]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/compat/linuxkpi/common/src/linux_work.c
Update tcpdump to 4.9.2
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / compat / linuxkpi / common / src / linux_work.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2017 Hans Petter Selasky
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
10  *    disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
18  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
19  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
20  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
21  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
22  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
23  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
24  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 #include <sys/cdefs.h>
28 __FBSDID("$FreeBSD$");
29
30 #include <linux/workqueue.h>
31 #include <linux/wait.h>
32 #include <linux/compat.h>
33 #include <linux/spinlock.h>
34
35 #include <sys/kernel.h>
36
37 /*
38  * Define all work struct states
39  */
40 enum {
41         WORK_ST_IDLE,                   /* idle - not started */
42         WORK_ST_TIMER,                  /* timer is being started */
43         WORK_ST_TASK,                   /* taskqueue is being queued */
44         WORK_ST_EXEC,                   /* callback is being called */
45         WORK_ST_CANCEL,                 /* cancel is being requested */
46         WORK_ST_MAX,
47 };
48
49 /*
50  * Define global workqueues
51  */
52 static struct workqueue_struct *linux_system_short_wq;
53 static struct workqueue_struct *linux_system_long_wq;
54
55 struct workqueue_struct *system_wq;
56 struct workqueue_struct *system_long_wq;
57 struct workqueue_struct *system_unbound_wq;
58 struct workqueue_struct *system_power_efficient_wq;
59
60 static int linux_default_wq_cpus = 4;
61
62 static void linux_delayed_work_timer_fn(void *);
63
64 /*
65  * This function atomically updates the work state and returns the
66  * previous state at the time of update.
67  */
68 static uint8_t
69 linux_update_state(atomic_t *v, const uint8_t *pstate)
70 {
71         int c, old;
72
73         c = v->counter;
74
75         while ((old = atomic_cmpxchg(v, c, pstate[c])) != c)
76                 c = old;
77
78         return (c);
79 }
80
81 /*
82  * A LinuxKPI task is allowed to free itself inside the callback function
83  * and cannot safely be referred after the callback function has
84  * completed. This function gives the linux_work_fn() function a hint,
85  * that the task is not going away and can have its state checked
86  * again. Without this extra hint LinuxKPI tasks cannot be serialized
87  * accross multiple worker threads.
88  */
89 static bool
90 linux_work_exec_unblock(struct work_struct *work)
91 {
92         struct workqueue_struct *wq;
93         struct work_exec *exec;
94         bool retval = 0;
95
96         wq = work->work_queue;
97         if (unlikely(wq == NULL))
98                 goto done;
99
100         WQ_EXEC_LOCK(wq);
101         TAILQ_FOREACH(exec, &wq->exec_head, entry) {
102                 if (exec->target == work) {
103                         exec->target = NULL;
104                         retval = 1;
105                         break;
106                 }
107         }
108         WQ_EXEC_UNLOCK(wq);
109 done:
110         return (retval);
111 }
112
113 static void
114 linux_delayed_work_enqueue(struct delayed_work *dwork)
115 {
116         struct taskqueue *tq;
117
118         tq = dwork->work.work_queue->taskqueue;
119         taskqueue_enqueue(tq, &dwork->work.work_task);
120 }
121
122 /*
123  * This function queues the given work structure on the given
124  * workqueue. It returns non-zero if the work was successfully
125  * [re-]queued. Else the work is already pending for completion.
126  */
127 bool
128 linux_queue_work_on(int cpu __unused, struct workqueue_struct *wq,
129     struct work_struct *work)
130 {
131         static const uint8_t states[WORK_ST_MAX] __aligned(8) = {
132                 [WORK_ST_IDLE] = WORK_ST_TASK,          /* start queuing task */
133                 [WORK_ST_TIMER] = WORK_ST_TIMER,        /* NOP */
134                 [WORK_ST_TASK] = WORK_ST_TASK,          /* NOP */
135                 [WORK_ST_EXEC] = WORK_ST_TASK,          /* queue task another time */
136                 [WORK_ST_CANCEL] = WORK_ST_TASK,        /* start queuing task again */
137         };
138
139         if (atomic_read(&wq->draining) != 0)
140                 return (!work_pending(work));
141
142         switch (linux_update_state(&work->state, states)) {
143         case WORK_ST_EXEC:
144         case WORK_ST_CANCEL:
145                 if (linux_work_exec_unblock(work) != 0)
146                         return (1);
147                 /* FALLTHROUGH */
148         case WORK_ST_IDLE:
149                 work->work_queue = wq;
150                 taskqueue_enqueue(wq->taskqueue, &work->work_task);
151                 return (1);
152         default:
153                 return (0);             /* already on a queue */
154         }
155 }
156
157 /*
158  * This function queues the given work structure on the given
159  * workqueue after a given delay in ticks. It returns non-zero if the
160  * work was successfully [re-]queued. Else the work is already pending
161  * for completion.
