sys/kern/kern_timeout.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   7  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   8  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   9  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
  10  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  20  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  *      From: @(#)kern_clock.c  8.5 (Berkeley) 1/21/94
  37  */
  38
  39 #include <sys/cdefs.h>
  40 __FBSDID("$FreeBSD$");
  41
  42 #include "opt_callout_profiling.h"
  43 #include "opt_ddb.h"
  44 #if defined(__arm__)
  45 #include "opt_timer.h"
  46 #endif
  47 #include "opt_rss.h"
  48
  49 #include <sys/param.h>
  50 #include <sys/systm.h>
  51 #include <sys/bus.h>
  52 #include <sys/callout.h>
  53 #include <sys/domainset.h>
  54 #include <sys/file.h>
  55 #include <sys/interrupt.h>
  56 #include <sys/kernel.h>
  57 #include <sys/ktr.h>
  58 #include <sys/lock.h>
  59 #include <sys/malloc.h>
  60 #include <sys/mutex.h>
  61 #include <sys/proc.h>
  62 #include <sys/sdt.h>
  63 #include <sys/sleepqueue.h>
  64 #include <sys/sysctl.h>
  65 #include <sys/smp.h>
  66
  67 #ifdef DDB
  68 #include <ddb/ddb.h>
  69 #include <ddb/db_sym.h>
  70 #include <machine/_inttypes.h>
  71 #endif
  72
  73 #ifdef SMP
  74 #include <machine/cpu.h>
  75 #endif
  76
  77 #ifndef NO_EVENTTIMERS
  78 DPCPU_DECLARE(sbintime_t, hardclocktime);
  79 #endif
  80
  81 SDT_PROVIDER_DEFINE(callout_execute);
  82 SDT_PROBE_DEFINE1(callout_execute, , , callout__start, "struct callout *");
  83 SDT_PROBE_DEFINE1(callout_execute, , , callout__end, "struct callout *");
  84
  85 #ifdef CALLOUT_PROFILING
  86 static int avg_depth;
  87 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_depth, CTLFLAG_RD, &avg_depth, 0,
  88     "Average number of items examined per softclock call. Units = 1/1000");
  89 static int avg_gcalls;
  90 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_gcalls, CTLFLAG_RD, &avg_gcalls, 0,
  91     "Average number of Giant callouts made per softclock call. Units = 1/1000");
  92 static int avg_lockcalls;
  93 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_lockcalls, CTLFLAG_RD, &avg_lockcalls, 0,
  94     "Average number of lock callouts made per softclock call. Units = 1/1000");
  95 static int avg_mpcalls;
  96 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_mpcalls, CTLFLAG_RD, &avg_mpcalls, 0,
  97     "Average number of MP callouts made per softclock call. Units = 1/1000");
  98 static int avg_depth_dir;
  99 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_depth_dir, CTLFLAG_RD, &avg_depth_dir, 0,
 100     "Average number of direct callouts examined per callout_process call. "
 101     "Units = 1/1000");
 102 static int avg_lockcalls_dir;
 103 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_lockcalls_dir, CTLFLAG_RD,
 104     &avg_lockcalls_dir, 0, "Average number of lock direct callouts made per "
 105     "callout_process call. Units = 1/1000");
 106 static int avg_mpcalls_dir;
 107 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_mpcalls_dir, CTLFLAG_RD, &avg_mpcalls_dir,
 108     0, "Average number of MP direct callouts made per callout_process call. "
 109     "Units = 1/1000");
 110 #endif
 111
 112 static int ncallout;
 113 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ncallout, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &ncallout, 0,
 114     "Number of entries in callwheel and size of timeout() preallocation");
 115
 116 #ifdef  RSS
 117 static int pin_default_swi = 1;
 118 static int pin_pcpu_swi = 1;
 119 #else
 120 static int pin_default_swi = 0;
 121 static int pin_pcpu_swi = 0;
 122 #endif
 123
 124 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, pin_default_swi, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &pin_default_swi,
 125     0, "Pin the default (non-per-cpu) swi (shared with PCPU 0 swi)");
 126 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, pin_pcpu_swi, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &pin_pcpu_swi,
 127     0, "Pin the per-CPU swis (except PCPU 0, which is also default");
 128
 129 /*
 130  * TODO:
 131  *      allocate more timeout table slots when table overflows.
 132  */
 133 static u_int __read_mostly callwheelsize;
 134 static u_int __read_mostly callwheelmask;
 135
 136 /*
 137  * The callout cpu exec entities represent informations necessary for
 138  * describing the state of callouts currently running on the CPU and the ones
 139  * necessary for migrating callouts to the new callout cpu. In particular,
 140  * the first entry of the array cc_exec_entity holds informations for callout
 141  * running in SWI thread context, while the second one holds informations
 142  * for callout running directly from hardware interrupt context.
 143  * The cached informations are very important for deferring migration when
 144  * the migrating callout is already running.
 145  */
 146 struct cc_exec {
 147         struct callout          *cc_curr;
 148         callout_func_t          *cc_drain;
 149         void                    *cc_last_func;
 150         void                    *cc_last_arg;
 151 #ifdef SMP
 152         callout_func_t          *ce_migration_func;
 153         void                    *ce_migration_arg;
 154         sbintime_t              ce_migration_time;
 155         sbintime_t              ce_migration_prec;
 156         int                     ce_migration_cpu;
 157 #endif
 158         bool                    cc_cancel;
 159         bool                    cc_waiting;
 160 };
 161
 162 /*
 163  * There is one struct callout_cpu per cpu, holding all relevant
 164  * state for the callout processing thread on the individual CPU.
