesc_t -+------> record descr.
194  *                                    | dtrace_action_t * +------+
195  *                                    +-------------------+      |
196  *                                                               | Next action
197  *                               +-------------------------------+  (if any)
198  *                               |
199  *                               |           Action
200  *                               |       dtrace_action_t
201  *                               +--> +-------------------+
202  *                                    | dtrace_actkind_t -+------> kind
203  *                                    | dtrace_difo_t * --+------> DIFO (if any)
204  *                                    | dtrace_action_t * +------+
205  *                                    +-------------------+      |
206  *                                                               | Next action
207  *                               +-------------------------------+  (if any)
208  *                               |
209  *                               :
210  *                               v
211  *
212  *
213  * dtrace_probe() iterates over the ECB list.  If the ECB needs less space
214  * than is available in the principal buffer, the ECB is processed:  if the
215  * predicate is non-NULL, the DIF object is executed.  If the result is
216  * non-zero, the action list is processed, with each action being executed
217  * accordingly.  When the action list has been completely executed, processing
218  * advances to the next ECB. The ECB abstraction allows disjoint consumers
219  * to multiplex on single probes.
220  *
221  * Execution of the ECB results in consuming dte_size bytes in the buffer
222  * to record data.  During execution, dte_needed bytes must be available in
223  * the buffer.  This space is used for both recorded data and tuple data.
224  */
225 struct dtrace_ecb {
226         dtrace_epid_t dte_epid;                 /* enabled probe ID */
227         uint32_t dte_alignment;                 /* required alignment */
228         size_t dte_needed;                      /* space needed for execution */
229         size_t dte_size;                        /* size of recorded payload */
230         dtrace_predicate_t *dte_predicate;      /* predicate, if any */
231         dtrace_action_t *dte_action;            /* actions, if any */
232         dtrace_ecb_t *dte_next;                 /* next ECB on probe */
233         dtrace_state_t *dte_state;              /* pointer to state */
234         uint32_t dte_cond;                      /* security condition */
235         dtrace_probe_t *dte_probe;              /* pointer to probe */
236         dtrace_action_t *dte_action_last;       /* last action on ECB */
237         uint64_t dte_uarg;                      /* library argument */
238 };
239
240 struct dtrace_predicate {
241         dtrace_difo_t *dtp_difo;                /* DIF object */
242         dtrace_cacheid_t dtp_cacheid;           /* cache identifier */
243         int dtp_refcnt;                         /* reference count */
244 };
245
246 struct dtrace_action {
247         dtrace_actkind_t dta_kind;              /* kind of action */
248         uint16_t dta_intuple;                   /* boolean:  in aggregation */
249         uint32_t dta_refcnt;                    /* reference count */
250         dtrace_difo_t *dta_difo;                /* pointer to DIFO */
251         dtrace_recdesc_t dta_rec;               /* record description */
252         dtrace_action_t *dta_prev;              /* previous action */
253         dtrace_action_t *dta_next;              /* next action */
254 };
255
256 typedef struct dtrace_aggregation {
257         dtrace_action_t dtag_action;            /* action; must be first */
258         dtrace_aggid_t dtag_id;                 /* identifier */
259         dtrace_ecb_t *dtag_ecb;                 /* corresponding ECB */
260         dtrace_action_t *dtag_first;            /* first action in tuple */
261         uint32_t dtag_base;                     /* base of aggregation */
262         uint8_t dtag_hasarg;                    /* boolean:  has argument */
263         uint64_t dtag_initial;                  /* initial value */
264         void (*dtag_aggregate)(uint64_t *, uint64_t, uint64_t);
265 } dtrace_aggregation_t;
266
267 /*
268  * DTrace Buffers
269  *
270  * Principal buffers, aggregation buffers, and speculative buffers are all
271  * managed with the dtrace_buffer structure.  By default, this structure
272  * includes twin data buffers -- dtb_tomax and dtb_xamot -- that serve as the
273  * active and passive buffers, respectively.  For speculative buffers,
274  * dtb_xamot will be NULL; for "ring" and "fill" buffers, dtb_xamot will point
275  * to a scratch buffer.  For all buffer types, the dtrace_buffer structure is
276  * always allocated on a per-CPU basis; a single dtrace_buffer structure is
277  * never shared among CPUs.  (That is, there is never true sharing of the
278  * dtrace_buffer structure; to prevent false sharing of the structure, it must
279  * always be aligned to the coherence granularity -- generally 64 bytes.)
280  *
281  * One of the critical design decisions of DTrace is that a given ECB always
282  * stores the same quantity and type of data.  This is done to assure that the
283  * only metadata required for an ECB's traced data is the EPID.  That is, from
284  * the EPID, the consumer can determine the data layout.  (The data buffer
285  * layout is shown schematically below.)  By assuring that one can determine
286  * data layout from the EPID, the metadata stream can be separated from the
287  * data stream -- simplifying the data stream enormously.  The ECB always
288  * proceeds the recorded data as part of the dtrace_rechdr_t structure that
289  * includes the EPID and a high-resolution timestamp used for output ordering
290  * consistency.
291  *
292  *      base of data buffer --->  +--------+--------------------+--------+
293  *                                | rechdr | data               | rechdr |
294  *                                +--------+------+--------+----+--------+
295  *                                | data          | rechdr | data        |
296  *                                +---------------+--------+-------------+
297  *                                | data, cont.                          |
298  *                                +--------+--------------------+--------+
299  *                                | rechdr | data               |        |
300  *                                +--------+--------------------+        |
301  *                                |                ||                    |
302  *                                |                ||                    |
303  *                                |                \/                    |
304  *                                :                                      :
305  *                                .                                      .
306  *                                .                                      .
307  *                                .                                      .
308  *                                :                                      :
309  *                                |                                      |
310  *     limit of data buffer --->  +--------------------------------------+
311  *
312  * When evaluating an ECB, dtrace_probe() determines if the ECB's needs of the
313  * principal buffer (both scratch and payload) exceed the available space.  If
314  * the ECB's needs exceed available space (and if the principal buffer policy
315  * is the default "switch" policy), the ECB is dropped, the buffer's drop count
316  * is incremented, and processing advances to the next ECB.  If the ECB's needs
317  * can be met with the available space, the ECB is processed, but the offset in
318  * the principal buffer is only advanced if the ECB completes processing
319  * without error.
320  *
321  * When a buffer is to be switched (either because the buffer is the principal
322  * buffer with a "switch" policy or because it is an aggregation buffer), a
323  * cross call is issued to the CPU associated with the buffer.  In the cross
324  * call context, interrupts are disabled, and the active and the inactive
325  * buffers are atomically switched.  This involves switching the data pointers,
326  * copying the various state fields (offset, drops, errors, etc.) into their
327  * inactive equivalents, and clearing the state fields.  Because interrupts are
328  * disabled during this procedure, the switch is guaranteed to appear atomic to
329  * dtrace_probe().
330  *
331  * DTrace Ring Buffering
332  *
333  * To process a ring buffer correctly, one must know the oldest valid record.
334  * Processing starts at the oldest record in the buffer and continues until
335  * the end of the buffer is reached.  Processing then resumes starting with
336  * the record stored at offset 0 in the buffer, and continues until the
337  * youngest record is processed.  If trace records are of a fixed-length,
338  * determining the oldest record is trivial:
339  *
340  *   - If the ring buffer has not wrapped, the oldest record is the record
341  *     stored at offset 0.
342  *
343  *   - If the ring buffer has wrapped, the oldest record is the record stored
344  *     at the current offset.
