]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/sys/dtrace_impl.h
THIS BRANCH IS OBSOLETE, PLEASE READ:
[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 #include <sys/file.h>
54
55 #ifndef illumos
56 #ifdef __sparcv9
57 typedef uint32_t                pc_t;
58 #else
59 typedef uintptr_t               pc_t;
60 #endif
61 typedef u_long                  greg_t;
62 #endif
63
64 /*
65  * DTrace Implementation Constants and Typedefs
66  */
67 #define DTRACE_MAXPROPLEN               128
68 #define DTRACE_DYNVAR_CHUNKSIZE         256
69
70 #ifdef __FreeBSD__
71 #define NCPU            MAXCPU
72 #endif /* __FreeBSD__ */
73
74 struct dtrace_probe;
75 struct dtrace_ecb;
76 struct dtrace_predicate;
77 struct dtrace_action;
78 struct dtrace_provider;
79 struct dtrace_state;
80
81 typedef struct dtrace_probe dtrace_probe_t;
82 typedef struct dtrace_ecb dtrace_ecb_t;
83 typedef struct dtrace_predicate dtrace_predicate_t;
84 typedef struct dtrace_action dtrace_action_t;
85 typedef struct dtrace_provider dtrace_provider_t;
86 typedef struct dtrace_meta dtrace_meta_t;
87 typedef struct dtrace_state dtrace_state_t;
88 typedef uint32_t dtrace_optid_t;
89 typedef uint32_t dtrace_specid_t;
90 typedef uint64_t dtrace_genid_t;
91
92 /*
93  * DTrace Probes
94  *
95  * The probe is the fundamental unit of the DTrace architecture.  Probes are
96  * created by DTrace providers, and managed by the DTrace framework.  A probe
97  * is identified by a unique <provider, module, function, name> tuple, and has
98  * a unique probe identifier assigned to it.  (Some probes are not associated
99  * with a specific point in text; these are called _unanchored probes_ and have
100  * no module or function associated with them.)  Probes are represented as a
101  * dtrace_probe structure.  To allow quick lookups based on each element of the
102  * probe tuple, probes are hashed by each of provider, module, function and
103  * name.  (If a lookup is performed based on a regular expression, a
104  * dtrace_probekey is prepared, and a linear search is performed.) Each probe
105  * is additionally pointed to by a linear array indexed by its identifier.  The
106  * identifier is the provider's mechanism for indicating to the DTrace
107  * framework that a probe has fired:  the identifier is passed as the first
108  * argument to dtrace_probe(), where it is then mapped into the corresponding
109  * dtrace_probe structure.  From the dtrace_probe structure, dtrace_probe() can
110  * iterate over the probe's list of enabling control blocks; see "DTrace
111  * Enabling Control Blocks", below.)
112  */
113 struct dtrace_probe {
114         dtrace_id_t dtpr_id;                    /* probe identifier */
115         dtrace_ecb_t *dtpr_ecb;                 /* ECB list; see below */
116         dtrace_ecb_t *dtpr_ecb_last;            /* last ECB in list */
117         void *dtpr_arg;                         /* provider argument */
118         dtrace_cacheid_t dtpr_predcache;        /* predicate cache ID */
119         int dtpr_aframes;                       /* artificial frames */
120         dtrace_provider_t *dtpr_provider;       /* pointer to provider */
121         char *dtpr_mod;                         /* probe's module name */
122         char *dtpr_func;                        /* probe's function name */
123         char *dtpr_name;                        /* probe's name */
124         dtrace_probe_t *dtpr_nextmod;           /* next in module hash */
125         dtrace_probe_t *dtpr_prevmod;           /* previous in module hash */
126         dtrace_probe_t *dtpr_nextfunc;          /* next in function hash */
127         dtrace_probe_t *dtpr_prevfunc;          /* previous in function hash */
128         dtrace_probe_t *dtpr_nextname;          /* next in name hash */
129         dtrace_probe_t *dtpr_prevname;          /* previous in name hash */
130         dtrace_genid_t dtpr_gen;                /* probe generation ID */
131 };
132
133 typedef int dtrace_probekey_f(const char *, const char *, int);
134
135 typedef struct dtrace_probekey {
136         char *dtpk_prov;                        /* provider name to match */
137         dtrace_probekey_f *dtpk_pmatch;         /* provider matching function */
138         char *dtpk_mod;                         /* module name to match */
139         dtrace_probekey_f *dtpk_mmatch;         /* module matching function */
140         char *dtpk_func;                        /* func name to match */
141         dtrace_probekey_f *dtpk_fmatch;         /* func matching function */
142         char *dtpk_name;                        /* name to match */
143         dtrace_probekey_f *dtpk_nmatch;         /* name matching function */
144         dtrace_id_t dtpk_id;                    /* identifier to match */
145 } dtrace_probekey_t;
146
147 typedef struct dtrace_hashbucket {
148         struct dtrace_hashbucket *dthb_next;    /* next on hash chain */
149         dtrace_probe_t *dthb_chain;             /* chain of probes */
150         int dthb_len;                           /* number of probes here */
151 } dtrace_hashbucket_t;
152
153 typedef struct dtrace_hash {
154         dtrace_hashbucket_t **dth_tab;          /* hash table */
155         int dth_size;                           /* size of hash table */
156         int dth_mask;                           /* mask to index into table */
157         int dth_nbuckets;                       /* total number of buckets */
158         uintptr_t dth_nextoffs;                 /* offset of next in probe */
159         uintptr_t dth_prevoffs;                 /* offset of prev in probe */
160         uintptr_t dth_stroffs;                  /* offset of str in probe */
161 } dtrace_hash_t;
162
163 /*
164  * DTrace Enabling Control Blocks
165  *
166  * When a provider wishes to fire a probe, it calls into dtrace_probe(),
167  * passing the probe identifier as the first argument.  As described above,
168  * dtrace_probe() maps the identifier into a pointer to a dtrace_probe_t
169  * structure.  This structure contains information about the probe, and a
170  * pointer to the list of Enabling Control Blocks (ECBs).  Each ECB points to
171  * DTrace consumer state, and contains an optional predicate, and a list of
172  * actions.  (Shown schematically below.)  The ECB abstraction allows a single
173  * probe to be multiplexed across disjoint consumers, or across disjoint
174  * enablings of a single probe within one consumer.
175  *
176  *   Enabling Control Block
177  *        dtrace_ecb_t
178  * +------------------------+
179  * | dtrace_epid_t ---------+--------------> Enabled Probe ID (EPID)
180  * | dtrace_state_t * ------+--------------> State associated with this ECB
181  * | dtrace_predicate_t * --+---------+
182  * | dtrace_action_t * -----+----+    |
183  * | dtrace_ecb_t * ---+    |    |    |       Predicate (if any)
184  * +-------------------+----+    |    |       dtrace_predicate_t
185  *                     |         |    +---> +--------------------+
186  *                     |         |          | dtrace_difo_t * ---+----> DIFO
187  *                     |         |          +--------------------+
188  *                     |         |
189  *            Next ECB |         |           Action
190  *            (if any) |         |       dtrace_action_t
191  *                     :         +--> +-------------------+
192  *                     :              | dtrace_actkind_t -+------> kind
193  *                     v              | dtrace_difo_t * --+------> DIFO (if any)
194  *                                    | dtrace_recdesc_t -+------> record descr.
195  *                                    | dtrace_action_t * +------+
196  *                                    +-------------------+      |
197  *                                                               | Next action
198  *                               +-------------------------------+  (if any)
199  *                               |
200  *                               |           Action
201  *                               |       dtrace_action_t
202  *                               +--> +-------------------+
203  *                                    | dtrace_actkind_t -+------> kind
204  *                                    | dtrace_difo_t * --+------> DIFO (if any)
205  *                                    | dtrace_action_t * +------+
206  *                                    +-------------------+      |
207  *                                                               | Next action
208  *                               +-------------------------------+  (if any)
209  *                               |
210  *                               :
211  *                               v
212  *
213  *
214  * dtrace_probe() iterates over the ECB list.  If the ECB needs less space
215  * than is available in the principal buffer, the ECB is processed:  if the
216  * predicate is non-NULL, the DIF object is executed.  If the result is
217  * non-zero, the action list is processed, with each action being executed
218  * accordingly.  When the action list has been completely executed, processing
219  * advances to the next ECB. The ECB abstraction allows disjoint consumers
220  * to multiplex on single probes.