 165  */
 166 struct callout_cpu {
 167         struct mtx_padalign     cc_lock;
 168         struct cc_exec          cc_exec_entity[2];
 169         struct callout          *cc_next;
 170         struct callout_list     *cc_callwheel;
 171         struct callout_tailq    cc_expireq;
 172         sbintime_t              cc_firstevent;
 173         sbintime_t              cc_lastscan;
 174         void                    *cc_cookie;
 175         u_int                   cc_bucket;
 176         u_int                   cc_inited;
 177 #ifdef KTR
 178         char                    cc_ktr_event_name[20];
 179 #endif
 180 };
 181
 182 #define callout_migrating(c)    ((c)->c_iflags & CALLOUT_DFRMIGRATION)
 183
 184 #define cc_exec_curr(cc, dir)           cc->cc_exec_entity[dir].cc_curr
 185 #define cc_exec_last_func(cc, dir)      cc->cc_exec_entity[dir].cc_last_func
 186 #define cc_exec_last_arg(cc, dir)       cc->cc_exec_entity[dir].cc_last_arg
 187 #define cc_exec_drain(cc, dir)          cc->cc_exec_entity[dir].cc_drain
 188 #define cc_exec_next(cc)                cc->cc_next
 189 #define cc_exec_cancel(cc, dir)         cc->cc_exec_entity[dir].cc_cancel
 190 #define cc_exec_waiting(cc, dir)        cc->cc_exec_entity[dir].cc_waiting
 191 #ifdef SMP
 192 #define cc_migration_func(cc, dir)      cc->cc_exec_entity[dir].ce_migration_func
 193 #define cc_migration_arg(cc, dir)       cc->cc_exec_entity[dir].ce_migration_arg
 194 #define cc_migration_cpu(cc, dir)       cc->cc_exec_entity[dir].ce_migration_cpu
 195 #define cc_migration_time(cc, dir)      cc->cc_exec_entity[dir].ce_migration_time
 196 #define cc_migration_prec(cc, dir)      cc->cc_exec_entity[dir].ce_migration_prec
 197
 198 struct callout_cpu cc_cpu[MAXCPU];
 199 #define CPUBLOCK        MAXCPU
 200 #define CC_CPU(cpu)     (&cc_cpu[(cpu)])
 201 #define CC_SELF()       CC_CPU(PCPU_GET(cpuid))
 202 #else
 203 struct callout_cpu cc_cpu;
 204 #define CC_CPU(cpu)     &cc_cpu
 205 #define CC_SELF()       &cc_cpu
 206 #endif
 207 #define CC_LOCK(cc)     mtx_lock_spin(&(cc)->cc_lock)
 208 #define CC_UNLOCK(cc)   mtx_unlock_spin(&(cc)->cc_lock)
 209 #define CC_LOCK_ASSERT(cc)      mtx_assert(&(cc)->cc_lock, MA_OWNED)
 210
 211 static int __read_mostly cc_default_cpu;
 212
 213 static void     callout_cpu_init(struct callout_cpu *cc, int cpu);
 214 static void     softclock_call_cc(struct callout *c, struct callout_cpu *cc,
 215 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 216                     int *mpcalls, int *lockcalls, int *gcalls,
 217 #endif
 218                     int direct);
 219
 220 static MALLOC_DEFINE(M_CALLOUT, "callout", "Callout datastructures");
 221
 222 /**
 223  * Locked by cc_lock:
 224  *   cc_curr         - If a callout is in progress, it is cc_curr.
 225  *                     If cc_curr is non-NULL, threads waiting in
 226  *                     callout_drain() will be woken up as soon as the
 227  *                     relevant callout completes.
 228  *   cc_cancel       - Changing to 1 with both callout_lock and cc_lock held
 229  *                     guarantees that the current callout will not run.
 230  *                     The softclock() function sets this to 0 before it
 231  *                     drops callout_lock to acquire c_lock, and it calls
 232  *                     the handler only if curr_cancelled is still 0 after
 233  *                     cc_lock is successfully acquired.
 234  *   cc_waiting      - If a thread is waiting in callout_drain(), then
 235  *                     callout_wait is nonzero.  Set only when
 236  *                     cc_curr is non-NULL.
 237  */
 238
 239 /*
 240  * Resets the execution entity tied to a specific callout cpu.
 241  */
 242 static void
 243 cc_cce_cleanup(struct callout_cpu *cc, int direct)
 244 {
 245
 246         cc_exec_curr(cc, direct) = NULL;
 247         cc_exec_cancel(cc, direct) = false;
 248         cc_exec_waiting(cc, direct) = false;
 249 #ifdef SMP
 250         cc_migration_cpu(cc, direct) = CPUBLOCK;
 251         cc_migration_time(cc, direct) = 0;
 252         cc_migration_prec(cc, direct) = 0;
 253         cc_migration_func(cc, direct) = NULL;
 254         cc_migration_arg(cc, direct) = NULL;
 255 #endif
 256 }
 257
 258 /*
 259  * Checks if migration is requested by a specific callout cpu.
 260  */
 261 static int
 262 cc_cce_migrating(struct callout_cpu *cc, int direct)
 263 {
 264
 265 #ifdef SMP
 266         return (cc_migration_cpu(cc, direct) != CPUBLOCK);
 267 #else
 268         return (0);
 269 #endif
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Kernel low level callwheel initialization
 274  * called on the BSP during kernel startup.
 275  */
 276 static void
 277 callout_callwheel_init(void *dummy)
 278 {
 279         struct callout_cpu *cc;
 280         int cpu;
 281
 282         /*
 283          * Calculate the size of the callout wheel and the preallocated
 284          * timeout() structures.
 285          * XXX: Clip callout to result of previous function of maxusers
 286          * maximum 384.  This is still huge, but acceptable.
 287          */
 288         ncallout = imin(16 + maxproc + maxfiles, 18508);
 289         TUNABLE_INT_FETCH("kern.ncallout", &ncallout);
 290
 291         /*
 292          * Calculate callout wheel size, should be next power of two higher
 293          * than 'ncallout'.
 294          */
 295         callwheelsize = 1 << fls(ncallout);
 296         callwheelmask = callwheelsize - 1;
 297
 298         /*
 299          * Fetch whether we're pinning the swi's or not.