345  *
346  * With variable length records, however, just knowing the current offset
347  * doesn't suffice for determining the oldest valid record:  assuming that one
348  * allows for arbitrary data, one has no way of searching forward from the
349  * current offset to find the oldest valid record.  (That is, one has no way
350  * of separating data from metadata.) It would be possible to simply refuse to
351  * process any data in the ring buffer between the current offset and the
352  * limit, but this leaves (potentially) an enormous amount of otherwise valid
353  * data unprocessed.
354  *
355  * To effect ring buffering, we track two offsets in the buffer:  the current
356  * offset and the _wrapped_ offset.  If a request is made to reserve some
357  * amount of data, and the buffer has wrapped, the wrapped offset is
358  * incremented until the wrapped offset minus the current offset is greater
359  * than or equal to the reserve request.  This is done by repeatedly looking
360  * up the ECB corresponding to the EPID at the current wrapped offset, and
361  * incrementing the wrapped offset by the size of the data payload
362  * corresponding to that ECB.  If this offset is greater than or equal to the
363  * limit of the data buffer, the wrapped offset is set to 0.  Thus, the
364  * current offset effectively "chases" the wrapped offset around the buffer.
365  * Schematically:
366  *
367  *      base of data buffer --->  +------+--------------------+------+
368  *                                | EPID | data               | EPID |
369  *                                +------+--------+------+----+------+
370  *                                | data          | EPID | data      |
371  *                                +---------------+------+-----------+
372  *                                | data, cont.                      |
373  *                                +------+---------------------------+
374  *                                | EPID | data                      |
375  *           current offset --->  +------+---------------------------+
376  *                                | invalid data                     |
377  *           wrapped offset --->  +------+--------------------+------+
378  *                                | EPID | data               | EPID |
379  *                                +------+--------+------+----+------+
380  *                                | data          | EPID | data      |
381  *                                +---------------+------+-----------+
382  *                                :                                  :
383  *                                .                                  .
384  *                                .        ... valid data ...        .
385  *                                .                                  .
386  *                                :                                  :
387  *                                +------+-------------+------+------+
388  *                                | EPID | data        | EPID | data |
389  *                                +------+------------++------+------+
390  *                                | data, cont.       | leftover     |
391  *     limit of data buffer --->  +-------------------+--------------+
392  *
393  * If the amount of requested buffer space exceeds the amount of space
394  * available between the current offset and the end of the buffer:
395  *
396  *  (1)  all words in the data buffer between the current offset and the limit
397  *       of the data buffer (marked "leftover", above) are set to
398  *       DTRACE_EPIDNONE
399  *
400  *  (2)  the wrapped offset is set to zero
401  *
402  *  (3)  the iteration process described above occurs until the wrapped offset
403  *       is greater than the amount of desired space.
404  *
405  * The wrapped offset is implemented by (re-)using the inactive offset.
406  * In a "switch" buffer policy, the inactive offset stores the offset in
407  * the inactive buffer; in a "ring" buffer policy, it stores the wrapped
408  * offset.
409  *
410  * DTrace Scratch Buffering
411  *
412  * Some ECBs may wish to allocate dynamically-sized temporary scratch memory.
413  * To accommodate such requests easily, scratch memory may be allocated in
414  * the buffer beyond the current offset plus the needed memory of the current
415  * ECB.  If there isn't sufficient room in the buffer for the requested amount
416  * of scratch space, the allocation fails and an error is generated.  Scratch
417  * memory is tracked in the dtrace_mstate_t and is automatically freed when
418  * the ECB ceases processing.  Note that ring buffers cannot allocate their
419  * scratch from the principal buffer -- lest they needlessly overwrite older,
420  * valid data.  Ring buffers therefore have their own dedicated scratch buffer
421  * from which scratch is allocated.
422  */
423 #define DTRACEBUF_RING          0x0001          /* bufpolicy set to "ring" */
424 #define DTRACEBUF_FILL          0x0002          /* bufpolicy set to "fill" */
425 #define DTRACEBUF_NOSWITCH      0x0004          /* do not switch buffer */
426 #define DTRACEBUF_WRAPPED       0x0008          /* ring buffer has wrapped */
427 #define DTRACEBUF_DROPPED       0x0010          /* drops occurred */
428 #define DTRACEBUF_ERROR         0x0020          /* errors occurred */
429 #define DTRACEBUF_FULL          0x0040          /* "fill" buffer is full */
430 #define DTRACEBUF_CONSUMED      0x0080          /* buffer has been consumed */
431 #define DTRACEBUF_INACTIVE      0x0100          /* buffer is not yet active */
432
433 typedef struct dtrace_buffer {
434         uint64_t dtb_offset;                    /* current offset in buffer */
435         uint64_t dtb_size;                      /* size of buffer */
436         uint32_t dtb_flags;                     /* flags */
437         uint32_t dtb_drops;                     /* number of drops */
438         caddr_t dtb_tomax;                      /* active buffer */
439         caddr_t dtb_xamot;                      /* inactive buffer */
440         uint32_t dtb_xamot_flags;               /* inactive flags */
441         uint32_t dtb_xamot_drops;               /* drops in inactive buffer */
442         uint64_t dtb_xamot_offset;              /* offset in inactive buffer */
443         uint32_t dtb_errors;                    /* number of errors */
444         uint32_t dtb_xamot_errors;              /* errors in inactive buffer */
445 #ifndef _LP64
446         uint64_t dtb_pad1;                      /* pad out to 64 bytes */
447 #endif
448         uint64_t dtb_switched;                  /* time of last switch */
449         uint64_t dtb_interval;                  /* observed switch interval */
450         uint64_t dtb_pad2[6];                   /* pad to avoid false sharing */
451 } dtrace_buffer_t;
452
453 /*
454  * DTrace Aggregation Buffers
455  *
456  * Aggregation buffers use much of the same mechanism as described above
457  * ("DTrace Buffers").  However, because an aggregation is fundamentally a
458  * hash, there exists dynamic metadata associated with an aggregation buffer
459  * that is not associated with other kinds of buffers.  This aggregation
460  * metadata is _only_ relevant for the in-kernel implementation of
461  * aggregations; it is not actually relevant to user-level consumers.  To do
462  * this, we allocate dynamic aggregation data (hash keys and hash buckets)
463  * starting below the _limit_ of the buffer, and we allocate data from the
464  * _base_ of the buffer.  When the aggregation buffer is copied out, _only_ the
465  * data is copied out; the metadata is simply discarded.  Schematically,
466  * aggregation buffers look like:
467  *
468  *      base of data buffer --->  +-------+------+-----------+-------+
469  *                                | aggid | key  | value     | aggid |
470  *                                +-------+------+-----------+-------+
471  *                                | key                              |
472  *                                +-------+-------+-----+------------+
473  *                                | value | aggid | key | value      |
474  *                                +-------+------++-----+------+-----+
475  *                                | aggid | key  | value       |     |
476  *                                +-------+------+-------------+     |
477  *                                |                ||                |
478  *                                |                ||                |
479  *                                |                \/                |
480  *                                :                                  :
481  *                                .                                  .
482  *                                .                                  .
483  *                                .                                  .
484  *                                :                                  :
485  *                                |                /\                |
486  *                                |                ||   +------------+
487  *                                |                ||   |            |
488  *                                +---------------------+            |
489  *                                | hash keys                        |
490  *                                | (dtrace_aggkey structures)       |
491  *                                |                                  |
492  *                                +----------------------------------+
493  *                                | hash buckets                     |
494  *                                | (dtrace_aggbuffer structure)     |
495  *                                |                                  |
496  *     limit of data buffer --->  +----------------------------------+
497  *
498  *
499  * As implied above, just as we assure that ECBs always store a constant
500  * amount of data, we assure that a given aggregation -- identified by its
501  * aggregation ID -- always stores data of a constant quantity and type.