221  *
222  * Execution of the ECB results in consuming dte_size bytes in the buffer
223  * to record data.  During execution, dte_needed bytes must be available in
224  * the buffer.  This space is used for both recorded data and tuple data.
225  */
226 struct dtrace_ecb {
227         dtrace_epid_t dte_epid;                 /* enabled probe ID */
228         uint32_t dte_alignment;                 /* required alignment */
229         size_t dte_needed;                      /* space needed for execution */
230         size_t dte_size;                        /* size of recorded payload */
231         dtrace_predicate_t *dte_predicate;      /* predicate, if any */
232         dtrace_action_t *dte_action;            /* actions, if any */
233         dtrace_ecb_t *dte_next;                 /* next ECB on probe */
234         dtrace_state_t *dte_state;              /* pointer to state */
235         uint32_t dte_cond;                      /* security condition */
236         dtrace_probe_t *dte_probe;              /* pointer to probe */
237         dtrace_action_t *dte_action_last;       /* last action on ECB */
238         uint64_t dte_uarg;                      /* library argument */
239 };
240
241 struct dtrace_predicate {
242         dtrace_difo_t *dtp_difo;                /* DIF object */
243         dtrace_cacheid_t dtp_cacheid;           /* cache identifier */
244         int dtp_refcnt;                         /* reference count */
245 };
246
247 struct dtrace_action {
248         dtrace_actkind_t dta_kind;              /* kind of action */
249         uint16_t dta_intuple;                   /* boolean:  in aggregation */
250         uint32_t dta_refcnt;                    /* reference count */
251         dtrace_difo_t *dta_difo;                /* pointer to DIFO */
252         dtrace_recdesc_t dta_rec;               /* record description */
253         dtrace_action_t *dta_prev;              /* previous action */
254         dtrace_action_t *dta_next;              /* next action */
255 };
256
257 typedef struct dtrace_aggregation {
258         dtrace_action_t dtag_action;            /* action; must be first */
259         dtrace_aggid_t dtag_id;                 /* identifier */
260         dtrace_ecb_t *dtag_ecb;                 /* corresponding ECB */
261         dtrace_action_t *dtag_first;            /* first action in tuple */
262         uint32_t dtag_base;                     /* base of aggregation */
263         uint8_t dtag_hasarg;                    /* boolean:  has argument */
264         uint64_t dtag_initial;                  /* initial value */
265         void (*dtag_aggregate)(uint64_t *, uint64_t, uint64_t);
266 } dtrace_aggregation_t;
267
268 /*
269  * DTrace Buffers
270  *
271  * Principal buffers, aggregation buffers, and speculative buffers are all
272  * managed with the dtrace_buffer structure.  By default, this structure
273  * includes twin data buffers -- dtb_tomax and dtb_xamot -- that serve as the
274  * active and passive buffers, respectively.  For speculative buffers,
275  * dtb_xamot will be NULL; for "ring" and "fill" buffers, dtb_xamot will point
276  * to a scratch buffer.  For all buffer types, the dtrace_buffer structure is
277  * always allocated on a per-CPU basis; a single dtrace_buffer structure is
278  * never shared among CPUs.  (That is, there is never true sharing of the
279  * dtrace_buffer structure; to prevent false sharing of the structure, it must
280  * always be aligned to the coherence granularity -- generally 64 bytes.)
281  *
282  * One of the critical design decisions of DTrace is that a given ECB always
283  * stores the same quantity and type of data.  This is done to assure that the
284  * only metadata required for an ECB's traced data is the EPID.  That is, from
285  * the EPID, the consumer can determine the data layout.  (The data buffer
286  * layout is shown schematically below.)  By assuring that one can determine
287  * data layout from the EPID, the metadata stream can be separated from the
288  * data stream -- simplifying the data stream enormously.  The ECB always
289  * proceeds the recorded data as part of the dtrace_rechdr_t structure that
290  * includes the EPID and a high-resolution timestamp used for output ordering
291  * consistency.
292  *
293  *      base of data buffer --->  +--------+--------------------+--------+
294  *                                | rechdr | data               | rechdr |
295  *                                +--------+------+--------+----+--------+
296  *                                | data          | rechdr | data        |
297  *                                +---------------+--------+-------------+
298  *                                | data, cont.                          |
299  *                                +--------+--------------------+--------+
300  *                                | rechdr | data               |        |
301  *                                +--------+--------------------+        |
302  *                                |                ||                    |
303  *                                |                ||                    |
304  *                                |                \/                    |
305  *                                :                                      :
306  *                                .                                      .
307  *                                .                                      .
308  *                                .                                      .
309  *                                :                                      :
310  *                                |                                      |
311  *     limit of data buffer --->  +--------------------------------------+
312  *
313  * When evaluating an ECB, dtrace_probe() determines if the ECB's needs of the
314  * principal buffer (both scratch and payload) exceed the available space.  If
315  * the ECB's needs exceed available space (and if the principal buffer policy
316  * is the default "switch" policy), the ECB is dropped, the buffer's drop count
317  * is incremented, and processing advances to the next ECB.  If the ECB's needs
318  * can be met with the available space, the ECB is processed, but the offset in
319  * the principal buffer is only advanced if the ECB completes processing
320  * without error.
321  *
322  * When a buffer is to be switched (either because the buffer is the principal
323  * buffer with a "switch" policy or because it is an aggregation buffer), a
324  * cross call is issued to the CPU associated with the buffer.  In the cross
325  * call context, interrupts are disabled, and the active and the inactive
326  * buffers are atomically switched.  This involves switching the data pointers,
327  * copying the various state fields (offset, drops, errors, etc.) into their
328  * inactive equivalents, and clearing the state fields.  Because interrupts are
329  * disabled during this procedure, the switch is guaranteed to appear atomic to
330  * dtrace_probe().
331  *
332  * DTrace Ring Buffering
333  *
334  * To process a ring buffer correctly, one must know the oldest valid record.
335  * Processing starts at the oldest record in the buffer and continues until
336  * the end of the buffer is reached.  Processing then resumes starting with
337  * the record stored at offset 0 in the buffer, and continues until the
338  * youngest record is processed.  If trace records are of a fixed-length,
339  * determining the oldest record is trivial:
340  *
341  *   - If the ring buffer has not wrapped, the oldest record is the record
342  *     stored at offset 0.
343  *
344  *   - If the ring buffer has wrapped, the oldest record is the record stored
345  *     at the current offset.
346  *
347  * With variable length records, however, just knowing the current offset
348  * doesn't suffice for determining the oldest valid record:  assuming that one
349  * allows for arbitrary data, one has no way of searching forward from the
350  * current offset to find the oldest valid record.  (That is, one has no way
351  * of separating data from metadata.) It would be possible to simply refuse to
352  * process any data in the ring buffer between the current offset and the
353  * limit, but this leaves (potentially) an enormous amount of otherwise valid
354  * data unprocessed.
355  *
356  * To effect ring buffering, we track two offsets in the buffer:  the current
357  * offset and the _wrapped_ offset.  If a request is made to reserve some
358  * amount of data, and the buffer has wrapped, the wrapped offset is
359  * incremented until the wrapped offset minus the current offset is greater
360  * than or equal to the reserve request.  This is done by repeatedly looking
361  * up the ECB corresponding to the EPID at the current wrapped offset, and
362  * incrementing the wrapped offset by the size of the data payload
363  * corresponding to that ECB.  If this offset is greater than or equal to the
364  * limit of the data buffer, the wrapped offset is set to 0.  Thus, the
365  * current offset effectively "chases" the wrapped offset around the buffer.
366  * Schematically:
367  *
368  *      base of data buffer --->  +------+--------------------+------+
369  *                                | EPID | data               | EPID |
370  *                                +------+--------+------+----+------+
371  *                                | data          | EPID | data      |
372  *                                +---------------+------+-----------+
373  *                                | data, cont.                      |
374  *                                +------+---------------------------+
375  *                                | EPID | data                      |
376  *           current offset --->  +------+---------------------------+
377  *                                | invalid data                     |
378  *           wrapped offset --->  +------+--------------------+------+
379  *                                | EPID | data               | EPID |
380  *                                +------+--------+------+----+------+
381  *                                | data          | EPID | data      |
382  *                                +---------------+------+-----------+
383  *                                :                                  :
384  *                                .                                  .
385  *                                .        ... valid data ...        .
386  *                                .                                  .