 300          */
 301         TUNABLE_INT_FETCH("kern.pin_default_swi", &pin_default_swi);
 302         TUNABLE_INT_FETCH("kern.pin_pcpu_swi", &pin_pcpu_swi);
 303
 304         /*
 305          * Initialize callout wheels.  The software interrupt threads
 306          * are created later.
 307          */
 308         cc_default_cpu = PCPU_GET(cpuid);
 309         CPU_FOREACH(cpu) {
 310                 cc = CC_CPU(cpu);
 311                 callout_cpu_init(cc, cpu);
 312         }
 313 }
 314 SYSINIT(callwheel_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, callout_callwheel_init, NULL);
 315
 316 /*
 317  * Initialize the per-cpu callout structures.
 318  */
 319 static void
 320 callout_cpu_init(struct callout_cpu *cc, int cpu)
 321 {
 322         int i;
 323
 324         mtx_init(&cc->cc_lock, "callout", NULL, MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
 325         cc->cc_inited = 1;
 326         cc->cc_callwheel = malloc_domainset(sizeof(struct callout_list) *
 327             callwheelsize, M_CALLOUT,
 328             DOMAINSET_PREF(pcpu_find(cpu)->pc_domain), M_WAITOK);
 329         for (i = 0; i < callwheelsize; i++)
 330                 LIST_INIT(&cc->cc_callwheel[i]);
 331         TAILQ_INIT(&cc->cc_expireq);
 332         cc->cc_firstevent = SBT_MAX;
 333         for (i = 0; i < 2; i++)
 334                 cc_cce_cleanup(cc, i);
 335 #ifdef KTR
 336         snprintf(cc->cc_ktr_event_name, sizeof(cc->cc_ktr_event_name),
 337             "callwheel cpu %d", cpu);
 338 #endif
 339 }
 340
 341 #ifdef SMP
 342 /*
 343  * Switches the cpu tied to a specific callout.
 344  * The function expects a locked incoming callout cpu and returns with
 345  * locked outcoming callout cpu.
 346  */
 347 static struct callout_cpu *
 348 callout_cpu_switch(struct callout *c, struct callout_cpu *cc, int new_cpu)
 349 {
 350         struct callout_cpu *new_cc;
 351
 352         MPASS(c != NULL && cc != NULL);
 353         CC_LOCK_ASSERT(cc);
 354
 355         /*
 356          * Avoid interrupts and preemption firing after the callout cpu
 357          * is blocked in order to avoid deadlocks as the new thread
 358          * may be willing to acquire the callout cpu lock.
 359          */
 360         c->c_cpu = CPUBLOCK;
 361         spinlock_enter();
 362         CC_UNLOCK(cc);
 363         new_cc = CC_CPU(new_cpu);
 364         CC_LOCK(new_cc);
 365         spinlock_exit();
 366         c->c_cpu = new_cpu;
 367         return (new_cc);
 368 }
 369 #endif
 370
 371 /*
 372  * Start softclock threads.
 373  */
 374 static void
 375 start_softclock(void *dummy)
 376 {
 377         struct callout_cpu *cc;
 378         char name[MAXCOMLEN];
 379         int cpu;
 380         bool pin_swi;
 381         struct intr_event *ie;
 382
 383         CPU_FOREACH(cpu) {
 384                 cc = CC_CPU(cpu);
 385                 snprintf(name, sizeof(name), "clock (%d)", cpu);
 386                 ie = NULL;
 387                 if (swi_add(&ie, name, softclock, cc, SWI_CLOCK,
 388                     INTR_MPSAFE, &cc->cc_cookie))
 389                         panic("died while creating standard software ithreads");
 390                 if (cpu == cc_default_cpu)
 391                         pin_swi = pin_default_swi;
 392                 else
 393                         pin_swi = pin_pcpu_swi;
 394                 if (pin_swi && (intr_event_bind(ie, cpu) != 0)) {
 395                         printf("%s: %s clock couldn't be pinned to cpu %d\n",
 396                             __func__,
 397                             cpu == cc_default_cpu ? "default" : "per-cpu",
 398                             cpu);
 399                 }
 400         }
 401 }
 402 SYSINIT(start_softclock, SI_SUB_SOFTINTR, SI_ORDER_FIRST, start_softclock, NULL);
 403
 404 #define CC_HASH_SHIFT   8
 405
 406 static inline u_int
 407 callout_hash(sbintime_t sbt)
 408 {
 409
 410         return (sbt >> (32 - CC_HASH_SHIFT));
 411 }
 412
 413 static inline u_int
 414 callout_get_bucket(sbintime_t sbt)
 415 {
 416
 417         return (callout_hash(sbt) & callwheelmask);
 418 }
 419
 420 void
 421 callout_process(sbintime_t now)
 422 {
 423         struct callout *tmp, *tmpn;
 424         struct callout_cpu *cc;
 425         struct callout_list *sc;
 426         sbintime_t first, last, max, tmp_max;
 427         uint32_t lookahead;
 428         u_int firstb, lastb, nowb;
 429 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 430         int depth_dir = 0, mpcalls_dir = 0, lockcalls_dir = 0;
 431 #endif
 432
 433         cc = CC_SELF();
 434         mtx_lock_spin_flags(&cc->cc_lock, MTX_QUIET);
 435
 436         /* Compute the buckets of the last scan and present times. */
 437         firstb = callout_hash(cc->cc_lastscan);
 438         cc->cc_lastscan = now;
 439         nowb = callout_hash(now);
 440
 441         /* Compute the last bucket and minimum time of the bucket after it. */
 442         if (nowb == firstb)
 443                 lookahead = (SBT_1S / 16);
 444         else if (nowb - firstb == 1)
 445                 lookahead = (SBT_1S / 8);
 446         else
 447                 lookahead = (SBT_1S / 2);
 448         first = last = now;
 449         first += (lookahead / 2);
 450         last += lookahead;
 451         last &= (0xffffffffffffffffLLU << (32 - CC_HASH_SHIFT));
 452         lastb = callout_hash(last) - 1;
 453         max = last;
 454
 455         /*
 456          * Check if we wrapped around the entire wheel from the last scan.