162  */
163 bool
164 linux_queue_delayed_work_on(int cpu, struct workqueue_struct *wq,
165     struct delayed_work *dwork, unsigned delay)
166 {
167         static const uint8_t states[WORK_ST_MAX] __aligned(8) = {
168                 [WORK_ST_IDLE] = WORK_ST_TIMER,         /* start timeout */
169                 [WORK_ST_TIMER] = WORK_ST_TIMER,        /* NOP */
170                 [WORK_ST_TASK] = WORK_ST_TASK,          /* NOP */
171                 [WORK_ST_EXEC] = WORK_ST_TIMER,         /* start timeout */
172                 [WORK_ST_CANCEL] = WORK_ST_TIMER,       /* start timeout */
173         };
174
175         if (atomic_read(&wq->draining) != 0)
176                 return (!work_pending(&dwork->work));
177
178         switch (linux_update_state(&dwork->work.state, states)) {
179         case WORK_ST_EXEC:
180         case WORK_ST_CANCEL:
181                 if (delay == 0 && linux_work_exec_unblock(&dwork->work) != 0) {
182                         dwork->timer.expires = jiffies;
183                         return (1);
184                 }
185                 /* FALLTHROUGH */
186         case WORK_ST_IDLE:
187                 dwork->work.work_queue = wq;
188                 dwork->timer.expires = jiffies + delay;
189
190                 if (delay == 0) {
191                         linux_delayed_work_enqueue(dwork);
192                 } else if (unlikely(cpu != WORK_CPU_UNBOUND)) {
193                         mtx_lock(&dwork->timer.mtx);
194                         callout_reset_on(&dwork->timer.callout, delay,
195                             &linux_delayed_work_timer_fn, dwork, cpu);
196                         mtx_unlock(&dwork->timer.mtx);
197                 } else {
198                         mtx_lock(&dwork->timer.mtx);
199                         callout_reset(&dwork->timer.callout, delay,
200                             &linux_delayed_work_timer_fn, dwork);
201                         mtx_unlock(&dwork->timer.mtx);
202                 }
203                 return (1);
204         default:
205                 return (0);             /* already on a queue */
206         }
207 }
208
209 void
210 linux_work_fn(void *context, int pending)
211 {
212         static const uint8_t states[WORK_ST_MAX] __aligned(8) = {
213                 [WORK_ST_IDLE] = WORK_ST_IDLE,          /* NOP */
214                 [WORK_ST_TIMER] = WORK_ST_EXEC,         /* delayed work w/o timeout */
215                 [WORK_ST_TASK] = WORK_ST_EXEC,          /* call callback */
216                 [WORK_ST_EXEC] = WORK_ST_IDLE,          /* complete callback */
217                 [WORK_ST_CANCEL] = WORK_ST_EXEC,        /* failed to cancel */
218         };
219         struct work_struct *work;
220         struct workqueue_struct *wq;
221         struct work_exec exec;
222
223         linux_set_current(curthread);
224
225         /* setup local variables */
226         work = context;
227         wq = work->work_queue;
228
229         /* store target pointer */
230         exec.target = work;
231
232         /* insert executor into list */
233         WQ_EXEC_LOCK(wq);
234         TAILQ_INSERT_TAIL(&wq->exec_head, &exec, entry);
235         while (1) {
236                 switch (linux_update_state(&work->state, states)) {
237                 case WORK_ST_TIMER:
238                 case WORK_ST_TASK:
239                 case WORK_ST_CANCEL:
240                         WQ_EXEC_UNLOCK(wq);
241
242                         /* call work function */
243                         work->func(work);
244
245                         WQ_EXEC_LOCK(wq);
246                         /* check if unblocked */
247                         if (exec.target != work) {
248                                 /* reapply block */
249                                 exec.target = work;
250                                 break;
251                         }
252                         /* FALLTHROUGH */
253                 default:
254                         goto done;
255                 }
256         }
257 done:
258         /* remove executor from list */
259         TAILQ_REMOVE(&wq->exec_head, &exec, entry);
260         WQ_EXEC_UNLOCK(wq);
261 }
262
263 void
264 linux_delayed_work_fn(void *context, int pending)
265 {
266         struct delayed_work *dwork = context;
267
268         /*
269          * Make sure the timer belonging to the delayed work gets
270          * drained before invoking the work function. Else the timer
271          * mutex may still be in use which can lead to use-after-free
272          * situations, because the work function might free the work
273          * structure before returning.