387  *                                :                                  :
388  *                                +------+-------------+------+------+
389  *                                | EPID | data        | EPID | data |
390  *                                +------+------------++------+------+
391  *                                | data, cont.       | leftover     |
392  *     limit of data buffer --->  +-------------------+--------------+
393  *
394  * If the amount of requested buffer space exceeds the amount of space
395  * available between the current offset and the end of the buffer:
396  *
397  *  (1)  all words in the data buffer between the current offset and the limit
398  *       of the data buffer (marked "leftover", above) are set to
399  *       DTRACE_EPIDNONE
400  *
401  *  (2)  the wrapped offset is set to zero
402  *
403  *  (3)  the iteration process described above occurs until the wrapped offset
404  *       is greater than the amount of desired space.
405  *
406  * The wrapped offset is implemented by (re-)using the inactive offset.
407  * In a "switch" buffer policy, the inactive offset stores the offset in
408  * the inactive buffer; in a "ring" buffer policy, it stores the wrapped
409  * offset.
410  *
411  * DTrace Scratch Buffering
412  *
413  * Some ECBs may wish to allocate dynamically-sized temporary scratch memory.
414  * To accommodate such requests easily, scratch memory may be allocated in
415  * the buffer beyond the current offset plus the needed memory of the current
416  * ECB.  If there isn't sufficient room in the buffer for the requested amount
417  * of scratch space, the allocation fails and an error is generated.  Scratch
418  * memory is tracked in the dtrace_mstate_t and is automatically freed when
419  * the ECB ceases processing.  Note that ring buffers cannot allocate their
420  * scratch from the principal buffer -- lest they needlessly overwrite older,
421  * valid data.  Ring buffers therefore have their own dedicated scratch buffer
422  * from which scratch is allocated.
423  */
424 #define DTRACEBUF_RING          0x0001          /* bufpolicy set to "ring" */
425 #define DTRACEBUF_FILL          0x0002          /* bufpolicy set to "fill" */
426 #define DTRACEBUF_NOSWITCH      0x0004          /* do not switch buffer */
427 #define DTRACEBUF_WRAPPED       0x0008          /* ring buffer has wrapped */
428 #define DTRACEBUF_DROPPED       0x0010          /* drops occurred */
429 #define DTRACEBUF_ERROR         0x0020          /* errors occurred */
430 #define DTRACEBUF_FULL          0x0040          /* "fill" buffer is full */
431 #define DTRACEBUF_CONSUMED      0x0080          /* buffer has been consumed */
432 #define DTRACEBUF_INACTIVE      0x0100          /* buffer is not yet active */
433
434 typedef struct dtrace_buffer {
435         uint64_t dtb_offset;                    /* current offset in buffer */
436         uint64_t dtb_size;                      /* size of buffer */
437         uint32_t dtb_flags;                     /* flags */
438         uint32_t dtb_drops;                     /* number of drops */
439         caddr_t dtb_tomax;                      /* active buffer */
440         caddr_t dtb_xamot;                      /* inactive buffer */
441         uint32_t dtb_xamot_flags;               /* inactive flags */
442         uint32_t dtb_xamot_drops;               /* drops in inactive buffer */
443         uint64_t dtb_xamot_offset;              /* offset in inactive buffer */
444         uint32_t dtb_errors;                    /* number of errors */
445         uint32_t dtb_xamot_errors;              /* errors in inactive buffer */
446 #ifndef _LP64
447         uint64_t dtb_pad1;                      /* pad out to 64 bytes */
448 #endif
449         uint64_t dtb_switched;                  /* time of last switch */
450         uint64_t dtb_interval;                  /* observed switch interval */
451         uint64_t dtb_pad2[6];                   /* pad to avoid false sharing */
452 } dtrace_buffer_t;
453
454 /*
455  * DTrace Aggregation Buffers
456  *
457  * Aggregation buffers use much of the same mechanism as described above
458  * ("DTrace Buffers").  However, because an aggregation is fundamentally a
459  * hash, there exists dynamic metadata associated with an aggregation buffer
460  * that is not associated with other kinds of buffers.  This aggregation
461  * metadata is _only_ relevant for the in-kernel implementation of
462  * aggregations; it is not actually relevant to user-level consumers.  To do
463  * this, we allocate dynamic aggregation data (hash keys and hash buckets)
464  * starting below the _limit_ of the buffer, and we allocate data from the
465  * _base_ of the buffer.  When the aggregation buffer is copied out, _only_ the
466  * data is copied out; the metadata is simply discarded.  Schematically,
467  * aggregation buffers look like:
468  *
469  *      base of data buffer --->  +-------+------+-----------+-------+
470  *                                | aggid | key  | value     | aggid |
471  *                                +-------+------+-----------+-------+
472  *                                | key                              |
473  *                                +-------+-------+-----+------------+
474  *                                | value | aggid | key | value      |
475  *                                +-------+------++-----+------+-----+
476  *                                | aggid | key  | value       |     |
477  *                                +-------+------+-------------+     |
478  *                                |                ||                |
479  *                                |                ||                |
480  *                                |                \/                |
481  *                                :                                  :
482  *                                .                                  .
483  *                                .                                  .
484  *                                .                                  .
485  *                                :                                  :
486  *                                |                /\                |
487  *                                |                ||   +------------+
488  *                                |                ||   |            |
489  *                                +---------------------+            |
490  *                                | hash keys                        |
491  *                                | (dtrace_aggkey structures)       |
492  *                                |                                  |
493  *                                +----------------------------------+
494  *                                | hash buckets                     |
495  *                                | (dtrace_aggbuffer structure)     |
496  *                                |                                  |
497  *     limit of data buffer --->  +----------------------------------+
498  *
499  *
500  * As implied above, just as we assure that ECBs always store a constant
501  * amount of data, we assure that a given aggregation -- identified by its
502  * aggregation ID -- always stores data of a constant quantity and type.
503  * As with EPIDs, this allows the aggregation ID to serve as the metadata for a
504  * given record.
505  *
506  * Note that the size of the dtrace_aggkey structure must be sizeof (uintptr_t)
507  * aligned.  (If this the structure changes such that this becomes false, an
508  * assertion will fail in dtrace_aggregate().)