 457          * In case, we need to scan entirely the wheel for pending callouts.
 458          */
 459         if (lastb - firstb >= callwheelsize) {
 460                 lastb = firstb + callwheelsize - 1;
 461                 if (nowb - firstb >= callwheelsize)
 462                         nowb = lastb;
 463         }
 464
 465         /* Iterate callwheel from firstb to nowb and then up to lastb. */
 466         do {
 467                 sc = &cc->cc_callwheel[firstb & callwheelmask];
 468                 tmp = LIST_FIRST(sc);
 469                 while (tmp != NULL) {
 470                         /* Run the callout if present time within allowed. */
 471                         if (tmp->c_time <= now) {
 472                                 /*
 473                                  * Consumer told us the callout may be run
 474                                  * directly from hardware interrupt context.
 475                                  */
 476                                 if (tmp->c_iflags & CALLOUT_DIRECT) {
 477 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 478                                         ++depth_dir;
 479 #endif
 480                                         cc_exec_next(cc) =
 481                                             LIST_NEXT(tmp, c_links.le);
 482                                         cc->cc_bucket = firstb & callwheelmask;
 483                                         LIST_REMOVE(tmp, c_links.le);
 484                                         softclock_call_cc(tmp, cc,
 485 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 486                                             &mpcalls_dir, &lockcalls_dir, NULL,
 487 #endif
 488                                             1);
 489                                         tmp = cc_exec_next(cc);
 490                                         cc_exec_next(cc) = NULL;
 491                                 } else {
 492                                         tmpn = LIST_NEXT(tmp, c_links.le);
 493                                         LIST_REMOVE(tmp, c_links.le);
 494                                         TAILQ_INSERT_TAIL(&cc->cc_expireq,
 495                                             tmp, c_links.tqe);
 496                                         tmp->c_iflags |= CALLOUT_PROCESSED;
 497                                         tmp = tmpn;
 498                                 }
 499                                 continue;
 500                         }
 501                         /* Skip events from distant future. */
 502                         if (tmp->c_time >= max)
 503                                 goto next;
 504                         /*
 505                          * Event minimal time is bigger than present maximal
 506                          * time, so it cannot be aggregated.
 507                          */
 508                         if (tmp->c_time > last) {
 509                                 lastb = nowb;
 510                                 goto next;
 511                         }
 512                         /* Update first and last time, respecting this event. */
 513                         if (tmp->c_time < first)
 514                                 first = tmp->c_time;
 515                         tmp_max = tmp->c_time + tmp->c_precision;
 516                         if (tmp_max < last)
 517                                 last = tmp_max;
 518 next:
 519                         tmp = LIST_NEXT(tmp, c_links.le);
 520                 }
 521                 /* Proceed with the next bucket. */
 522                 firstb++;
 523                 /*
 524                  * Stop if we looked after present time and found
 525                  * some event we can't execute at now.
 526                  * Stop if we looked far enough into the future.
 527                  */
 528         } while (((int)(firstb - lastb)) <= 0);
 529         cc->cc_firstevent = last;
 530 #ifndef NO_EVENTTIMERS
 531         cpu_new_callout(curcpu, last, first);
 532 #endif
 533 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 534         avg_depth_dir += (depth_dir * 1000 - avg_depth_dir) >> 8;
 535         avg_mpcalls_dir += (mpcalls_dir * 1000 - avg_mpcalls_dir) >> 8;
 536         avg_lockcalls_dir += (lockcalls_dir * 1000 - avg_lockcalls_dir) >> 8;
 537 #endif
 538         mtx_unlock_spin_flags(&cc->cc_lock, MTX_QUIET);
 539         /*
 540          * swi_sched acquires the thread lock, so we don't want to call it
 541          * with cc_lock held; incorrect locking order.
 542          */
 543         if (!TAILQ_EMPTY(&cc->cc_expireq))
 544                 swi_sched(cc->cc_cookie, 0);
 545 }
 546
 547 static struct callout_cpu *
 548 callout_lock(struct callout *c)
 549 {
 550         struct callout_cpu *cc;
 551         int cpu;
 552
 553         for (;;) {
 554                 cpu = c->c_cpu;
 555 #ifdef SMP
 556                 if (cpu == CPUBLOCK) {
 557                         while (c->c_cpu == CPUBLOCK)
 558                                 cpu_spinwait();
 559                         continue;
 560                 }
 561 #endif
 562                 cc = CC_CPU(cpu);
 563                 CC_LOCK(cc);
 564                 if (cpu == c->c_cpu)
 565                         break;
 566                 CC_UNLOCK(cc);
 567         }
 568         return (cc);
 569 }
 570
 571 static void
 572 callout_cc_add(struct callout *c, struct callout_cpu *cc,
 573     sbintime_t sbt, sbintime_t precision, void (*func)(void *),
 574     void *arg, int cpu, int flags)
 575 {
 576         int bucket;
 577
 578         CC_LOCK_ASSERT(cc);
 579         if (sbt < cc->cc_lastscan)
 580                 sbt = cc->cc_lastscan;
 581         c->c_arg = arg;
 582         c->c_iflags |= CALLOUT_PENDING;
 583         c->c_iflags &= ~CALLOUT_PROCESSED;
 584         c->c_flags |= CALLOUT_ACTIVE;
 585         if (flags & C_DIRECT_EXEC)
 586                 c->c_iflags |= CALLOUT_DIRECT;
 587         c->c_func = func;
 588         c->c_time = sbt;
 589         c->c_precision = precision;
 590         bucket = callout_get_bucket(c->c_time);
 591         CTR3(KTR_CALLOUT, "precision set for %p: %d.%08x",
 592             c, (int)(c->c_precision >> 32),
 593             (u_int)(c->c_precision & 0xffffffff));
 594         LIST_INSERT_HEAD(&cc->cc_callwheel[bucket], c, c_links.le);
 595         if (cc->cc_bucket == bucket)
 596                 cc_exec_next(cc) = c;
 597 #ifndef NO_EVENTTIMERS
 598         /*
 599          * Inform the eventtimers(4) subsystem there's a new callout
 600          * that has been inserted, but only if really required.