274          */
275         callout_drain(&dwork->timer.callout);
276
277         linux_work_fn(&dwork->work, pending);
278 }
279
280 static void
281 linux_delayed_work_timer_fn(void *arg)
282 {
283         static const uint8_t states[WORK_ST_MAX] __aligned(8) = {
284                 [WORK_ST_IDLE] = WORK_ST_IDLE,          /* NOP */
285                 [WORK_ST_TIMER] = WORK_ST_TASK,         /* start queueing task */
286                 [WORK_ST_TASK] = WORK_ST_TASK,          /* NOP */
287                 [WORK_ST_EXEC] = WORK_ST_EXEC,          /* NOP */
288                 [WORK_ST_CANCEL] = WORK_ST_TASK,        /* failed to cancel */
289         };
290         struct delayed_work *dwork = arg;
291
292         switch (linux_update_state(&dwork->work.state, states)) {
293         case WORK_ST_TIMER:
294         case WORK_ST_CANCEL:
295                 linux_delayed_work_enqueue(dwork);
296                 break;
297         default:
298                 break;
299         }
300 }
301
302 /*
303  * This function cancels the given work structure in a synchronous
304  * fashion. It returns non-zero if the work was successfully
305  * cancelled. Else the work was already cancelled.
306  */
307 bool
308 linux_cancel_work_sync(struct work_struct *work)
309 {
310         static const uint8_t states[WORK_ST_MAX] __aligned(8) = {
311                 [WORK_ST_IDLE] = WORK_ST_IDLE,          /* NOP */
312                 [WORK_ST_TIMER] = WORK_ST_TIMER,        /* can't happen */
313                 [WORK_ST_TASK] = WORK_ST_IDLE,          /* cancel and drain */
314                 [WORK_ST_EXEC] = WORK_ST_IDLE,          /* too late, drain */
315                 [WORK_ST_CANCEL] = WORK_ST_IDLE,        /* cancel and drain */
316         };
317         struct taskqueue *tq;
318
319         WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
320             "linux_cancel_work_sync() might sleep");
321
322         switch (linux_update_state(&work->state, states)) {
323         case WORK_ST_IDLE:
324         case WORK_ST_TIMER:
325                 return (0);
326         case WORK_ST_EXEC:
327                 tq = work->work_queue->taskqueue;
328                 if (taskqueue_cancel(tq, &work->work_task, NULL) != 0)
329                         taskqueue_drain(tq, &work->work_task);
330                 return (0);
331         default:
332                 tq = work->work_queue->taskqueue;
333                 if (taskqueue_cancel(tq, &work->work_task, NULL) != 0)
334                         taskqueue_drain(tq, &work->work_task);
335                 return (1);
336         }
337 }
338
339 /*
340  * This function atomically stops the timer and callback. The timer
341  * callback will not be called after this function returns. This
342  * functions returns true when the timeout was cancelled. Else the
343  * timeout was not started or has already been called.
344  */
345 static inline bool
346 linux_cancel_timer(struct delayed_work *dwork, bool drain)
347 {
348         bool cancelled;
349
350         mtx_lock(&dwork->timer.mtx);
351         cancelled = (callout_stop(&dwork->timer.callout) == 1);
352         mtx_unlock(&dwork->timer.mtx);
353
354         /* check if we should drain */
355         if (drain)
356                 callout_drain(&dwork->timer.callout);
357         return (cancelled);
358 }
359
360 /*
361  * This function cancels the given delayed work structure in a
362  * non-blocking fashion. It returns non-zero if the work was
363  * successfully cancelled. Else the work may still be busy or already
364  * cancelled.