509  */
510 typedef struct dtrace_aggkey {
511         uint32_t dtak_hashval;                  /* hash value */
512         uint32_t dtak_action:4;                 /* action -- 4 bits */
513         uint32_t dtak_size:28;                  /* size -- 28 bits */
514         caddr_t dtak_data;                      /* data pointer */
515         struct dtrace_aggkey *dtak_next;        /* next in hash chain */
516 } dtrace_aggkey_t;
517
518 typedef struct dtrace_aggbuffer {
519         uintptr_t dtagb_hashsize;               /* number of buckets */
520         uintptr_t dtagb_free;                   /* free list of keys */
521         dtrace_aggkey_t **dtagb_hash;           /* hash table */
522 } dtrace_aggbuffer_t;
523
524 /*
525  * DTrace Speculations
526  *
527  * Speculations have a per-CPU buffer and a global state.  Once a speculation
528  * buffer has been comitted or discarded, it cannot be reused until all CPUs
529  * have taken the same action (commit or discard) on their respective
530  * speculative buffer.  However, because DTrace probes may execute in arbitrary
531  * context, other CPUs cannot simply be cross-called at probe firing time to
532  * perform the necessary commit or discard.  The speculation states thus
533  * optimize for the case that a speculative buffer is only active on one CPU at
534  * the time of a commit() or discard() -- for if this is the case, other CPUs
535  * need not take action, and the speculation is immediately available for
536  * reuse.  If the speculation is active on multiple CPUs, it must be
537  * asynchronously cleaned -- potentially leading to a higher rate of dirty
538  * speculative drops.  The speculation states are as follows:
539  *
540  *  DTRACESPEC_INACTIVE       <= Initial state; inactive speculation
541  *  DTRACESPEC_ACTIVE         <= Allocated, but not yet speculatively traced to
542  *  DTRACESPEC_ACTIVEONE      <= Speculatively traced to on one CPU
543  *  DTRACESPEC_ACTIVEMANY     <= Speculatively traced to on more than one CPU
544  *  DTRACESPEC_COMMITTING     <= Currently being commited on one CPU
545  *  DTRACESPEC_COMMITTINGMANY <= Currently being commited on many CPUs
546  *  DTRACESPEC_DISCARDING     <= Currently being discarded on many CPUs
547  *
548  * The state transition diagram is as follows:
549  *
550  *     +----------------------------------------------------------+
551  *     |                                                          |
552  *     |                      +------------+                      |
553  *     |  +-------------------| COMMITTING |<-----------------+   |
554  *     |  |                   +------------+                  |   |
555  *     |  | copied spec.            ^             commit() on |   | discard() on
556  *     |  | into principal          |              active CPU |   | active CPU
557  *     |  |                         | commit()                |   |
558  *     V  V                         |                         |   |
559  * +----------+                 +--------+                +-----------+
560  * | INACTIVE |---------------->| ACTIVE |--------------->| ACTIVEONE |
561  * +----------+  speculation()  +--------+  speculate()   +-----------+
562  *     ^  ^                         |                         |   |
563  *     |  |                         | discard()               |   |
564  *     |  | asynchronously          |            discard() on |   | speculate()
565  *     |  | cleaned                 V            inactive CPU |   | on inactive
566  *     |  |                   +------------+                  |   | CPU
567  *     |  +-------------------| DISCARDING |<-----------------+   |
568  *     |                      +------------+                      |
569  *     | asynchronously             ^                             |
570  *     | copied spec.               |       discard()             |
571  *     | into principal             +------------------------+    |
572  *     |                                                     |    V
573  *  +----------------+             commit()              +------------+
574  *  | COMMITTINGMANY |<----------------------------------| ACTIVEMANY |
575  *  +----------------+                                   +------------+
576  */
577 typedef enum dtrace_speculation_state {
578         DTRACESPEC_INACTIVE = 0,
579         DTRACESPEC_ACTIVE,
580         DTRACESPEC_ACTIVEONE,
581         DTRACESPEC_ACTIVEMANY,
582         DTRACESPEC_COMMITTING,
583         DTRACESPEC_COMMITTINGMANY,
584         DTRACESPEC_DISCARDING
585 } dtrace_speculation_state_t;
586
587 typedef struct dtrace_speculation {
588         dtrace_speculation_state_t dtsp_state;  /* current speculation state */
589         int dtsp_cleaning;                      /* non-zero if being cleaned */
590         dtrace_buffer_t *dtsp_buffer;           /* speculative buffer */
591 } dtrace_speculation_t;
592
593 /*
594  * DTrace Dynamic Variables
595  *
596  * The dynamic variable problem is obviously decomposed into two subproblems:
597  * allocating new dynamic storage, and freeing old dynamic storage.  The
598  * presence of the second problem makes the first much more complicated -- or
599  * rather, the absence of the second renders the first trivial.  This is the
600  * case with aggregations, for which there is effectively no deallocation of
601  * dynamic storage.  (Or more accurately, all dynamic storage is deallocated
602  * when a snapshot is taken of the aggregation.)  As DTrace dynamic variables
603  * allow for both dynamic allocation and dynamic deallocation, the
604  * implementation of dynamic variables is quite a bit more complicated than
605  * that of their aggregation kin.
606  *
607  * We observe that allocating new dynamic storage is tricky only because the
608  * size can vary -- the allocation problem is much easier if allocation sizes
609  * are uniform.  We further observe that in D, the size of dynamic variables is
610  * actually _not_ dynamic -- dynamic variable sizes may be determined by static
611  * analysis of DIF text.  (This is true even of putatively dynamically-sized
612  * objects like strings and stacks, the sizes of which are dictated by the
613  * "stringsize" and "stackframes" variables, respectively.)  We exploit this by
614  * performing this analysis on all DIF before enabling any probes.  For each
615  * dynamic load or store, we calculate the dynamically-allocated size plus the
616  * size of the dtrace_dynvar structure plus the storage required to key the
617  * data.  For all DIF, we take the largest value and dub it the _chunksize_.
618  * We then divide dynamic memory into two parts:  a hash table that is wide
619  * enough to have every chunk in its own bucket, and a larger region of equal
620  * chunksize units.  Whenever we wish to dynamically allocate a variable, we
621  * always allocate a single chunk of memory.  Depending on the uniformity of
622  * allocation, this will waste some amount of memory -- but it eliminates the
623  * non-determinism inherent in traditional heap fragmentation.
624  *
625  * Dynamic objects are allocated by storing a non-zero value to them; they are
626  * deallocated by storing a zero value to them.  Dynamic variables are
627  * complicated enormously by being shared between CPUs.  In particular,
628  * consider the following scenario:
629  *
630  *                 CPU A                                 CPU B
631  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
632  *  |                                 |   |                                 |
633  *  | allocates dynamic object a[123] |   |                                 |
634  *  | by storing the value 345 to it  |   |                                 |
635  *  |                               --------->                              |
636  *  |                                 |   | wishing to load from object     |
637  *  |                                 |   | a[123], performs lookup in      |
638  *  |                                 |   | dynamic variable space          |
639  *  |                               <---------                              |
640  *  | deallocates object a[123] by    |   |                                 |
641  *  | storing 0 to it                 |   |                                 |
642  *  |                                 |   |                                 |
643  *  | allocates dynamic object b[567] |   | performs load from a[123]       |
644  *  | by storing the value 789 to it  |   |                                 |
645  *  :                                 :   :                                 :
646  *  .                                 .   .                                 .
647  *
648  * This is obviously a race in the D program, but there are nonetheless only
649  * two valid values for CPU B's load from a[123]:  345 or 0.  Most importantly,
650  * CPU B may _not_ see the value 789 for a[123].
651  *
652  * There are essentially two ways to deal with this:
653  *
654  *  (1)  Explicitly spin-lock variables.  That is, if CPU B wishes to load
655  *       from a[123], it needs to lock a[123] and hold the lock for the
656  *       duration that it wishes to manipulate it.
657  *
658  *  (2)  Avoid reusing freed chunks until it is known that no CPU is referring
659  *       to them.
660  *
661  * The implementation of (1) is rife with complexity, because it requires the
662  * user of a dynamic variable to explicitly decree when they are done using it.
663  * Were all variables by value, this perhaps wouldn't be debilitating -- but
664  * dynamic variables of non-scalar types are tracked by reference.  That is, if
665  * a dynamic variable is, say, a string, and that variable is to be traced to,
666  * say, the principal buffer, the DIF emulation code returns to the main
667  * dtrace_probe() loop a pointer to the underlying storage, not the contents of
668  * the storage.  Further, code calling on DIF emulation would have to be aware
669  * that the DIF emulation has returned a reference to a dynamic variable that
670  * has been potentially locked.  The variable would have to be unlocked after
671  * the main dtrace_probe() loop is finished with the variable, and the main
672  * dtrace_probe() loop would have to be careful to not call any further DIF
673  * emulation while the variable is locked to avoid deadlock.  More generally,
674  * if one were to implement (1), DIF emulation code dealing with dynamic
675  * variables could only deal with one dynamic variable at a time (lest deadlock
676  * result).  To sum, (1) exports too much subtlety to the users of dynamic
677  * variables -- increasing maintenance burden and imposing serious constraints
678  * on future DTrace development.
679  *
680  * The implementation of (2) is also complex, but the complexity is more
681  * manageable.  We need to be sure that when a variable is deallocated, it is
682  * not placed on a traditional free list, but rather on a _dirty_ list.  Once a
683  * variable is on a dirty list, it cannot be found by CPUs performing a
684  * subsequent lookup of the variable -- but it may still be in use by other
685  * CPUs.  To assure that all CPUs that may be seeing the old variable have
686  * cleared out of probe context, a dtrace_sync() can be issued.  Once the
687  * dtrace_sync() has completed, it can be known that all CPUs are done
688  * manipulating the dynamic variable -- the dirty list can be atomically
689  * appended to the free list.  Unfortunately, there's a slight hiccup in this
690  * mechanism:  dtrace_sync() may not be issued from probe context.  The
691  * dtrace_sync() must be therefore issued asynchronously from non-probe
692  * context.  For this we rely on the DTrace cleaner, a cyclic that runs at the
693  * "cleanrate" frequency.  To ease this implementation, we define several chunk
694  * lists:
695  *
696  *   - Dirty.  Deallocated chunks, not yet cleaned.  Not available.
697  *
698  *   - Rinsing.  Formerly dirty chunks that are currently being asynchronously
699  *     cleaned.  Not available, but will be shortly.  Dynamic variable
700  *     allocation may not spin or block for availability, however.
701  *
702  *   - Clean.  Clean chunks, ready for allocation -- but not on the free list.
703  *
704  *   - Free.  Available for allocation.