502  * As with EPIDs, this allows the aggregation ID to serve as the metadata for a
503  * given record.
504  *
505  * Note that the size of the dtrace_aggkey structure must be sizeof (uintptr_t)
506  * aligned.  (If this the structure changes such that this becomes false, an
507  * assertion will fail in dtrace_aggregate().)
508  */
509 typedef struct dtrace_aggkey {
510         uint32_t dtak_hashval;                  /* hash value */
511         uint32_t dtak_action:4;                 /* action -- 4 bits */
512         uint32_t dtak_size:28;                  /* size -- 28 bits */
513         caddr_t dtak_data;                      /* data pointer */
514         struct dtrace_aggkey *dtak_next;        /* next in hash chain */
515 } dtrace_aggkey_t;
516
517 typedef struct dtrace_aggbuffer {
518         uintptr_t dtagb_hashsize;               /* number of buckets */
519         uintptr_t dtagb_free;                   /* free list of keys */
520         dtrace_aggkey_t **dtagb_hash;           /* hash table */
521 } dtrace_aggbuffer_t;
522
523 /*
524  * DTrace Speculations
525  *
526  * Speculations have a per-CPU buffer and a global state.  Once a speculation
527  * buffer has been comitted or discarded, it cannot be reused until all CPUs
528  * have taken the same action (commit or discard) on their respective
529  * speculative buffer.  However, because DTrace probes may execute in arbitrary
530  * context, other CPUs cannot simply be cross-called at probe firing time to
531  * perform the necessary commit or discard.  The speculation states thus
532  * optimize for the case that a speculative buffer is only active on one CPU at
533  * the time of a commit() or discard() -- for if this is the case, other CPUs
534  * need not take action, and the speculation is immediately available for
535  * reuse.  If the speculation is active on multiple CPUs, it must be
536  * asynchronously cleaned -- potentially leading to a higher rate of dirty
537  * speculative drops.  The speculation states are as follows:
538  *
539  *  DTRACESPEC_INACTIVE       <= Initial state; inactive speculation
540  *  DTRACESPEC_ACTIVE         <= Allocated, but not yet speculatively traced to
541  *  DTRACESPEC_ACTIVEONE      <= Speculatively traced to on one CPU
542  *  DTRACESPEC_ACTIVEMANY     <= Speculatively traced to on more than one CPU
543  *  DTRACESPEC_COMMITTING     <= Currently being commited on one CPU
544  *  DTRACESPEC_COMMITTINGMANY <= Currently being commited on many CPUs
545  *  DTRACESPEC_DISCARDING     <= Currently being discarded on many CPUs
546  *
547  * The state transition diagram is as follows:
548  *
549  *     +----------------------------------------------------------+
550  *     |                                                          |
551  *     |                      +------------+                      |
552  *     |  +-------------------| COMMITTING |<-----------------+   |
553  *     |  |                   +------------+                  |   |
554  *     |  | copied spec.            ^             commit() on |   | discard() on
555  *     |  | into principal          |              active CPU |   | active CPU
556  *     |  |                         | commit()                |   |
557  *     V  V                         |                         |   |
558  * +----------+                 +--------+                +-----------+
559  * | INACTIVE |---------------->| ACTIVE |--------------->| ACTIVEONE |
560  * +----------+  speculation()  +--------+  speculate()   +-----------+
561  *     ^  ^                         |                         |   |
562  *     |  |                         | discard()               |   |
563  *     |  | asynchronously          |            discard() on |   | speculate()
564  *     |  | cleaned                 V            inactive CPU |   | on inactive
565  *     |  |                   +------------+                  |   | CPU
566  *     |  +-------------------| DISCARDING |<-----------------+   |
567  *     |                      +------------+                      |
568  *     | asynchronously             ^                             |
569  *     | copied spec.               |       discard()             |
570  *     | into principal             +------------------------+    |
571  *     |                                                     |    V
572  *  +----------------+             commit()              +------------+
573  *  | COMMITTINGMANY |<----------------------------------| ACTIVEMANY |
574  *  +----------------+                                   +------------+
575  */
576 typedef enum dtrace_speculation_state {
577         DTRACESPEC_INACTIVE = 0,
578         DTRACESPEC_ACTIVE,
579         DTRACESPEC_ACTIVEONE,
580         DTRACESPEC_ACTIVEMANY,
581         DTRACESPEC_COMMITTING,
582         DTRACESPEC_COMMITTINGMANY,
583         DTRACESPEC_DISCARDING
584 } dtrace_speculation_state_t;
585
586 typedef struct dtrace_speculation {
587         dtrace_speculation_state_t dtsp_state;  /* current speculation state */
588         int dtsp_cleaning;                      /* non-zero if being cleaned */
589         dtrace_buffer_t *dtsp_buffer;           /* speculative buffer */
590 } dtrace_speculation_t;
591
592 /*
593  * DTrace Dynamic Variables
594  *
595  * The dynamic variable problem is obviously decomposed into two subproblems:
596  * allocating new dynamic storage, and freeing old dynamic storage.  The
597  * presence of the second problem makes the first much more complicated -- or
598  * rather, the absence of the second renders the first trivial.  This is the
599  * case with aggregations, for which there is effectively no deallocation of
600  * dynamic storage.  (Or more accurately, all dynamic storage is deallocated
601  * when a snapshot is taken of the aggregation.)  As DTrace dynamic variables
602  * allow for both dynamic allocation and dynamic deallocation, the
603  * implementation of dynamic variables is quite a bit more complicated than
604  * that of their aggregation kin.
605  *
606  * We observe that allocating new dynamic storage is tricky only because the
607  * size can vary -- the allocation problem is much easier if allocation sizes
608  * are uniform.  We further observe that in D, the size of dynamic variables is
609  * actually _not_ dynamic -- dynamic variable sizes may be determined by static
610  * analysis of DIF text.  (This is true even of putatively dynamically-sized
611  * objects like strings and stacks, the sizes of which are dictated by the
612  * "stringsize" and "stackframes" variables, respectively.)  We exploit this by
613  * performing this analysis on all DIF before enabling any probes.  For each
614  * dynamic load or store, we calculate the dynamically-allocated size plus the
615  * size of the dtrace_dynvar structure plus the storage required to key the
616  * data.  For all DIF, we take the largest value and dub it the _chunksize_.
617  * We then divide dynamic memory into two parts:  a hash table that is wide
618  * enough to have every chunk in its own bucket, and a larger region of equal
619  * chunksize units.  Whenever we wish to dynamically allocate a variable, we
620  * always allocate a single chunk of memory.  Depending on the uniformity of
621  * allocation, this will waste some amount of memory -- but it eliminates the
622  * non-determinism inherent in traditional heap fragmentation.
623  *
624  * Dynamic objects are allocated by storing a non-zero value to them; they are
625  * deallocated by storing a zero value to them.  Dynamic variables are
626  * complicated enormously by being shared between CPUs.  In particular,
627  * consider the following scenario:
628  *
629  *                 CPU A                                 CPU B
630  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
631  *  |                                 |   |                                 |
632  *  | allocates dynamic object a[123] |   |                                 |
633  *  | by storing the value 345 to it  |   |                                 |
634  *  |                               --------->                              |
635  *  |                                 |   | wishing to load from object     |
636  *  |                                 |   | a[123], performs lookup in      |
637  *  |                                 |   | dynamic variable space          |
638  *  |                               <---------                              |
639  *  | deallocates object a[123] by    |   |                                 |
640  *  | storing 0 to it                 |   |                                 |
641  *  |                                 |   |                                 |
642  *  | allocates dynamic object b[567] |   | performs load from a[123]       |
643  *  | by storing the value 789 to it  |   |                                 |
644  *  :                                 :   :                                 :
645  *  .                                 .   .                                 .