365  */
366 bool
367 linux_cancel_delayed_work(struct delayed_work *dwork)
368 {
369         static const uint8_t states[WORK_ST_MAX] __aligned(8) = {
370                 [WORK_ST_IDLE] = WORK_ST_IDLE,          /* NOP */
371                 [WORK_ST_TIMER] = WORK_ST_CANCEL,       /* try to cancel */
372                 [WORK_ST_TASK] = WORK_ST_CANCEL,        /* try to cancel */
373                 [WORK_ST_EXEC] = WORK_ST_EXEC,          /* NOP */
374                 [WORK_ST_CANCEL] = WORK_ST_CANCEL,      /* NOP */
375         };
376         struct taskqueue *tq;
377
378         switch (linux_update_state(&dwork->work.state, states)) {
379         case WORK_ST_TIMER:
380         case WORK_ST_CANCEL:
381                 if (linux_cancel_timer(dwork, 0)) {
382                         atomic_cmpxchg(&dwork->work.state,
383                             WORK_ST_CANCEL, WORK_ST_IDLE);
384                         return (1);
385                 }
386                 /* FALLTHROUGH */
387         case WORK_ST_TASK:
388                 tq = dwork->work.work_queue->taskqueue;
389                 if (taskqueue_cancel(tq, &dwork->work.work_task, NULL) == 0) {
390                         atomic_cmpxchg(&dwork->work.state,
391                             WORK_ST_CANCEL, WORK_ST_IDLE);
392                         return (1);
393                 }
394                 /* FALLTHROUGH */
395         default:
396                 return (0);
397         }
398 }
399
400 /*
401  * This function cancels the given work structure in a synchronous
402  * fashion. It returns non-zero if the work was successfully
403  * cancelled. Else the work was already cancelled.
404  */
405 bool
406 linux_cancel_delayed_work_sync(struct delayed_work *dwork)
407 {
408         static const uint8_t states[WORK_ST_MAX] __aligned(8) = {
409                 [WORK_ST_IDLE] = WORK_ST_IDLE,          /* NOP */
410                 [WORK_ST_TIMER] = WORK_ST_IDLE,         /* cancel and drain */
411                 [WORK_ST_TASK] = WORK_ST_IDLE,          /* cancel and drain */
412                 [WORK_ST_EXEC] = WORK_ST_IDLE,          /* too late, drain */
413                 [WORK_ST_CANCEL] = WORK_ST_IDLE,        /* cancel and drain */
414         };
415         struct taskqueue *tq;
416
417         WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
418             "linux_cancel_delayed_work_sync() might sleep");
419
420         switch (linux_update_state(&dwork->work.state, states)) {
421         case WORK_ST_IDLE:
422                 return (0);
423         case WORK_ST_EXEC:
424                 tq = dwork->work.work_queue->taskqueue;
425                 if (taskqueue_cancel(tq, &dwork->work.work_task, NULL) != 0)
426                         taskqueue_drain(tq, &dwork->work.work_task);
427                 return (0);
428         case WORK_ST_TIMER:
429         case WORK_ST_CANCEL:
430                 if (linux_cancel_timer(dwork, 1)) {
431                         /*
432                          * Make sure taskqueue is also drained before
433                          * returning:
434                          */
435                         tq = dwork->work.work_queue->taskqueue;
436                         taskqueue_drain(tq, &dwork->work.work_task);
437                         return (1);
438                 }
439                 /* FALLTHROUGH */
440         default:
441                 tq = dwork->work.work_queue->taskqueue;
442                 if (taskqueue_cancel(tq, &dwork->work.work_task, NULL) != 0)
443                         taskqueue_drain(tq, &dwork->work.work_task);
444                 return (1);
445         }
446 }
447
448 /*
449  * This function waits until the given work structure is completed.
450  * It returns non-zero if the work was successfully
451  * waited for. Else the work was not waited for.
452  */
453 bool
454 linux_flush_work(struct work_struct *work)
455 {
456         struct taskqueue *tq;
457
458         WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
459             "linux_flush_work() might sleep");
460
461         switch (atomic_read(&work->state)) {
462         case WORK_ST_IDLE:
463                 return (0);
464         default:
465                 tq = work->work_queue->taskqueue;
466                 taskqueue_drain(tq, &work->work_task);
467                 return (1);
468         }
469 }
470
471 /*
472  * This function waits until the given delayed work structure is
473  * completed. It returns non-zero if the work was successfully waited
474  * for. Else the work was not waited for.