705  *
706  * Moreover, to avoid absurd contention, _each_ of these lists is implemented
707  * on a per-CPU basis.  This is only for performance, not correctness; chunks
708  * may be allocated from another CPU's free list.  The algorithm for allocation
709  * then is this:
710  *
711  *   (1)  Attempt to atomically allocate from current CPU's free list.  If list
712  *        is non-empty and allocation is successful, allocation is complete.
713  *
714  *   (2)  If the clean list is non-empty, atomically move it to the free list,
715  *        and reattempt (1).
716  *
717  *   (3)  If the dynamic variable space is in the CLEAN state, look for free
718  *        and clean lists on other CPUs by setting the current CPU to the next
719  *        CPU, and reattempting (1).  If the next CPU is the current CPU (that
720  *        is, if all CPUs have been checked), atomically switch the state of
721  *        the dynamic variable space based on the following:
722  *
723  *        - If no free chunks were found and no dirty chunks were found,
724  *          atomically set the state to EMPTY.
725  *
726  *        - If dirty chunks were found, atomically set the state to DIRTY.
727  *
728  *        - If rinsing chunks were found, atomically set the state to RINSING.
729  *
730  *   (4)  Based on state of dynamic variable space state, increment appropriate
731  *        counter to indicate dynamic drops (if in EMPTY state) vs. dynamic
732  *        dirty drops (if in DIRTY state) vs. dynamic rinsing drops (if in
733  *        RINSING state).  Fail the allocation.
734  *
735  * The cleaning cyclic operates with the following algorithm:  for all CPUs
736  * with a non-empty dirty list, atomically move the dirty list to the rinsing
737  * list.  Perform a dtrace_sync().  For all CPUs with a non-empty rinsing list,
738  * atomically move the rinsing list to the clean list.  Perform another
739  * dtrace_sync().  By this point, all CPUs have seen the new clean list; the
740  * state of the dynamic variable space can be restored to CLEAN.
741  *
742  * There exist two final races that merit explanation.  The first is a simple
743  * allocation race:
744  *
745  *                 CPU A                                 CPU B
746  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
747  *  |                                 |   |                                 |
748  *  | allocates dynamic object a[123] |   | allocates dynamic object a[123] |
749  *  | by storing the value 345 to it  |   | by storing the value 567 to it  |
750  *  |                                 |   |                                 |
751  *  :                                 :   :                                 :
752  *  .                                 .   .                                 .
753  *
754  * Again, this is a race in the D program.  It can be resolved by having a[123]
755  * hold the value 345 or a[123] hold the value 567 -- but it must be true that
756  * a[123] have only _one_ of these values.  (That is, the racing CPUs may not
757  * put the same element twice on the same hash chain.)  This is resolved
758  * simply:  before the allocation is undertaken, the start of the new chunk's
759  * hash chain is noted.  Later, after the allocation is complete, the hash
760  * chain is atomically switched to point to the new element.  If this fails
761  * (because of either concurrent allocations or an allocation concurrent with a
762  * deletion), the newly allocated chunk is deallocated to the dirty list, and
763  * the whole process of looking up (and potentially allocating) the dynamic
764  * variable is reattempted.
765  *
766  * The final race is a simple deallocation race:
767  *
768  *                 CPU A                                 CPU B
769  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
770  *  |                                 |   |                                 |
771  *  | deallocates dynamic object      |   | deallocates dynamic object      |
772  *  | a[123] by storing the value 0   |   | a[123] by storing the value 0   |
773  *  | to it                           |   | to it                           |
774  *  |                                 |   |                                 |
775  *  :                                 :   :                                 :
776  *  .                                 .   .                                 .
777  *
778  * Once again, this is a race in the D program, but it is one that we must
779  * handle without corrupting the underlying data structures.  Because
780  * deallocations require the deletion of a chunk from the middle of a hash
781  * chain, we cannot use a single-word atomic operation to remove it.  For this,
782  * we add a spin lock to the hash buckets that is _only_ used for deallocations
783  * (allocation races are handled as above).  Further, this spin lock is _only_
784  * held for the duration of the delete; before control is returned to the DIF
785  * emulation code, the hash bucket is unlocked.
786  */
787 typedef struct dtrace_key {
788         uint64_t dttk_value;                    /* data value or data pointer */
789         uint64_t dttk_size;                     /* 0 if by-val, >0 if by-ref */
790 } dtrace_key_t;
791
792 typedef struct dtrace_tuple {
793         uint32_t dtt_nkeys;                     /* number of keys in tuple */
794         uint32_t dtt_pad;                       /* padding */
795         dtrace_key_t dtt_key[1];                /* array of tuple keys */
796 } dtrace_tuple_t;
797
798 typedef struct dtrace_dynvar {
799         uint64_t dtdv_hashval;                  /* hash value -- 0 if free */
800         struct dtrace_dynvar *dtdv_next;        /* next on list or hash chain */
801         void *dtdv_data;                        /* pointer to data */
802         dtrace_tuple_t dtdv_tuple;              /* tuple key */
803 } dtrace_dynvar_t;
804
805 typedef enum dtrace_dynvar_op {
806         DTRACE_DYNVAR_ALLOC,
807         DTRACE_DYNVAR_NOALLOC,
808         DTRACE_DYNVAR_DEALLOC
809 } dtrace_dynvar_op_t;
810
811 typedef struct dtrace_dynhash {
812         dtrace_dynvar_t *dtdh_chain;            /* hash chain for this bucket */
813         uintptr_t dtdh_lock;                    /* deallocation lock */
814 #ifdef _LP64
815         uintptr_t dtdh_pad[6];                  /* pad to avoid false sharing */
816 #else
817         uintptr_t dtdh_pad[14];                 /* pad to avoid false sharing */
818 #endif
819 } dtrace_dynhash_t;
820
821 typedef struct dtrace_dstate_percpu {
822         dtrace_dynvar_t *dtdsc_free;            /* free list for this CPU */
823         dtrace_dynvar_t *dtdsc_dirty;           /* dirty list for this CPU */
824         dtrace_dynvar_t *dtdsc_rinsing;         /* rinsing list for this CPU */
825         dtrace_dynvar_t *dtdsc_clean;           /* clean list for this CPU */
826         uint64_t dtdsc_drops;                   /* number of capacity drops */
827         uint64_t dtdsc_dirty_drops;             /* number of dirty drops */
828         uint64_t dtdsc_rinsing_drops;           /* number of rinsing drops */
829 #ifdef _LP64
830         uint64_t dtdsc_pad;                     /* pad to avoid false sharing */
831 #else
832         uint64_t dtdsc_pad[2];                  /* pad to avoid false sharing */
833 #endif
834 } dtrace_dstate_percpu_t;
835
836 typedef enum dtrace_dstate_state {
837         DTRACE_DSTATE_CLEAN = 0,
838         DTRACE_DSTATE_EMPTY,
839         DTRACE_DSTATE_DIRTY,
840         DTRACE_DSTATE_RINSING
841 } dtrace_dstate_state_t;
842
843 typedef struct dtrace_dstate {
844         void *dtds_base;                        /* base of dynamic var. space */
845         size_t dtds_size;                       /* size of dynamic var. space */
846         size_t dtds_hashsize;                   /* number of buckets in hash */
847         size_t dtds_chunksize;                  /* size of each chunk */
848         dtrace_dynhash_t *dtds_hash;            /* pointer to hash table */
849         dtrace_dstate_state_t dtds_state;       /* current dynamic var. state */
850         dtrace_dstate_percpu_t *dtds_percpu;    /* per-CPU dyn. var. state */
851 } dtrace_dstate_t;
852
853 /*
854  * DTrace Variable State
855  *
856  * The DTrace variable state tracks user-defined variables in its dtrace_vstate
857  * structure.  Each DTrace consumer has exactly one dtrace_vstate structure,
858  * but some dtrace_vstate structures may exist without a corresponding DTrace
859  * consumer (see "DTrace Helpers", below).  As described in <sys/dtrace.h>,
860  * user-defined variables can have one of three scopes:
861  *
862  *  DIFV_SCOPE_GLOBAL  =>  global scope
863  *  DIFV_SCOPE_THREAD  =>  thread-local scope (i.e. "self->" variables)
864  *  DIFV_SCOPE_LOCAL   =>  clause-local scope (i.e. "this->" variables)
865  *
866  * The variable state tracks variables by both their scope and their allocation
867  * type:
868  *
869  *  - The dtvs_globals and dtvs_locals members each point to an array of
870  *    dtrace_statvar structures.  These structures contain both the variable
871  *    metadata (dtrace_difv structures) and the underlying storage for all
872  *    statically allocated variables, including statically allocated
873  *    DIFV_SCOPE_GLOBAL variables and all DIFV_SCOPE_LOCAL variables.