646  *
647  * This is obviously a race in the D program, but there are nonetheless only
648  * two valid values for CPU B's load from a[123]:  345 or 0.  Most importantly,
649  * CPU B may _not_ see the value 789 for a[123].
650  *
651  * There are essentially two ways to deal with this:
652  *
653  *  (1)  Explicitly spin-lock variables.  That is, if CPU B wishes to load
654  *       from a[123], it needs to lock a[123] and hold the lock for the
655  *       duration that it wishes to manipulate it.
656  *
657  *  (2)  Avoid reusing freed chunks until it is known that no CPU is referring
658  *       to them.
659  *
660  * The implementation of (1) is rife with complexity, because it requires the
661  * user of a dynamic variable to explicitly decree when they are done using it.
662  * Were all variables by value, this perhaps wouldn't be debilitating -- but
663  * dynamic variables of non-scalar types are tracked by reference.  That is, if
664  * a dynamic variable is, say, a string, and that variable is to be traced to,
665  * say, the principal buffer, the DIF emulation code returns to the main
666  * dtrace_probe() loop a pointer to the underlying storage, not the contents of
667  * the storage.  Further, code calling on DIF emulation would have to be aware
668  * that the DIF emulation has returned a reference to a dynamic variable that
669  * has been potentially locked.  The variable would have to be unlocked after
670  * the main dtrace_probe() loop is finished with the variable, and the main
671  * dtrace_probe() loop would have to be careful to not call any further DIF
672  * emulation while the variable is locked to avoid deadlock.  More generally,
673  * if one were to implement (1), DIF emulation code dealing with dynamic
674  * variables could only deal with one dynamic variable at a time (lest deadlock
675  * result).  To sum, (1) exports too much subtlety to the users of dynamic
676  * variables -- increasing maintenance burden and imposing serious constraints
677  * on future DTrace development.
678  *
679  * The implementation of (2) is also complex, but the complexity is more
680  * manageable.  We need to be sure that when a variable is deallocated, it is
681  * not placed on a traditional free list, but rather on a _dirty_ list.  Once a
682  * variable is on a dirty list, it cannot be found by CPUs performing a
683  * subsequent lookup of the variable -- but it may still be in use by other
684  * CPUs.  To assure that all CPUs that may be seeing the old variable have
685  * cleared out of probe context, a dtrace_sync() can be issued.  Once the
686  * dtrace_sync() has completed, it can be known that all CPUs are done
687  * manipulating the dynamic variable -- the dirty list can be atomically
688  * appended to the free list.  Unfortunately, there's a slight hiccup in this
689  * mechanism:  dtrace_sync() may not be issued from probe context.  The
690  * dtrace_sync() must be therefore issued asynchronously from non-probe
691  * context.  For this we rely on the DTrace cleaner, a cyclic that runs at the
692  * "cleanrate" frequency.  To ease this implementation, we define several chunk
693  * lists:
694  *
695  *   - Dirty.  Deallocated chunks, not yet cleaned.  Not available.
696  *
697  *   - Rinsing.  Formerly dirty chunks that are currently being asynchronously
698  *     cleaned.  Not available, but will be shortly.  Dynamic variable
699  *     allocation may not spin or block for availability, however.
700  *
701  *   - Clean.  Clean chunks, ready for allocation -- but not on the free list.
702  *
703  *   - Free.  Available for allocation.
704  *
705  * Moreover, to avoid absurd contention, _each_ of these lists is implemented
706  * on a per-CPU basis.  This is only for performance, not correctness; chunks
707  * may be allocated from another CPU's free list.  The algorithm for allocation
708  * then is this:
709  *
710  *   (1)  Attempt to atomically allocate from current CPU's free list.  If list
711  *        is non-empty and allocation is successful, allocation is complete.
712  *
713  *   (2)  If the clean list is non-empty, atomically move it to the free list,
714  *        and reattempt (1).
715  *
716  *   (3)  If the dynamic variable space is in the CLEAN state, look for free
717  *        and clean lists on other CPUs by setting the current CPU to the next
718  *        CPU, and reattempting (1).  If the next CPU is the current CPU (that
719  *        is, if all CPUs have been checked), atomically switch the state of
720  *        the dynamic variable space based on the following:
721  *
722  *        - If no free chunks were found and no dirty chunks were found,
723  *          atomically set the state to EMPTY.
724  *
725  *        - If dirty chunks were found, atomically set the state to DIRTY.
726  *
727  *        - If rinsing chunks were found, atomically set the state to RINSING.
728  *
729  *   (4)  Based on state of dynamic variable space state, increment appropriate
730  *        counter to indicate dynamic drops (if in EMPTY state) vs. dynamic
731  *        dirty drops (if in DIRTY state) vs. dynamic rinsing drops (if in
732  *        RINSING state).  Fail the allocation.
733  *
734  * The cleaning cyclic operates with the following algorithm:  for all CPUs
735  * with a non-empty dirty list, atomically move the dirty list to the rinsing
736  * list.  Perform a dtrace_sync().  For all CPUs with a non-empty rinsing list,
737  * atomically move the rinsing list to the clean list.  Perform another
738  * dtrace_sync().  By this point, all CPUs have seen the new clean list; the
739  * state of the dynamic variable space can be restored to CLEAN.
740  *
741  * There exist two final races that merit explanation.  The first is a simple
742  * allocation race:
743  *
744  *                 CPU A                                 CPU B
745  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
746  *  |                                 |   |                                 |
747  *  | allocates dynamic object a[123] |   | allocates dynamic object a[123] |
748  *  | by storing the value 345 to it  |   | by storing the value 567 to it  |
749  *  |                                 |   |                                 |
750  *  :                                 :   :                                 :
751  *  .                                 .   .                                 .
752  *
753  * Again, this is a race in the D program.  It can be resolved by having a[123]
754  * hold the value 345 or a[123] hold the value 567 -- but it must be true that
755  * a[123] have only _one_ of these values.  (That is, the racing CPUs may not
756  * put the same element twice on the same hash chain.)  This is resolved
757  * simply:  before the allocation is undertaken, the start of the new chunk's
758  * hash chain is noted.  Later, after the allocation is complete, the hash
759  * chain is atomically switched to point to the new element.  If this fails
760  * (because of either concurrent allocations or an allocation concurrent with a
761  * deletion), the newly allocated chunk is deallocated to the dirty list, and
762  * the whole process of looking up (and potentially allocating) the dynamic
763  * variable is reattempted.
764  *
765  * The final race is a simple deallocation race:
766  *
767  *                 CPU A                                 CPU B
768  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
769  *  |                                 |   |                                 |
770  *  | deallocates dynamic object      |   | deallocates dynamic object      |
771  *  | a[123] by storing the value 0   |   | a[123] by storing the value 0   |
772  *  | to it                           |   | to it                           |
773  *  |                                 |   |                                 |
774  *  :                                 :   :                                 :
775  *  .                                 .   .                                 .