475  */
476 bool
477 linux_flush_delayed_work(struct delayed_work *dwork)
478 {
479         struct taskqueue *tq;
480
481         WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
482             "linux_flush_delayed_work() might sleep");
483
484         switch (atomic_read(&dwork->work.state)) {
485         case WORK_ST_IDLE:
486                 return (0);
487         case WORK_ST_TIMER:
488                 if (linux_cancel_timer(dwork, 1))
489                         linux_delayed_work_enqueue(dwork);
490                 /* FALLTHROUGH */
491         default:
492                 tq = dwork->work.work_queue->taskqueue;
493                 taskqueue_drain(tq, &dwork->work.work_task);
494                 return (1);
495         }
496 }
497
498 /*
499  * This function returns true if the given work is pending, and not
500  * yet executing:
501  */
502 bool
503 linux_work_pending(struct work_struct *work)
504 {
505         switch (atomic_read(&work->state)) {
506         case WORK_ST_TIMER:
507         case WORK_ST_TASK:
508         case WORK_ST_CANCEL:
509                 return (1);
510         default:
511                 return (0);
512         }
513 }
514
515 /*
516  * This function returns true if the given work is busy.
517  */
518 bool
519 linux_work_busy(struct work_struct *work)
520 {
521         struct taskqueue *tq;
522
523         switch (atomic_read(&work->state)) {
524         case WORK_ST_IDLE:
525                 return (0);
526         case WORK_ST_EXEC:
527                 tq = work->work_queue->taskqueue;
528                 return (taskqueue_poll_is_busy(tq, &work->work_task));
529         default:
530                 return (1);
531         }
532 }
533
534 struct workqueue_struct *
535 linux_create_workqueue_common(const char *name, int cpus)
536 {
537         struct workqueue_struct *wq;
538
539         /*
540          * If zero CPUs are specified use the default number of CPUs:
541          */
542         if (cpus == 0)
543                 cpus = linux_default_wq_cpus;
544
545         wq = kmalloc(sizeof(*wq), M_WAITOK | M_ZERO);
546         wq->taskqueue = taskqueue_create(name, M_WAITOK,
547             taskqueue_thread_enqueue, &wq->taskqueue);
548         atomic_set(&wq->draining, 0);
549         taskqueue_start_threads(&wq->taskqueue, cpus, PWAIT, "%s", name);
550         TAILQ_INIT(&wq->exec_head);
551         mtx_init(&wq->exec_mtx, "linux_wq_exec", NULL, MTX_DEF);
552
553         return (wq);
554 }
555
556 void
557 linux_destroy_workqueue(struct workqueue_struct *wq)
558 {
559         atomic_inc(&wq->draining);
560         drain_workqueue(wq);
561         taskqueue_free(wq->taskqueue);
562         mtx_destroy(&wq->exec_mtx);
563         kfree(wq);
564 }
565
566 void
567 linux_init_delayed_work(struct delayed_work *dwork, work_func_t func)
568 {
569         memset(dwork, 0, sizeof(*dwork));
570         dwork->work.func = func;
571         TASK_INIT(&dwork->work.work_task, 0, linux_delayed_work_fn, dwork);
572         mtx_init(&dwork->timer.mtx, spin_lock_name("lkpi-dwork"), NULL,
573             MTX_DEF | MTX_NOWITNESS);
574         callout_init_mtx(&dwork->timer.callout, &dwork->timer.mtx, 0);
575 }
576
577 static void
578 linux_work_init(void *arg)
579 {
580         int max_wq_cpus = mp_ncpus + 1;
581
582         /* avoid deadlock when there are too few threads */
583         if (max_wq_cpus < 4)
584                 max_wq_cpus = 4;
585
586         /* set default number of CPUs */
587         linux_default_wq_cpus = max_wq_cpus;
588
589         linux_system_short_wq = alloc_workqueue("linuxkpi_short_wq", 0, max_wq_cpus);
590         linux_system_long_wq = alloc_workqueue("linuxkpi_long_wq", 0, max_wq_cpus);
591
592         /* populate the workqueue pointers */
593         system_long_wq = linux_system_long_wq;
594         system_wq = linux_system_short_wq;
595         system_power_efficient_wq = linux_system_short_wq;
596         system_unbound_wq = linux_system_short_wq;
597 }
598 SYSINIT(linux_work_init, SI_SUB_TASKQ, SI_ORDER_THIRD, linux_work_init, NULL);
599
600 static void
601 linux_work_uninit(void *arg)
602 {
603         destroy_workqueue(linux_system_short_wq);
604         destroy_workqueue(linux_system_long_wq);
605
606         /* clear workqueue pointers */
607         system_long_wq = NULL;
608         system_wq = NULL;
609         system_power_efficient_wq = NULL;
610         system_unbound_wq = NULL;
611 }
612 SYSUNINIT(linux_work_uninit, SI_SUB_TASKQ, SI_ORDER_THIRD, linux_work_uninit, NULL);