874  *
875  *  - The dtvs_tlocals member points to an array of dtrace_difv structures for
876  *    DIFV_SCOPE_THREAD variables.  As such, this array tracks _only_ the
877  *    variable metadata for DIFV_SCOPE_THREAD variables; the underlying storage
878  *    is allocated out of the dynamic variable space.
879  *
880  *  - The dtvs_dynvars member is the dynamic variable state associated with the
881  *    variable state.  The dynamic variable state (described in "DTrace Dynamic
882  *    Variables", above) tracks all DIFV_SCOPE_THREAD variables and all
883  *    dynamically-allocated DIFV_SCOPE_GLOBAL variables.
884  */
885 typedef struct dtrace_statvar {
886         uint64_t dtsv_data;                     /* data or pointer to it */
887         size_t dtsv_size;                       /* size of pointed-to data */
888         int dtsv_refcnt;                        /* reference count */
889         dtrace_difv_t dtsv_var;                 /* variable metadata */
890 } dtrace_statvar_t;
891
892 typedef struct dtrace_vstate {
893         dtrace_state_t *dtvs_state;             /* back pointer to state */
894         dtrace_statvar_t **dtvs_globals;        /* statically-allocated glbls */
895         int dtvs_nglobals;                      /* number of globals */
896         dtrace_difv_t *dtvs_tlocals;            /* thread-local metadata */
897         int dtvs_ntlocals;                      /* number of thread-locals */
898         dtrace_statvar_t **dtvs_locals;         /* clause-local data */
899         int dtvs_nlocals;                       /* number of clause-locals */
900         dtrace_dstate_t dtvs_dynvars;           /* dynamic variable state */
901 } dtrace_vstate_t;
902
903 /*
904  * DTrace Machine State
905  *
906  * In the process of processing a fired probe, DTrace needs to track and/or
907  * cache some per-CPU state associated with that particular firing.  This is
908  * state that is always discarded after the probe firing has completed, and
909  * much of it is not specific to any DTrace consumer, remaining valid across
910  * all ECBs.  This state is tracked in the dtrace_mstate structure.
911  */
912 #define DTRACE_MSTATE_ARGS              0x00000001
913 #define DTRACE_MSTATE_PROBE             0x00000002
914 #define DTRACE_MSTATE_EPID              0x00000004
915 #define DTRACE_MSTATE_TIMESTAMP         0x00000008
916 #define DTRACE_MSTATE_STACKDEPTH        0x00000010
917 #define DTRACE_MSTATE_CALLER            0x00000020
918 #define DTRACE_MSTATE_IPL               0x00000040
919 #define DTRACE_MSTATE_FLTOFFS           0x00000080
920 #define DTRACE_MSTATE_WALLTIMESTAMP     0x00000100
921 #define DTRACE_MSTATE_USTACKDEPTH       0x00000200
922 #define DTRACE_MSTATE_UCALLER           0x00000400
923
924 typedef struct dtrace_mstate {
925         uintptr_t dtms_scratch_base;            /* base of scratch space */
926         uintptr_t dtms_scratch_ptr;             /* current scratch pointer */
927         size_t dtms_scratch_size;               /* scratch size */
928         uint32_t dtms_present;                  /* variables that are present */
929         uint64_t dtms_arg[5];                   /* cached arguments */
930         dtrace_epid_t dtms_epid;                /* current EPID */
931         uint64_t dtms_timestamp;                /* cached timestamp */
932         hrtime_t dtms_walltimestamp;            /* cached wall timestamp */
933         int dtms_stackdepth;                    /* cached stackdepth */
934         int dtms_ustackdepth;                   /* cached ustackdepth */
935         struct dtrace_probe *dtms_probe;        /* current probe */
936         uintptr_t dtms_caller;                  /* cached caller */
937         uint64_t dtms_ucaller;                  /* cached user-level caller */
938         int dtms_ipl;                           /* cached interrupt pri lev */
939         int dtms_fltoffs;                       /* faulting DIFO offset */
940         uintptr_t dtms_strtok;                  /* saved strtok() pointer */
941         uintptr_t dtms_strtok_limit;            /* upper bound of strtok ptr */
942         uint32_t dtms_access;                   /* memory access rights */
943         dtrace_difo_t *dtms_difo;               /* current dif object */
944         file_t *dtms_getf;                      /* cached rval of getf() */
945 } dtrace_mstate_t;
946
947 #define DTRACE_COND_OWNER       0x1
948 #define DTRACE_COND_USERMODE    0x2
949 #define DTRACE_COND_ZONEOWNER   0x4
950
951 #define DTRACE_PROBEKEY_MAXDEPTH        8       /* max glob recursion depth */
952
953 /*
954  * Access flag used by dtrace_mstate.dtms_access.
955  */
956 #define DTRACE_ACCESS_KERNEL    0x1             /* the priv to read kmem */
957
958
959 /*
960  * DTrace Activity
961  *
962  * Each DTrace consumer is in one of several states, which (for purposes of
963  * avoiding yet-another overloading of the noun "state") we call the current
964  * _activity_.  The activity transitions on dtrace_go() (from DTRACIOCGO), on
965  * dtrace_stop() (from DTRACIOCSTOP) and on the exit() action.  Activities may
966  * only transition in one direction; the activity transition diagram is a
967  * directed acyclic graph.  The activity transition diagram is as follows:
968  *
969  *
970  * +----------+                   +--------+                   +--------+
971  * | INACTIVE |------------------>| WARMUP |------------------>| ACTIVE |
972  * +----------+   dtrace_go(),    +--------+   dtrace_go(),    +--------+
973  *                before BEGIN        |        after BEGIN       |  |  |
974  *                                    |                          |  |  |
975  *                      exit() action |                          |  |  |
976  *                     from BEGIN ECB |                          |  |  |
977  *                                    |                          |  |  |
978  *                                    v                          |  |  |
979  *                               +----------+     exit() action  |  |  |
980  * +-----------------------------| DRAINING |<-------------------+  |  |
981  * |                             +----------+                       |  |
982  * |                                  |                             |  |
983  * |                   dtrace_stop(), |                             |  |
984  * |                     before END   |                             |  |
985  * |                                  |                             |  |
986  * |                                  v                             |  |
987  * | +---------+                 +----------+                       |  |
988  * | | STOPPED |<----------------| COOLDOWN |<----------------------+  |
989  * | +---------+  dtrace_stop(), +----------+     dtrace_stop(),       |
990  * |                after END                       before END         |
991  * |                                                                   |
992  * |                              +--------+                           |
993  * +----------------------------->| KILLED |<--------------------------+
994  *       deadman timeout or       +--------+     deadman timeout or
995  *        killed consumer                         killed consumer
996  *
997  * Note that once a DTrace consumer has stopped tracing, there is no way to
998  * restart it; if a DTrace consumer wishes to restart tracing, it must reopen
999  * the DTrace pseudodevice.
1000  */
1001 typedef enum dtrace_activity {
1002         DTRACE_ACTIVITY_INACTIVE = 0,           /* not yet running */
1003         DTRACE_ACTIVITY_WARMUP,                 /* while starting */
1004         DTRACE_ACTIVITY_ACTIVE,                 /* running */
1005         DTRACE_ACTIVITY_DRAINING,               /* before stopping */
1006         DTRACE_ACTIVITY_COOLDOWN,               /* while stopping */
1007         DTRACE_ACTIVITY_STOPPED,                /* after stopping */
1008         DTRACE_ACTIVITY_KILLED                  /* killed */
1009 } dtrace_activity_t;
1010
1011 /*
1012  * DTrace Helper Implementation
1013  *
1014  * A description of the helper architecture may be found in <sys/dtrace.h>.
1015  * Each process contains a pointer to its helpers in its p_dtrace_helpers
1016  * member.  This is a pointer to a dtrace_helpers structure, which contains an
1017  * array of pointers to dtrace_helper structures, helper variable state (shared
1018  * among a process's helpers) and a generation count.  (The generation count is
1019  * used to provide an identifier when a helper is added so that it may be
1020  * subsequently removed.)  The dtrace_helper structure is self-explanatory,
1021  * containing pointers to the objects needed to execute the helper.  Note that
1022  * helpers are _duplicated_ across fork(2), and destroyed on exec(2).  No more
1023  * than dtrace_helpers_max are allowed per-process.