776  *
777  * Once again, this is a race in the D program, but it is one that we must
778  * handle without corrupting the underlying data structures.  Because
779  * deallocations require the deletion of a chunk from the middle of a hash
780  * chain, we cannot use a single-word atomic operation to remove it.  For this,
781  * we add a spin lock to the hash buckets that is _only_ used for deallocations
782  * (allocation races are handled as above).  Further, this spin lock is _only_
783  * held for the duration of the delete; before control is returned to the DIF
784  * emulation code, the hash bucket is unlocked.
785  */
786 typedef struct dtrace_key {
787         uint64_t dttk_value;                    /* data value or data pointer */
788         uint64_t dttk_size;                     /* 0 if by-val, >0 if by-ref */
789 } dtrace_key_t;
790
791 typedef struct dtrace_tuple {
792         uint32_t dtt_nkeys;                     /* number of keys in tuple */
793         uint32_t dtt_pad;                       /* padding */
794         dtrace_key_t dtt_key[1];                /* array of tuple keys */
795 } dtrace_tuple_t;
796
797 typedef struct dtrace_dynvar {
798         uint64_t dtdv_hashval;                  /* hash value -- 0 if free */
799         struct dtrace_dynvar *dtdv_next;        /* next on list or hash chain */
800         void *dtdv_data;                        /* pointer to data */
801         dtrace_tuple_t dtdv_tuple;              /* tuple key */
802 } dtrace_dynvar_t;
803
804 typedef enum dtrace_dynvar_op {
805         DTRACE_DYNVAR_ALLOC,
806         DTRACE_DYNVAR_NOALLOC,
807         DTRACE_DYNVAR_DEALLOC
808 } dtrace_dynvar_op_t;
809
810 typedef struct dtrace_dynhash {
811         dtrace_dynvar_t *dtdh_chain;            /* hash chain for this bucket */
812         uintptr_t dtdh_lock;                    /* deallocation lock */
813 #ifdef _LP64
814         uintptr_t dtdh_pad[6];                  /* pad to avoid false sharing */
815 #else
816         uintptr_t dtdh_pad[14];                 /* pad to avoid false sharing */
817 #endif
818 } dtrace_dynhash_t;
819
820 typedef struct dtrace_dstate_percpu {
821         dtrace_dynvar_t *dtdsc_free;            /* free list for this CPU */
822         dtrace_dynvar_t *dtdsc_dirty;           /* dirty list for this CPU */
823         dtrace_dynvar_t *dtdsc_rinsing;         /* rinsing list for this CPU */
824         dtrace_dynvar_t *dtdsc_clean;           /* clean list for this CPU */
825         uint64_t dtdsc_drops;                   /* number of capacity drops */
826         uint64_t dtdsc_dirty_drops;             /* number of dirty drops */
827         uint64_t dtdsc_rinsing_drops;           /* number of rinsing drops */
828 #ifdef _LP64
829         uint64_t dtdsc_pad;                     /* pad to avoid false sharing */
830 #else
831         uint64_t dtdsc_pad[2];                  /* pad to avoid false sharing */
832 #endif
833 } dtrace_dstate_percpu_t;
834
835 typedef enum dtrace_dstate_state {
836         DTRACE_DSTATE_CLEAN = 0,
837         DTRACE_DSTATE_EMPTY,
838         DTRACE_DSTATE_DIRTY,
839         DTRACE_DSTATE_RINSING
840 } dtrace_dstate_state_t;
841
842 typedef struct dtrace_dstate {
843         void *dtds_base;                        /* base of dynamic var. space */
844         size_t dtds_size;                       /* size of dynamic var. space */
845         size_t dtds_hashsize;                   /* number of buckets in hash */
846         size_t dtds_chunksize;                  /* size of each chunk */
847         dtrace_dynhash_t *dtds_hash;            /* pointer to hash table */
848         dtrace_dstate_state_t dtds_state;       /* current dynamic var. state */
849         dtrace_dstate_percpu_t *dtds_percpu;    /* per-CPU dyn. var. state */
850 } dtrace_dstate_t;
851
852 /*
853  * DTrace Variable State
854  *
855  * The DTrace variable state tracks user-defined variables in its dtrace_vstate
856  * structure.  Each DTrace consumer has exactly one dtrace_vstate structure,
857  * but some dtrace_vstate structures may exist without a corresponding DTrace
858  * consumer (see "DTrace Helpers", below).  As described in <sys/dtrace.h>,
859  * user-defined variables can have one of three scopes:
860  *
861  *  DIFV_SCOPE_GLOBAL  =>  global scope
862  *  DIFV_SCOPE_THREAD  =>  thread-local scope (i.e. "self->" variables)
863  *  DIFV_SCOPE_LOCAL   =>  clause-local scope (i.e. "this->" variables)
864  *
865  * The variable state tracks variables by both their scope and their allocation
866  * type:
867  *
868  *  - The dtvs_globals and dtvs_locals members each point to an array of
869  *    dtrace_statvar structures.  These structures contain both the variable
870  *    metadata (dtrace_difv structures) and the underlying storage for all
871  *    statically allocated variables, including statically allocated
872  *    DIFV_SCOPE_GLOBAL variables and all DIFV_SCOPE_LOCAL variables.
873  *
874  *  - The dtvs_tlocals member points to an array of dtrace_difv structures for
875  *    DIFV_SCOPE_THREAD variables.  As such, this array tracks _only_ the
876  *    variable metadata for DIFV_SCOPE_THREAD variables; the underlying storage
877  *    is allocated out of the dynamic variable space.
878  *
879  *  - The dtvs_dynvars member is the dynamic variable state associated with the
880  *    variable state.  The dynamic variable state (described in "DTrace Dynamic
881  *    Variables", above) tracks all DIFV_SCOPE_THREAD variables and all
882  *    dynamically-allocated DIFV_SCOPE_GLOBAL variables.
883  */
884 typedef struct dtrace_statvar {
885         uint64_t dtsv_data;                     /* data or pointer to it */
886         size_t dtsv_size;                       /* size of pointed-to data */
887         int dtsv_refcnt;                        /* reference count */
888         dtrace_difv_t dtsv_var;                 /* variable metadata */
889 } dtrace_statvar_t;
890
891 typedef struct dtrace_vstate {
892         dtrace_state_t *dtvs_state;             /* back pointer to state */
893         dtrace_statvar_t **dtvs_globals;        /* statically-allocated glbls */
894         int dtvs_nglobals;                      /* number of globals */
895         dtrace_difv_t *dtvs_tlocals;            /* thread-local metadata */
896         int dtvs_ntlocals;                      /* number of thread-locals */
897         dtrace_statvar_t **dtvs_locals;         /* clause-local data */
898         int dtvs_nlocals;                       /* number of clause-locals */
899         dtrace_dstate_t dtvs_dynvars;           /* dynamic variable state */
900 } dtrace_vstate_t;
901
902 /*
903  * DTrace Machine State
904  *
905  * In the process of processing a fired probe, DTrace needs to track and/or
906  * cache some per-CPU state associated with that particular firing.  This is
907  * state that is always discarded after the probe firing has completed, and
908  * much of it is not specific to any DTrace consumer, remaining valid across
909  * all ECBs.  This state is tracked in the dtrace_mstate structure.