 601          */
 602         if (SBT_MAX - c->c_time < c->c_precision)
 603                 c->c_precision = SBT_MAX - c->c_time;
 604         sbt = c->c_time + c->c_precision;
 605         if (sbt < cc->cc_firstevent) {
 606                 cc->cc_firstevent = sbt;
 607                 cpu_new_callout(cpu, sbt, c->c_time);
 608         }
 609 #endif
 610 }
 611
 612 static void
 613 softclock_call_cc(struct callout *c, struct callout_cpu *cc,
 614 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 615     int *mpcalls, int *lockcalls, int *gcalls,
 616 #endif
 617     int direct)
 618 {
 619         struct rm_priotracker tracker;
 620         callout_func_t *c_func, *drain;
 621         void *c_arg;
 622         struct lock_class *class;
 623         struct lock_object *c_lock;
 624         uintptr_t lock_status;
 625         int c_iflags;
 626 #ifdef SMP
 627         struct callout_cpu *new_cc;
 628         callout_func_t *new_func;
 629         void *new_arg;
 630         int flags, new_cpu;
 631         sbintime_t new_prec, new_time;
 632 #endif
 633 #if defined(DIAGNOSTIC) || defined(CALLOUT_PROFILING)
 634         sbintime_t sbt1, sbt2;
 635         struct timespec ts2;
 636         static sbintime_t maxdt = 2 * SBT_1MS;  /* 2 msec */
 637         static callout_func_t *lastfunc;
 638 #endif
 639
 640         KASSERT((c->c_iflags & CALLOUT_PENDING) == CALLOUT_PENDING,
 641             ("softclock_call_cc: pend %p %x", c, c->c_iflags));
 642         KASSERT((c->c_flags & CALLOUT_ACTIVE) == CALLOUT_ACTIVE,
 643             ("softclock_call_cc: act %p %x", c, c->c_flags));
 644         class = (c->c_lock != NULL) ? LOCK_CLASS(c->c_lock) : NULL;
 645         lock_status = 0;
 646         if (c->c_flags & CALLOUT_SHAREDLOCK) {
 647                 if (class == &lock_class_rm)
 648                         lock_status = (uintptr_t)&tracker;
 649                 else
 650                         lock_status = 1;
 651         }
 652         c_lock = c->c_lock;
 653         c_func = c->c_func;
 654         c_arg = c->c_arg;
 655         c_iflags = c->c_iflags;
 656         c->c_iflags &= ~CALLOUT_PENDING;
 657
 658         cc_exec_curr(cc, direct) = c;
 659         cc_exec_last_func(cc, direct) = c_func;
 660         cc_exec_last_arg(cc, direct) = c_arg;
 661         cc_exec_cancel(cc, direct) = false;
 662         cc_exec_drain(cc, direct) = NULL;
 663         CC_UNLOCK(cc);
 664         if (c_lock != NULL) {
 665                 class->lc_lock(c_lock, lock_status);
 666                 /*
 667                  * The callout may have been cancelled
 668                  * while we switched locks.
 669                  */
 670                 if (cc_exec_cancel(cc, direct)) {
 671                         class->lc_unlock(c_lock);
 672                         goto skip;
 673                 }
 674                 /* The callout cannot be stopped now. */
 675                 cc_exec_cancel(cc, direct) = true;
 676                 if (c_lock == &Giant.lock_object) {
 677 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 678                         (*gcalls)++;
 679 #endif
 680                         CTR3(KTR_CALLOUT, "callout giant %p func %p arg %p",
 681                             c, c_func, c_arg);
 682                 } else {
 683 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 684                         (*lockcalls)++;
 685 #endif
 686                         CTR3(KTR_CALLOUT, "callout lock %p func %p arg %p",
 687                             c, c_func, c_arg);
 688                 }
 689         } else {
 690 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 691                 (*mpcalls)++;
 692 #endif
 693                 CTR3(KTR_CALLOUT, "callout %p func %p arg %p",
 694                     c, c_func, c_arg);
 695         }
 696         KTR_STATE3(KTR_SCHED, "callout", cc->cc_ktr_event_name, "running",
 697             "func:%p", c_func, "arg:%p", c_arg, "direct:%d", direct);
 698 #if defined(DIAGNOSTIC) || defined(CALLOUT_PROFILING)
 699         sbt1 = sbinuptime();
 700 #endif
 701         THREAD_NO_SLEEPING();
 702         SDT_PROBE1(callout_execute, , , callout__start, c);
 703         c_func(c_arg);
 704         SDT_PROBE1(callout_execute, , , callout__end, c);
 705         THREAD_SLEEPING_OK();
 706 #if defined(DIAGNOSTIC) || defined(CALLOUT_PROFILING)
 707         sbt2 = sbinuptime();
 708         sbt2 -= sbt1;
 709         if (sbt2 > maxdt) {
 710                 if (lastfunc != c_func || sbt2 > maxdt * 2) {
 711                         ts2 = sbttots(sbt2);
 712                         printf(
 713                 "Expensive timeout(9) function: %p(%p) %jd.%09ld s\n",
 714                             c_func, c_arg, (intmax_t)ts2.tv_sec, ts2.tv_nsec);
 715                 }
 716                 maxdt = sbt2;
 717                 lastfunc = c_func;
 718         }
 719 #endif
 720         KTR_STATE0(KTR_SCHED, "callout", cc->cc_ktr_event_name, "idle");
 721         CTR1(KTR_CALLOUT, "callout %p finished", c);
 722         if ((c_iflags & CALLOUT_RETURNUNLOCKED) == 0)
 723                 class->lc_unlock(c_lock);
 724 skip:
 725         CC_LOCK(cc);
 726         KASSERT(cc_exec_curr(cc, direct) == c, ("mishandled cc_curr"));
 727         cc_exec_curr(cc, direct) = NULL;
 728         if (cc_exec_drain(cc, direct)) {
 729                 drain = cc_exec_drain(cc, direct);
 730                 cc_exec_drain(cc, direct) = NULL;
 731                 CC_UNLOCK(cc);
 732                 drain(c_arg);
 733                 CC_LOCK(cc);
 734         }
 735         if (cc_exec_waiting(cc, direct)) {
 736                 /*
 737                  * There is someone waiting for the
 738                  * callout to complete.