1024  */
1025 #define DTRACE_HELPER_ACTION_USTACK     0
1026 #define DTRACE_NHELPER_ACTIONS          1
1027
1028 typedef struct dtrace_helper_action {
1029         int dtha_generation;                    /* helper action generation */
1030         int dtha_nactions;                      /* number of actions */
1031         dtrace_difo_t *dtha_predicate;          /* helper action predicate */
1032         dtrace_difo_t **dtha_actions;           /* array of actions */
1033         struct dtrace_helper_action *dtha_next; /* next helper action */
1034 } dtrace_helper_action_t;
1035
1036 typedef struct dtrace_helper_provider {
1037         int dthp_generation;                    /* helper provider generation */
1038         uint32_t dthp_ref;                      /* reference count */
1039         dof_helper_t dthp_prov;                 /* DOF w/ provider and probes */
1040 } dtrace_helper_provider_t;
1041
1042 typedef struct dtrace_helpers {
1043         dtrace_helper_action_t **dthps_actions; /* array of helper actions */
1044         dtrace_vstate_t dthps_vstate;           /* helper action var. state */
1045         dtrace_helper_provider_t **dthps_provs; /* array of providers */
1046         uint_t dthps_nprovs;                    /* count of providers */
1047         uint_t dthps_maxprovs;                  /* provider array size */
1048         int dthps_generation;                   /* current generation */
1049         pid_t dthps_pid;                        /* pid of associated proc */
1050         int dthps_deferred;                     /* helper in deferred list */
1051         struct dtrace_helpers *dthps_next;      /* next pointer */
1052         struct dtrace_helpers *dthps_prev;      /* prev pointer */
1053 } dtrace_helpers_t;
1054
1055 /*
1056  * DTrace Helper Action Tracing
1057  *
1058  * Debugging helper actions can be arduous.  To ease the development and
1059  * debugging of helpers, DTrace contains a tracing-framework-within-a-tracing-
1060  * framework: helper tracing.  If dtrace_helptrace_enabled is non-zero (which
1061  * it is by default on DEBUG kernels), all helper activity will be traced to a
1062  * global, in-kernel ring buffer.  Each entry includes a pointer to the specific
1063  * helper, the location within the helper, and a trace of all local variables.
1064  * The ring buffer may be displayed in a human-readable format with the
1065  * ::dtrace_helptrace mdb(1) dcmd.
1066  */
1067 #define DTRACE_HELPTRACE_NEXT   (-1)
1068 #define DTRACE_HELPTRACE_DONE   (-2)
1069 #define DTRACE_HELPTRACE_ERR    (-3)
1070
1071 typedef struct dtrace_helptrace {
1072         dtrace_helper_action_t  *dtht_helper;   /* helper action */
1073         int dtht_where;                         /* where in helper action */
1074         int dtht_nlocals;                       /* number of locals */
1075         int dtht_fault;                         /* type of fault (if any) */
1076         int dtht_fltoffs;                       /* DIF offset */
1077         uint64_t dtht_illval;                   /* faulting value */
1078         uint64_t dtht_locals[1];                /* local variables */
1079 } dtrace_helptrace_t;
1080
1081 /*
1082  * DTrace Credentials
1083  *
1084  * In probe context, we have limited flexibility to examine the credentials
1085  * of the DTrace consumer that created a particular enabling.  We use
1086  * the Least Privilege interfaces to cache the consumer's cred pointer and
1087  * some facts about that credential in a dtrace_cred_t structure. These
1088  * can limit the consumer's breadth of visibility and what actions the
1089  * consumer may take.
1090  */
1091 #define DTRACE_CRV_ALLPROC              0x01
1092 #define DTRACE_CRV_KERNEL               0x02
1093 #define DTRACE_CRV_ALLZONE              0x04
1094
1095 #define DTRACE_CRV_ALL          (DTRACE_CRV_ALLPROC | DTRACE_CRV_KERNEL | \
1096         DTRACE_CRV_ALLZONE)
1097
1098 #define DTRACE_CRA_PROC                         0x0001
1099 #define DTRACE_CRA_PROC_CONTROL                 0x0002
1100 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLUSER     0x0004
1101 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLZONE     0x0008
1102 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_CREDCHG     0x0010
1103 #define DTRACE_CRA_KERNEL                       0x0020
1104 #define DTRACE_CRA_KERNEL_DESTRUCTIVE           0x0040
1105
1106 #define DTRACE_CRA_ALL          (DTRACE_CRA_PROC | \
1107         DTRACE_CRA_PROC_CONTROL | \
1108         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLUSER | \
1109         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLZONE | \
1110         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_CREDCHG | \
1111         DTRACE_CRA_KERNEL | \
1112         DTRACE_CRA_KERNEL_DESTRUCTIVE)
1113
1114 typedef struct dtrace_cred {
1115         cred_t                  *dcr_cred;
1116         uint8_t                 dcr_destructive;
1117         uint8_t                 dcr_visible;
1118         uint16_t                dcr_action;
1119 } dtrace_cred_t;
1120
1121 /*
1122  * DTrace Consumer State
1123  *
1124  * Each DTrace consumer has an associated dtrace_state structure that contains
1125  * its in-kernel DTrace state -- including options, credentials, statistics and
1126  * pointers to ECBs, buffers, speculations and formats.  A dtrace_state
1127  * structure is also allocated for anonymous enablings.  When anonymous state
1128  * is grabbed, the grabbing consumers dts_anon pointer is set to the grabbed
1129  * dtrace_state structure.
1130  */
1131 struct dtrace_state {
1132 #ifdef illumos
1133         dev_t dts_dev;                          /* device */
1134 #else
1135         struct cdev *dts_dev;                   /* device */
1136 #endif
1137         int dts_necbs;                          /* total number of ECBs */
1138         dtrace_ecb_t **dts_ecbs;                /* array of ECBs */
1139         dtrace_epid_t dts_epid;                 /* next EPID to allocate */
1140         size_t dts_needed;                      /* greatest needed space */
1141         struct dtrace_state *dts_anon;          /* anon. state, if grabbed */
1142         dtrace_activity_t dts_activity;         /* current activity */
1143         dtrace_vstate_t dts_vstate;             /* variable state */
1144         dtrace_buffer_t *dts_buffer;            /* principal buffer */
1145         dtrace_buffer_t *dts_aggbuffer;         /* aggregation buffer */
1146         dtrace_speculation_t *dts_speculations; /* speculation array */
1147         int dts_nspeculations;                  /* number of speculations */
1148         int dts_naggregations;                  /* number of aggregations */
1149         dtrace_aggregation_t **dts_aggregations; /* aggregation array */
1150 #ifdef illumos
1151         vmem_t *dts_aggid_arena;                /* arena for aggregation IDs */
1152 #else
1153         struct unrhdr *dts_aggid_arena;         /* arena for aggregation IDs */
1154 #endif
1155         uint64_t dts_errors;                    /* total number of errors */
1156         uint32_t dts_speculations_busy;         /* number of spec. busy */
1157         uint32_t dts_speculations_unavail;      /* number of spec unavail */
1158         uint32_t dts_stkstroverflows;           /* stack string tab overflows */
1159         uint32_t dts_dblerrors;                 /* errors in ERROR probes */
1160         uint32_t dts_reserve;                   /* space reserved for END */
1161         hrtime_t dts_laststatus;                /* time of last status */
1162 #ifdef illumos
1163         cyclic_id_t dts_cleaner;                /* cleaning cyclic */
1164         cyclic_id_t dts_deadman;                /* deadman cyclic */
1165 #else
1166         struct callout dts_cleaner;             /* Cleaning callout. */
1167         struct callout dts_deadman;             /* Deadman callout. */
1168 #endif
1169         hrtime_t dts_alive;                     /* time last alive */
1170         char dts_speculates;                    /* boolean: has speculations */
1171         char dts_destructive;                   /* boolean: has dest. actions */
1172         int dts_nformats;                       /* number of formats */
1173         char **dts_formats;                     /* format string array */
1174         dtrace_optval_t dts_options[DTRACEOPT_MAX]; /* options */
1175         dtrace_cred_t dts_cred;                 /* credentials */
1176         size_t dts_nretained;                   /* number of retained enabs */
1177         int dts_getf;                           /* number of getf() calls */
1178         uint64_t dts_rstate[NCPU][2];           /* per-CPU random state */
1179 };
1180
1181 struct dtrace_provider {
1182         dtrace_pattr_t dtpv_attr;               /* provider attributes */
1183         dtrace_ppriv_t dtpv_priv;               /* provider privileges */
1184         dtrace_pops_t dtpv_pops;                /* provider operations */
1185         char *dtpv_name;                        /* provider name */
1186         void *dtpv_arg;                         /* provider argument */
1187         hrtime_t dtpv_defunct;                  /* when made defunct */
1188         struct dtrace_provider *dtpv_next;      /* next provider */
1189 };
1190
1191 struct dtrace_meta {
1192         dtrace_mops_t dtm_mops;                 /* meta provider operations */
1193         char *dtm_name;                         /* meta provider name */
1194         void *dtm_arg;                          /* meta provider user arg */
1195         uint64_t dtm_count;                     /* no. of associated provs. */
1196 };
1197
1198 /*
1199  * DTrace Enablings
1200  *
1201  * A dtrace_enabling structure is used to track a collection of ECB
1202  * descriptions -- before they have been turned into actual ECBs.  This is
1203  * created as a result of DOF processing, and is generally used to generate
1204  * ECBs immediately thereafter.  However, enablings are also generally
1205  * retained should the probes they describe be created at a later time; as
1206  * each new module or provider registers with the framework, the retained
1207  * enablings are reevaluated, with any new match resulting in new ECBs.  To
1208  * prevent probes from being matched more than once, the enabling tracks the
1209  * last probe generation matched, and only matches probes from subsequent
1210  * generations.