910  */
911 #define DTRACE_MSTATE_ARGS              0x00000001
912 #define DTRACE_MSTATE_PROBE             0x00000002
913 #define DTRACE_MSTATE_EPID              0x00000004
914 #define DTRACE_MSTATE_TIMESTAMP         0x00000008
915 #define DTRACE_MSTATE_STACKDEPTH        0x00000010
916 #define DTRACE_MSTATE_CALLER            0x00000020
917 #define DTRACE_MSTATE_IPL               0x00000040
918 #define DTRACE_MSTATE_FLTOFFS           0x00000080
919 #define DTRACE_MSTATE_WALLTIMESTAMP     0x00000100
920 #define DTRACE_MSTATE_USTACKDEPTH       0x00000200
921 #define DTRACE_MSTATE_UCALLER           0x00000400
922
923 typedef struct dtrace_mstate {
924         uintptr_t dtms_scratch_base;            /* base of scratch space */
925         uintptr_t dtms_scratch_ptr;             /* current scratch pointer */
926         size_t dtms_scratch_size;               /* scratch size */
927         uint32_t dtms_present;                  /* variables that are present */
928         uint64_t dtms_arg[5];                   /* cached arguments */
929         dtrace_epid_t dtms_epid;                /* current EPID */
930         uint64_t dtms_timestamp;                /* cached timestamp */
931         hrtime_t dtms_walltimestamp;            /* cached wall timestamp */
932         int dtms_stackdepth;                    /* cached stackdepth */
933         int dtms_ustackdepth;                   /* cached ustackdepth */
934         struct dtrace_probe *dtms_probe;        /* current probe */
935         uintptr_t dtms_caller;                  /* cached caller */
936         uint64_t dtms_ucaller;                  /* cached user-level caller */
937         int dtms_ipl;                           /* cached interrupt pri lev */
938         int dtms_fltoffs;                       /* faulting DIFO offset */
939         uintptr_t dtms_strtok;                  /* saved strtok() pointer */
940         uintptr_t dtms_strtok_limit;            /* upper bound of strtok ptr */
941         uint32_t dtms_access;                   /* memory access rights */
942         dtrace_difo_t *dtms_difo;               /* current dif object */
943         file_t *dtms_getf;                      /* cached rval of getf() */
944 } dtrace_mstate_t;
945
946 #define DTRACE_COND_OWNER       0x1
947 #define DTRACE_COND_USERMODE    0x2
948 #define DTRACE_COND_ZONEOWNER   0x4
949
950 #define DTRACE_PROBEKEY_MAXDEPTH        8       /* max glob recursion depth */
951
952 /*
953  * Access flag used by dtrace_mstate.dtms_access.
954  */
955 #define DTRACE_ACCESS_KERNEL    0x1             /* the priv to read kmem */
956
957
958 /*
959  * DTrace Activity
960  *
961  * Each DTrace consumer is in one of several states, which (for purposes of
962  * avoiding yet-another overloading of the noun "state") we call the current
963  * _activity_.  The activity transitions on dtrace_go() (from DTRACIOCGO), on
964  * dtrace_stop() (from DTRACIOCSTOP) and on the exit() action.  Activities may
965  * only transition in one direction; the activity transition diagram is a
966  * directed acyclic graph.  The activity transition diagram is as follows:
967  *
968  *
969  * +----------+                   +--------+                   +--------+
970  * | INACTIVE |------------------>| WARMUP |------------------>| ACTIVE |
971  * +----------+   dtrace_go(),    +--------+   dtrace_go(),    +--------+
972  *                before BEGIN        |        after BEGIN       |  |  |
973  *                                    |                          |  |  |
974  *                      exit() action |                          |  |  |
975  *                     from BEGIN ECB |                          |  |  |
976  *                                    |                          |  |  |
977  *                                    v                          |  |  |
978  *                               +----------+     exit() action  |  |  |
979  * +-----------------------------| DRAINING |<-------------------+  |  |
980  * |                             +----------+                       |  |
981  * |                                  |                             |  |
982  * |                   dtrace_stop(), |                             |  |
983  * |                     before END   |                             |  |
984  * |                                  |                             |  |
985  * |                                  v                             |  |
986  * | +---------+                 +----------+                       |  |
987  * | | STOPPED |<----------------| COOLDOWN |<----------------------+  |
988  * | +---------+  dtrace_stop(), +----------+     dtrace_stop(),       |
989  * |                after END                       before END         |
990  * |                                                                   |
991  * |                              +--------+                           |
992  * +----------------------------->| KILLED |<--------------------------+
993  *       deadman timeout or       +--------+     deadman timeout or
994  *        killed consumer                         killed consumer
995  *
996  * Note that once a DTrace consumer has stopped tracing, there is no way to
997  * restart it; if a DTrace consumer wishes to restart tracing, it must reopen
998  * the DTrace pseudodevice.
999  */
1000 typedef enum dtrace_activity {
1001         DTRACE_ACTIVITY_INACTIVE = 0,           /* not yet running */
1002         DTRACE_ACTIVITY_WARMUP,                 /* while starting */
1003         DTRACE_ACTIVITY_ACTIVE,                 /* running */
1004         DTRACE_ACTIVITY_DRAINING,               /* before stopping */
1005         DTRACE_ACTIVITY_COOLDOWN,               /* while stopping */
1006         DTRACE_ACTIVITY_STOPPED,                /* after stopping */
1007         DTRACE_ACTIVITY_KILLED                  /* killed */
1008 } dtrace_activity_t;
1009
1010 /*
1011  * DTrace Helper Implementation
1012  *
1013  * A description of the helper architecture may be found in <sys/dtrace.h>.
1014  * Each process contains a pointer to its helpers in its p_dtrace_helpers
1015  * member.  This is a pointer to a dtrace_helpers structure, which contains an
1016  * array of pointers to dtrace_helper structures, helper variable state (shared
1017  * among a process's helpers) and a generation count.  (The generation count is
1018  * used to provide an identifier when a helper is added so that it may be
1019  * subsequently removed.)  The dtrace_helper structure is self-explanatory,
1020  * containing pointers to the objects needed to execute the helper.  Note that
1021  * helpers are _duplicated_ across fork(2), and destroyed on exec(2).  No more
1022  * than dtrace_helpers_max are allowed per-process.
1023  */
1024 #define DTRACE_HELPER_ACTION_USTACK     0
1025 #define DTRACE_NHELPER_ACTIONS          1
1026
1027 typedef struct dtrace_helper_action {
1028         int dtha_generation;                    /* helper action generation */
1029         int dtha_nactions;                      /* number of actions */
1030         dtrace_difo_t *dtha_predicate;          /* helper action predicate */
1031         dtrace_difo_t **dtha_actions;           /* array of actions */
1032         struct dtrace_helper_action *dtha_next; /* next helper action */
1033 } dtrace_helper_action_t;
1034
1035 typedef struct dtrace_helper_provider {
1036         int dthp_generation;                    /* helper provider generation */
1037         uint32_t dthp_ref;                      /* reference count */
1038         dof_helper_t dthp_prov;                 /* DOF w/ provider and probes */
1039 } dtrace_helper_provider_t;
1040
1041 typedef struct dtrace_helpers {
1042         dtrace_helper_action_t **dthps_actions; /* array of helper actions */
1043         dtrace_vstate_t dthps_vstate;           /* helper action var. state */
1044         dtrace_helper_provider_t **dthps_provs; /* array of providers */
1045         uint_t dthps_nprovs;                    /* count of providers */
1046         uint_t dthps_maxprovs;                  /* provider array size */
1047         int dthps_generation;                   /* current generation */
1048         pid_t dthps_pid;                        /* pid of associated proc */
1049         int dthps_deferred;                     /* helper in deferred list */
1050         struct dtrace_helpers *dthps_next;      /* next pointer */
1051         struct dtrace_helpers *dthps_prev;      /* prev pointer */
1052 } dtrace_helpers_t;
1053
1054 /*
1055  * DTrace Helper Action Tracing
1056  *
1057  * Debugging helper actions can be arduous.  To ease the development and
1058  * debugging of helpers, DTrace contains a tracing-framework-within-a-tracing-
1059  * framework: helper tracing.  If dtrace_helptrace_enabled is non-zero (which
1060  * it is by default on DEBUG kernels), all helper activity will be traced to a
1061  * global, in-kernel ring buffer.  Each entry includes a pointer to the specific
1062  * helper, the location within the helper, and a trace of all local variables.