 739                  * If the callout was scheduled for
 740                  * migration just cancel it.
 741                  */
 742                 if (cc_cce_migrating(cc, direct)) {
 743                         cc_cce_cleanup(cc, direct);
 744
 745                         /*
 746                          * It should be assert here that the callout is not
 747                          * destroyed but that is not easy.
 748                          */
 749                         c->c_iflags &= ~CALLOUT_DFRMIGRATION;
 750                 }
 751                 cc_exec_waiting(cc, direct) = false;
 752                 CC_UNLOCK(cc);
 753                 wakeup(&cc_exec_waiting(cc, direct));
 754                 CC_LOCK(cc);
 755         } else if (cc_cce_migrating(cc, direct)) {
 756 #ifdef SMP
 757                 /*
 758                  * If the callout was scheduled for
 759                  * migration just perform it now.
 760                  */
 761                 new_cpu = cc_migration_cpu(cc, direct);
 762                 new_time = cc_migration_time(cc, direct);
 763                 new_prec = cc_migration_prec(cc, direct);
 764                 new_func = cc_migration_func(cc, direct);
 765                 new_arg = cc_migration_arg(cc, direct);
 766                 cc_cce_cleanup(cc, direct);
 767
 768                 /*
 769                  * It should be assert here that the callout is not destroyed
 770                  * but that is not easy.
 771                  *
 772                  * As first thing, handle deferred callout stops.
 773                  */
 774                 if (!callout_migrating(c)) {
 775                         CTR3(KTR_CALLOUT,
 776                              "deferred cancelled %p func %p arg %p",
 777                              c, new_func, new_arg);
 778                         return;
 779                 }
 780                 c->c_iflags &= ~CALLOUT_DFRMIGRATION;
 781
 782                 new_cc = callout_cpu_switch(c, cc, new_cpu);
 783                 flags = (direct) ? C_DIRECT_EXEC : 0;
 784                 callout_cc_add(c, new_cc, new_time, new_prec, new_func,
 785                     new_arg, new_cpu, flags);
 786                 CC_UNLOCK(new_cc);
 787                 CC_LOCK(cc);
 788 #else
 789                 panic("migration should not happen");
 790 #endif
 791         }
 792 }
 793
 794 /*
 795  * The callout mechanism is based on the work of Adam M. Costello and
 796  * George Varghese, published in a technical report entitled "Redesigning
 797  * the BSD Callout and Timer Facilities" and modified slightly for inclusion
 798  * in FreeBSD by Justin T. Gibbs.  The original work on the data structures
 799  * used in this implementation was published by G. Varghese and T. Lauck in
 800  * the paper "Hashed and Hierarchical Timing Wheels: Data Structures for
 801  * the Efficient Implementation of a Timer Facility" in the Proceedings of
 802  * the 11th ACM Annual Symposium on Operating Systems Principles,
 803  * Austin, Texas Nov 1987.
 804  */
 805
 806 /*
 807  * Software (low priority) clock interrupt.
 808  * Run periodic events from timeout queue.
 809  */
 810 void
 811 softclock(void *arg)
 812 {
 813         struct callout_cpu *cc;
 814         struct callout *c;
 815 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 816         int depth = 0, gcalls = 0, lockcalls = 0, mpcalls = 0;
 817 #endif
 818
 819         cc = (struct callout_cpu *)arg;
 820         CC_LOCK(cc);
 821         while ((c = TAILQ_FIRST(&cc->cc_expireq)) != NULL) {
 822                 TAILQ_REMOVE(&cc->cc_expireq, c, c_links.tqe);
 823                 softclock_call_cc(c, cc,
 824 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 825                     &mpcalls, &lockcalls, &gcalls,
 826 #endif
 827                     0);
 828 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 829                 ++depth;
 830 #endif
 831         }
 832 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 833         avg_depth += (depth * 1000 - avg_depth) >> 8;
 834         avg_mpcalls += (mpcalls * 1000 - avg_mpcalls) >> 8;
 835         avg_lockcalls += (lockcalls * 1000 - avg_lockcalls) >> 8;
 836         avg_gcalls += (gcalls * 1000 - avg_gcalls) >> 8;
 837 #endif
 838         CC_UNLOCK(cc);
 839 }
 840
 841 void
 842 callout_when(sbintime_t sbt, sbintime_t precision, int flags,
 843     sbintime_t *res, sbintime_t *prec_res)
 844 {
 845         sbintime_t to_sbt, to_pr;
 846
 847         if ((flags & (C_ABSOLUTE | C_PRECALC)) != 0) {
 848                 *res = sbt;
 849                 *prec_res = precision;
 850                 return;
 851         }
 852         if ((flags & C_HARDCLOCK) != 0 && sbt < tick_sbt)
 853                 sbt = tick_sbt;
 854         if ((flags & C_HARDCLOCK) != 0 ||
 855 #ifdef NO_EVENTTIMERS
 856             sbt >= sbt_timethreshold) {
 857                 to_sbt = getsbinuptime();
 858
 859                 /* Add safety belt for the case of hz > 1000. */
 860                 to_sbt += tc_tick_sbt - tick_sbt;
 861 #else
 862             sbt >= sbt_tickthreshold) {
 863                 /*
 864                  * Obtain the time of the last hardclock() call on
 865                  * this CPU directly from the kern_clocksource.c.