1211  */
1212 typedef struct dtrace_enabling {
1213         dtrace_ecbdesc_t **dten_desc;           /* all ECB descriptions */
1214         int dten_ndesc;                         /* number of ECB descriptions */
1215         int dten_maxdesc;                       /* size of ECB array */
1216         dtrace_vstate_t *dten_vstate;           /* associated variable state */
1217         dtrace_genid_t dten_probegen;           /* matched probe generation */
1218         dtrace_ecbdesc_t *dten_current;         /* current ECB description */
1219         int dten_error;                         /* current error value */
1220         int dten_primed;                        /* boolean: set if primed */
1221         struct dtrace_enabling *dten_prev;      /* previous enabling */
1222         struct dtrace_enabling *dten_next;      /* next enabling */
1223 } dtrace_enabling_t;
1224
1225 /*
1226  * DTrace Anonymous Enablings
1227  *
1228  * Anonymous enablings are DTrace enablings that are not associated with a
1229  * controlling process, but rather derive their enabling from DOF stored as
1230  * properties in the dtrace.conf file.  If there is an anonymous enabling, a
1231  * DTrace consumer state and enabling are created on attach.  The state may be
1232  * subsequently grabbed by the first consumer specifying the "grabanon"
1233  * option.  As long as an anonymous DTrace enabling exists, dtrace(7D) will
1234  * refuse to unload.
1235  */
1236 typedef struct dtrace_anon {
1237         dtrace_state_t *dta_state;              /* DTrace consumer state */
1238         dtrace_enabling_t *dta_enabling;        /* pointer to enabling */
1239         processorid_t dta_beganon;              /* which CPU BEGIN ran on */
1240 } dtrace_anon_t;
1241
1242 /*
1243  * DTrace Error Debugging
1244  */
1245 #ifdef DEBUG
1246 #define DTRACE_ERRDEBUG
1247 #endif
1248
1249 #ifdef DTRACE_ERRDEBUG
1250
1251 typedef struct dtrace_errhash {
1252         const char      *dter_msg;      /* error message */
1253         int             dter_count;     /* number of times seen */
1254 } dtrace_errhash_t;
1255
1256 #define DTRACE_ERRHASHSZ        256     /* must be > number of err msgs */
1257
1258 #endif  /* DTRACE_ERRDEBUG */
1259
1260 /*
1261  * DTrace Toxic Ranges
1262  *
1263  * DTrace supports safe loads from probe context; if the address turns out to
1264  * be invalid, a bit will be set by the kernel indicating that DTrace
1265  * encountered a memory error, and DTrace will propagate the error to the user
1266  * accordingly.  However, there may exist some regions of memory in which an
1267  * arbitrary load can change system state, and from which it is impossible to
1268  * recover from such a load after it has been attempted.  Examples of this may
1269  * include memory in which programmable I/O registers are mapped (for which a
1270  * read may have some implications for the device) or (in the specific case of
1271  * UltraSPARC-I and -II) the virtual address hole.  The platform is required
1272  * to make DTrace aware of these toxic ranges; DTrace will then check that
1273  * target addresses are not in a toxic range before attempting to issue a
1274  * safe load.
1275  */
1276 typedef struct dtrace_toxrange {
1277         uintptr_t       dtt_base;               /* base of toxic range */
1278         uintptr_t       dtt_limit;              /* limit of toxic range */
1279 } dtrace_toxrange_t;
1280
1281 #ifdef illumos
1282 extern uint64_t dtrace_getarg(int, int);
1283 #else
1284 extern uint64_t __noinline dtrace_getarg(int, int);
1285 #endif
1286 extern greg_t dtrace_getfp(void);
1287 extern int dtrace_getipl(void);
1288 extern uintptr_t dtrace_caller(int);
1289 extern uint32_t dtrace_cas32(uint32_t *, uint32_t, uint32_t);
1290 extern void *dtrace_casptr(volatile void *, volatile void *, volatile void *);
1291 extern void dtrace_copyin(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1292 extern void dtrace_copyinstr(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1293 extern void dtrace_copyout(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1294 extern void dtrace_copyoutstr(uintptr_t, uintptr_t, size_t,
1295     volatile uint16_t *);
1296 extern void dtrace_getpcstack(pc_t *, int, int, uint32_t *);
1297 extern ulong_t dtrace_getreg(struct trapframe *, uint_t);
1298 extern int dtrace_getstackdepth(int);
1299 extern void dtrace_getupcstack(uint64_t *, int);
1300 extern void dtrace_getufpstack(uint64_t *, uint64_t *, int);
1301 extern int dtrace_getustackdepth(void);
1302 extern uintptr_t dtrace_fulword(void *);
1303 extern uint8_t dtrace_fuword8(void *);
1304 extern uint16_t dtrace_fuword16(void *);
1305 extern uint32_t dtrace_fuword32(void *);
1306 extern uint64_t dtrace_fuword64(void *);
1307 extern void dtrace_probe_error(dtrace_state_t *, dtrace_epid_t, int, int,
1308     int, uintptr_t);
1309 extern int dtrace_assfail(const char *, const char *, int);
1310 extern int dtrace_attached(void);
1311 #ifdef illumos
1312 extern hrtime_t dtrace_gethrestime(void);
1313 #endif
1314
1315 #ifdef __sparc
1316 extern void dtrace_flush_windows(void);
1317 extern void dtrace_flush_user_windows(void);
1318 extern uint_t dtrace_getotherwin(void);
1319 extern uint_t dtrace_getfprs(void);
1320 #else
1321 extern void dtrace_copy(uintptr_t, uintptr_t, size_t);
1322 extern void dtrace_copystr(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1323 #endif
1324
1325 /*
1326  * DTrace Assertions
1327  *
1328  * DTrace calls ASSERT and VERIFY from probe context.  To assure that a failed
1329  * ASSERT or VERIFY does not induce a markedly more catastrophic failure (e.g.,
1330  * one from which a dump cannot be gleaned), DTrace must define its own ASSERT
1331  * and VERIFY macros to be ones that may safely be called from probe context.
1332  * This header file must thus be included by any DTrace component that calls
1333  * ASSERT and/or VERIFY from probe context, and _only_ by those components.
1334  * (The only exception to this is kernel debugging infrastructure at user-level
1335  * that doesn't depend on calling ASSERT.)
1336  */
1337 #undef ASSERT
1338 #undef VERIFY
1339 #define VERIFY(EX)      ((void)((EX) || \
1340                         dtrace_assfail(#EX, __FILE__, __LINE__)))
1341 #ifdef DEBUG
1342 #define ASSERT(EX)      ((void)((EX) || \
1343                         dtrace_assfail(#EX, __FILE__, __LINE__)))
1344 #else
1345 #define ASSERT(X)       ((void)0)
1346 #endif
1347
1348 #ifdef  __cplusplus
1349 }
1350 #endif
1351
1352 #endif /* _SYS_DTRACE_IMPL_H */