1063  * The ring buffer may be displayed in a human-readable format with the
1064  * ::dtrace_helptrace mdb(1) dcmd.
1065  */
1066 #define DTRACE_HELPTRACE_NEXT   (-1)
1067 #define DTRACE_HELPTRACE_DONE   (-2)
1068 #define DTRACE_HELPTRACE_ERR    (-3)
1069
1070 typedef struct dtrace_helptrace {
1071         dtrace_helper_action_t  *dtht_helper;   /* helper action */
1072         int dtht_where;                         /* where in helper action */
1073         int dtht_nlocals;                       /* number of locals */
1074         int dtht_fault;                         /* type of fault (if any) */
1075         int dtht_fltoffs;                       /* DIF offset */
1076         uint64_t dtht_illval;                   /* faulting value */
1077         uint64_t dtht_locals[1];                /* local variables */
1078 } dtrace_helptrace_t;
1079
1080 /*
1081  * DTrace Credentials
1082  *
1083  * In probe context, we have limited flexibility to examine the credentials
1084  * of the DTrace consumer that created a particular enabling.  We use
1085  * the Least Privilege interfaces to cache the consumer's cred pointer and
1086  * some facts about that credential in a dtrace_cred_t structure. These
1087  * can limit the consumer's breadth of visibility and what actions the
1088  * consumer may take.
1089  */
1090 #define DTRACE_CRV_ALLPROC              0x01
1091 #define DTRACE_CRV_KERNEL               0x02
1092 #define DTRACE_CRV_ALLZONE              0x04
1093
1094 #define DTRACE_CRV_ALL          (DTRACE_CRV_ALLPROC | DTRACE_CRV_KERNEL | \
1095         DTRACE_CRV_ALLZONE)
1096
1097 #define DTRACE_CRA_PROC                         0x0001
1098 #define DTRACE_CRA_PROC_CONTROL                 0x0002
1099 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLUSER     0x0004
1100 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLZONE     0x0008
1101 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_CREDCHG     0x0010
1102 #define DTRACE_CRA_KERNEL                       0x0020
1103 #define DTRACE_CRA_KERNEL_DESTRUCTIVE           0x0040
1104
1105 #define DTRACE_CRA_ALL          (DTRACE_CRA_PROC | \
1106         DTRACE_CRA_PROC_CONTROL | \
1107         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLUSER | \
1108         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLZONE | \
1109         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_CREDCHG | \
1110         DTRACE_CRA_KERNEL | \
1111         DTRACE_CRA_KERNEL_DESTRUCTIVE)
1112
1113 typedef struct dtrace_cred {
1114         cred_t                  *dcr_cred;
1115         uint8_t                 dcr_destructive;
1116         uint8_t                 dcr_visible;
1117         uint16_t                dcr_action;
1118 } dtrace_cred_t;
1119
1120 /*
1121  * DTrace Consumer State
1122  *
1123  * Each DTrace consumer has an associated dtrace_state structure that contains
1124  * its in-kernel DTrace state -- including options, credentials, statistics and
1125  * pointers to ECBs, buffers, speculations and formats.  A dtrace_state
1126  * structure is also allocated for anonymous enablings.  When anonymous state
1127  * is grabbed, the grabbing consumers dts_anon pointer is set to the grabbed
1128  * dtrace_state structure.
1129  */
1130 struct dtrace_state {
1131 #ifdef illumos
1132         dev_t dts_dev;                          /* device */
1133 #else
1134         struct cdev *dts_dev;                   /* device */
1135 #endif
1136         int dts_necbs;                          /* total number of ECBs */
1137         dtrace_ecb_t **dts_ecbs;                /* array of ECBs */
1138         dtrace_epid_t dts_epid;                 /* next EPID to allocate */
1139         size_t dts_needed;                      /* greatest needed space */
1140         struct dtrace_state *dts_anon;          /* anon. state, if grabbed */
1141         dtrace_activity_t dts_activity;         /* current activity */
1142         dtrace_vstate_t dts_vstate;             /* variable state */
1143         dtrace_buffer_t *dts_buffer;            /* principal buffer */
1144         dtrace_buffer_t *dts_aggbuffer;         /* aggregation buffer */
1145         dtrace_speculation_t *dts_speculations; /* speculation array */
1146         int dts_nspeculations;                  /* number of speculations */
1147         int dts_naggregations;                  /* number of aggregations */
1148         dtrace_aggregation_t **dts_aggregations; /* aggregation array */
1149 #ifdef illumos
1150         vmem_t *dts_aggid_arena;                /* arena for aggregation IDs */
1151 #else
1152         struct unrhdr *dts_aggid_arena;         /* arena for aggregation IDs */
1153 #endif
1154         uint64_t dts_errors;                    /* total number of errors */
1155         uint32_t dts_speculations_busy;         /* number of spec. busy */
1156         uint32_t dts_speculations_unavail;      /* number of spec unavail */
1157         uint32_t dts_stkstroverflows;           /* stack string tab overflows */
1158         uint32_t dts_dblerrors;                 /* errors in ERROR probes */
1159         uint32_t dts_reserve;                   /* space reserved for END */
1160         hrtime_t dts_laststatus;                /* time of last status */
1161 #ifdef illumos
1162         cyclic_id_t dts_cleaner;                /* cleaning cyclic */
1163         cyclic_id_t dts_deadman;                /* deadman cyclic */
1164 #else
1165         struct callout dts_cleaner;             /* Cleaning callout. */
1166         struct callout dts_deadman;             /* Deadman callout. */
1167 #endif
1168         hrtime_t dts_alive;                     /* time last alive */
1169         char dts_speculates;                    /* boolean: has speculations */
1170         char dts_destructive;                   /* boolean: has dest. actions */
1171         int dts_nformats;                       /* number of formats */
1172         char **dts_formats;                     /* format string array */
1173         dtrace_optval_t dts_options[DTRACEOPT_MAX]; /* options */
1174         dtrace_cred_t dts_cred;                 /* credentials */
1175         size_t dts_nretained;                   /* number of retained enabs */
1176         int dts_getf;                           /* number of getf() calls */
1177         uint64_t dts_rstate[NCPU][2];           /* per-CPU random state */
1178 };
1179
1180 struct dtrace_provider {
1181         dtrace_pattr_t dtpv_attr;               /* provider attributes */
1182         dtrace_ppriv_t dtpv_priv;               /* provider privileges */
1183         dtrace_pops_t dtpv_pops;                /* provider operations */
1184         char *dtpv_name;                        /* provider name */
1185         void *dtpv_arg;                         /* provider argument */
1186         hrtime_t dtpv_defunct;                  /* when made defunct */
1187         struct dtrace_provider *dtpv_next;      /* next provider */
1188 };
1189
1190 struct dtrace_meta {
1191         dtrace_mops_t dtm_mops;                 /* meta provider operations */
1192         char *dtm_name;                         /* meta provider name */
1193         void *dtm_arg;                          /* meta provider user arg */
1194         uint64_t dtm_count;                     /* no. of associated provs. */
1195 };
1196
1197 /*
1198  * DTrace Enablings
1199  *
1200  * A dtrace_enabling structure is used to track a collection of ECB
1201  * descriptions -- before they have been turned into actual ECBs.  This is
1202  * created as a result of DOF processing, and is generally used to generate
1203  * ECBs immediately thereafter.  However, enablings are also generally
1204  * retained should the probes they describe be created at a later time; as
1205  * each new module or provider registers with the framework, the retained
1206  * enablings are reevaluated, with any new match resulting in new ECBs.  To
1207  * prevent probes from being matched more than once, the enabling tracks the
1208  * last probe generation matched, and only matches probes from subsequent
1209  * generations.