 866                  * This value is per-CPU, but it is equal for all
 867                  * active ones.
 868                  */
 869 #ifdef __LP64__
 870                 to_sbt = DPCPU_GET(hardclocktime);
 871 #else
 872                 spinlock_enter();
 873                 to_sbt = DPCPU_GET(hardclocktime);
 874                 spinlock_exit();
 875 #endif
 876 #endif
 877                 if (cold && to_sbt == 0)
 878                         to_sbt = sbinuptime();
 879                 if ((flags & C_HARDCLOCK) == 0)
 880                         to_sbt += tick_sbt;
 881         } else
 882                 to_sbt = sbinuptime();
 883         if (SBT_MAX - to_sbt < sbt)
 884                 to_sbt = SBT_MAX;
 885         else
 886                 to_sbt += sbt;
 887         *res = to_sbt;
 888         to_pr = ((C_PRELGET(flags) < 0) ? sbt >> tc_precexp :
 889             sbt >> C_PRELGET(flags));
 890         *prec_res = to_pr > precision ? to_pr : precision;
 891 }
 892
 893 /*
 894  * New interface; clients allocate their own callout structures.
 895  *
 896  * callout_reset() - establish or change a timeout
 897  * callout_stop() - disestablish a timeout
 898  * callout_init() - initialize a callout structure so that it can
 899  *      safely be passed to callout_reset() and callout_stop()
 900  *
 901  * <sys/callout.h> defines three convenience macros:
 902  *
 903  * callout_active() - returns truth if callout has not been stopped,
 904  *      drained, or deactivated since the last time the callout was
 905  *      reset.
 906  * callout_pending() - returns truth if callout is still waiting for timeout
 907  * callout_deactivate() - marks the callout as having been serviced
 908  */
 909 int
 910 callout_reset_sbt_on(struct callout *c, sbintime_t sbt, sbintime_t prec,
 911     callout_func_t *ftn, void *arg, int cpu, int flags)
 912 {
 913         sbintime_t to_sbt, precision;
 914         struct callout_cpu *cc;
 915         int cancelled, direct;
 916         int ignore_cpu=0;
 917
 918         cancelled = 0;
 919         if (cpu == -1) {
 920                 ignore_cpu = 1;
 921         } else if ((cpu >= MAXCPU) ||
 922                    ((CC_CPU(cpu))->cc_inited == 0)) {
 923                 /* Invalid CPU spec */
 924                 panic("Invalid CPU in callout %d", cpu);
 925         }
 926         callout_when(sbt, prec, flags, &to_sbt, &precision);
 927
 928         /*
 929          * This flag used to be added by callout_cc_add, but the
 930          * first time you call this we could end up with the
 931          * wrong direct flag if we don't do it before we add.
 932          */
 933         if (flags & C_DIRECT_EXEC) {
 934                 direct = 1;
 935         } else {
 936                 direct = 0;
 937         }
 938         KASSERT(!direct || c->c_lock == NULL,
 939             ("%s: direct callout %p has lock", __func__, c));
 940         cc = callout_lock(c);
 941         /*
 942          * Don't allow migration if the user does not care.
 943          */
 944         if (ignore_cpu) {
 945                 cpu = c->c_cpu;
 946         }
 947
 948         if (cc_exec_curr(cc, direct) == c) {
 949                 /*
 950                  * We're being asked to reschedule a callout which is
 951                  * currently in progress.  If there is a lock then we
 952                  * can cancel the callout if it has not really started.
 953                  */
 954                 if (c->c_lock != NULL && !cc_exec_cancel(cc, direct))
 955                         cancelled = cc_exec_cancel(cc, direct) = true;
 956                 if (cc_exec_waiting(cc, direct) || cc_exec_drain(cc, direct)) {
 957                         /*
 958                          * Someone has called callout_drain to kill this
 959                          * callout.  Don't reschedule.
 960                          */
 961                         CTR4(KTR_CALLOUT, "%s %p func %p arg %p",
 962                             cancelled ? "cancelled" : "failed to cancel",
 963                             c, c->c_func, c->c_arg);
 964                         CC_UNLOCK(cc);
 965                         return (cancelled);
 966                 }
 967 #ifdef SMP
 968                 if (callout_migrating(c)) {
 969                         /*
 970                          * This only occurs when a second callout_reset_sbt_on
 971                          * is made after a previous one moved it into
 972                          * deferred migration (below). Note we do *not* change
 973                          * the prev_cpu even though the previous target may
 974                          * be different.
 975                          */
 976                         cc_migration_cpu(cc, direct) = cpu;
 977                         cc_migration_time(cc, direct) = to_sbt;
 978                         cc_migration_prec(cc, direct) = precision;
 979                         cc_migration_func(cc, direct) = ftn;
 980                         cc_migration_arg(cc, direct) = arg;
 981                         cancelled = 1;
 982                         CC_UNLOCK(cc);
 983                         return (cancelled);
 984                 }
 985 #endif
 986         }
 987         if (c->c_iflags & CALLOUT_PENDING) {
 988                 if ((c->c_iflags & CALLOUT_PROCESSED) == 0) {
 989                         if (cc_exec_next(cc) == c)
 990                                 cc_exec_next(cc) = LIST_NEXT(c, c_links.le);
 991                         LIST_REMOVE(c, c_links.le);
 992                 } else {
 993                         TAILQ_REMOVE(&cc->cc_expireq, c, c_links.tqe);
 994                 }
 995                 cancelled = 1;
 996                 c->c_iflags &= ~ CALLOUT_PENDING;
 997                 c->c_flags &= ~ CALLOUT_ACTIVE;
 998         }
 999
1000 #ifdef SMP
1001         /*
1002          * If the callout must migrate try to perform it immediately.