1210  */
1211 typedef struct dtrace_enabling {
1212         dtrace_ecbdesc_t **dten_desc;           /* all ECB descriptions */
1213         int dten_ndesc;                         /* number of ECB descriptions */
1214         int dten_maxdesc;                       /* size of ECB array */
1215         dtrace_vstate_t *dten_vstate;           /* associated variable state */
1216         dtrace_genid_t dten_probegen;           /* matched probe generation */
1217         dtrace_ecbdesc_t *dten_current;         /* current ECB description */
1218         int dten_error;                         /* current error value */
1219         int dten_primed;                        /* boolean: set if primed */
1220         struct dtrace_enabling *dten_prev;      /* previous enabling */
1221         struct dtrace_enabling *dten_next;      /* next enabling */
1222 } dtrace_enabling_t;
1223
1224 /*
1225  * DTrace Anonymous Enablings
1226  *
1227  * Anonymous enablings are DTrace enablings that are not associated with a
1228  * controlling process, but rather derive their enabling from DOF stored as
1229  * properties in the dtrace.conf file.  If there is an anonymous enabling, a
1230  * DTrace consumer state and enabling are created on attach.  The state may be
1231  * subsequently grabbed by the first consumer specifying the "grabanon"
1232  * option.  As long as an anonymous DTrace enabling exists, dtrace(7D) will
1233  * refuse to unload.
1234  */
1235 typedef struct dtrace_anon {
1236         dtrace_state_t *dta_state;              /* DTrace consumer state */
1237         dtrace_enabling_t *dta_enabling;        /* pointer to enabling */
1238         processorid_t dta_beganon;              /* which CPU BEGIN ran on */
1239 } dtrace_anon_t;
1240
1241 /*
1242  * DTrace Error Debugging
1243  */
1244 #ifdef DEBUG
1245 #define DTRACE_ERRDEBUG
1246 #endif
1247
1248 #ifdef DTRACE_ERRDEBUG
1249
1250 typedef struct dtrace_errhash {
1251         const char      *dter_msg;      /* error message */
1252         int             dter_count;     /* number of times seen */
1253 } dtrace_errhash_t;
1254
1255 #define DTRACE_ERRHASHSZ        256     /* must be > number of err msgs */
1256
1257 #endif  /* DTRACE_ERRDEBUG */
1258
1259 /*
1260  * DTrace Toxic Ranges
1261  *
1262  * DTrace supports safe loads from probe context; if the address turns out to
1263  * be invalid, a bit will be set by the kernel indicating that DTrace
1264  * encountered a memory error, and DTrace will propagate the error to the user
1265  * accordingly.  However, there may exist some regions of memory in which an
1266  * arbitrary load can change system state, and from which it is impossible to
1267  * recover from such a load after it has been attempted.  Examples of this may
1268  * include memory in which programmable I/O registers are mapped (for which a
1269  * read may have some implications for the device) or (in the specific case of
1270  * UltraSPARC-I and -II) the virtual address hole.  The platform is required
1271  * to make DTrace aware of these toxic ranges; DTrace will then check that
1272  * target addresses are not in a toxic range before attempting to issue a
1273  * safe load.
1274  */
1275 typedef struct dtrace_toxrange {
1276         uintptr_t       dtt_base;               /* base of toxic range */
1277         uintptr_t       dtt_limit;              /* limit of toxic range */
1278 } dtrace_toxrange_t;
1279
1280 #ifdef illumos
1281 extern uint64_t dtrace_getarg(int, int);
1282 #else
1283 extern uint64_t __noinline dtrace_getarg(int, int);
1284 #endif
1285 extern greg_t dtrace_getfp(void);
1286 extern int dtrace_getipl(void);
1287 extern uintptr_t dtrace_caller(int);
1288 extern uint32_t dtrace_cas32(uint32_t *, uint32_t, uint32_t);
1289 extern void *dtrace_casptr(volatile void *, volatile void *, volatile void *);
1290 extern void dtrace_copyin(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1291 extern void dtrace_copyinstr(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1292 extern void dtrace_copyout(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1293 extern void dtrace_copyoutstr(uintptr_t, uintptr_t, size_t,
1294     volatile uint16_t *);
1295 extern void dtrace_getpcstack(pc_t *, int, int, uint32_t *);
1296 extern ulong_t dtrace_getreg(struct trapframe *, uint_t);
1297 extern int dtrace_getstackdepth(int);
1298 extern void dtrace_getupcstack(uint64_t *, int);
1299 extern void dtrace_getufpstack(uint64_t *, uint64_t *, int);
1300 extern int dtrace_getustackdepth(void);
1301 extern uintptr_t dtrace_fulword(void *);
1302 extern uint8_t dtrace_fuword8(void *);
1303 extern uint16_t dtrace_fuword16(void *);
1304 extern uint32_t dtrace_fuword32(void *);
1305 extern uint64_t dtrace_fuword64(void *);
1306 extern void dtrace_probe_error(dtrace_state_t *, dtrace_epid_t, int, int,
1307     int, uintptr_t);
1308 extern int dtrace_assfail(const char *, const char *, int);
1309 extern int dtrace_attached(void);
1310 #ifdef illumos
1311 extern hrtime_t dtrace_gethrestime(void);
1312 #endif
1313
1314 #ifdef __sparc
1315 extern void dtrace_flush_windows(void);
1316 extern void dtrace_flush_user_windows(void);
1317 extern uint_t dtrace_getotherwin(void);
1318 extern uint_t dtrace_getfprs(void);
1319 #else
1320 extern void dtrace_copy(uintptr_t, uintptr_t, size_t);
1321 extern void dtrace_copystr(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1322 #endif
1323
1324 /*
1325  * DTrace Assertions
1326  *
1327  * DTrace calls ASSERT and VERIFY from probe context.  To assure that a failed
1328  * ASSERT or VERIFY does not induce a markedly more catastrophic failure (e.g.,
1329  * one from which a dump cannot be gleaned), DTrace must define its own ASSERT
1330  * and VERIFY macros to be ones that may safely be called from probe context.
1331  * This header file must thus be included by any DTrace component that calls
1332  * ASSERT and/or VERIFY from probe context, and _only_ by those components.
1333  * (The only exception to this is kernel debugging infrastructure at user-level
1334  * that doesn't depend on calling ASSERT.)
1335  */
1336 #undef ASSERT
1337 #undef VERIFY
1338 #define VERIFY(EX)      ((void)((EX) || \
1339                         dtrace_assfail(#EX, __FILE__, __LINE__)))
1340 #ifdef DEBUG
1341 #define ASSERT(EX)      ((void)((EX) || \
1342                         dtrace_assfail(#EX, __FILE__, __LINE__)))
1343 #else
1344 #define ASSERT(X)       ((void)0)
1345 #endif
1346
1347 #ifdef  __cplusplus
1348 }
1349 #endif
1350
1351 #endif /* _SYS_DTRACE_IMPL_H */