1003          * If the callout is currently running, just defer the migration
1004          * to a more appropriate moment.
1005          */
1006         if (c->c_cpu != cpu) {
1007                 if (cc_exec_curr(cc, direct) == c) {
1008                         /*
1009                          * Pending will have been removed since we are
1010                          * actually executing the callout on another
1011                          * CPU. That callout should be waiting on the
1012                          * lock the caller holds. If we set both
1013                          * active/and/pending after we return and the
1014                          * lock on the executing callout proceeds, it
1015                          * will then see pending is true and return.
1016                          * At the return from the actual callout execution
1017                          * the migration will occur in softclock_call_cc
1018                          * and this new callout will be placed on the
1019                          * new CPU via a call to callout_cpu_switch() which
1020                          * will get the lock on the right CPU followed
1021                          * by a call callout_cc_add() which will add it there.
1022                          * (see above in softclock_call_cc()).
1023                          */
1024                         cc_migration_cpu(cc, direct) = cpu;
1025                         cc_migration_time(cc, direct) = to_sbt;
1026                         cc_migration_prec(cc, direct) = precision;
1027                         cc_migration_func(cc, direct) = ftn;
1028                         cc_migration_arg(cc, direct) = arg;
1029                         c->c_iflags |= (CALLOUT_DFRMIGRATION | CALLOUT_PENDING);
1030                         c->c_flags |= CALLOUT_ACTIVE;
1031                         CTR6(KTR_CALLOUT,
1032                     "migration of %p func %p arg %p in %d.%08x to %u deferred",
1033                             c, c->c_func, c->c_arg, (int)(to_sbt >> 32),
1034                             (u_int)(to_sbt & 0xffffffff), cpu);
1035                         CC_UNLOCK(cc);
1036                         return (cancelled);
1037                 }
1038                 cc = callout_cpu_switch(c, cc, cpu);
1039         }
1040 #endif
1041
1042         callout_cc_add(c, cc, to_sbt, precision, ftn, arg, cpu, flags);
1043         CTR6(KTR_CALLOUT, "%sscheduled %p func %p arg %p in %d.%08x",
1044             cancelled ? "re" : "", c, c->c_func, c->c_arg, (int)(to_sbt >> 32),
1045             (u_int)(to_sbt & 0xffffffff));
1046         CC_UNLOCK(cc);
1047
1048         return (cancelled);
1049 }
1050
1051 /*
1052  * Common idioms that can be optimized in the future.
1053  */
1054 int
1055 callout_schedule_on(struct callout *c, int to_ticks, int cpu)
1056 {
1057         return callout_reset_on(c, to_ticks, c->c_func, c->c_arg, cpu);
1058 }
1059
1060 int
1061 callout_schedule(struct callout *c, int to_ticks)
1062 {
1063         return callout_reset_on(c, to_ticks, c->c_func, c->c_arg, c->c_cpu);
1064 }
1065
1066 int
1067 _callout_stop_safe(struct callout *c, int flags, callout_func_t *drain)
1068 {
1069         struct callout_cpu *cc, *old_cc;
1070         struct lock_class *class;
1071         int direct, sq_locked, use_lock;
1072         int cancelled, not_on_a_list;
1073
1074         if ((flags & CS_DRAIN) != 0)
1075                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, c->c_lock,
1076                     "calling %s", __func__);
1077
1078         /*
1079          * Some old subsystems don't hold Giant while running a callout_stop(),
1080          * so just discard this check for the moment.
1081          */
1082         if ((flags & CS_DRAIN) == 0 && c->c_lock != NULL) {
1083                 if (c->c_lock == &Giant.lock_object)
1084                         use_lock = mtx_owned(&Giant);
1085                 else {
1086                         use_lock = 1;
1087                         class = LOCK_CLASS(c->c_lock);
1088                         class->lc_assert(c->c_lock, LA_XLOCKED);
1089                 }
1090         } else
1091                 use_lock = 0;
1092         if (c->c_iflags & CALLOUT_DIRECT) {
1093                 direct = 1;
1094         } else {
1095                 direct = 0;
1096         }
1097         sq_locked = 0;
1098         old_cc = NULL;
1099 again:
1100         cc = callout_lock(c);
1101
1102         if ((c->c_iflags & (CALLOUT_DFRMIGRATION | CALLOUT_PENDING)) ==
1103             (CALLOUT_DFRMIGRATION | CALLOUT_PENDING) &&
1104             ((c->c_flags & CALLOUT_ACTIVE) == CALLOUT_ACTIVE)) {
1105                 /*
1106                  * Special case where this slipped in while we
1107                  * were migrating *as* the callout is about to
1108                  * execute. The caller probably holds the lock
1109                  * the callout wants.
1110                  *
1111                  * Get rid of the migration first. Then set
1112                  * the flag that tells this code *not* to
1113                  * try to remove it from any lists (its not
1114                  * on one yet). When the callout wheel runs,
1115                  * it will ignore this callout.
1116                  */
1117                 c->c_iflags &= ~CALLOUT_PENDING;
1118                 c->c_flags &= ~CALLOUT_ACTIVE;
1119                 not_on_a_list = 1;
1120         } else {
1121                 not_on_a_list = 0;
1122         }
1123
1124         /*
1125          * If the callout was migrating while the callout cpu lock was
1126          * dropped,  just drop the sleepqueue lock and check the states
1127          * again.
1128          */
1129         if (sq_locked != 0 && cc != old_cc) {
1130 #ifdef SMP
1131                 CC_UNLOCK(cc);
1132                 sleepq_release(&cc_exec_waiting(old_cc, direct));
1133                 sq_locked = 0;
1134                 old_cc = NULL;
1135                 goto again;
1136 #else
1137                 panic("migration should not happen");
1138 #endif
1139         }
1140
1141         /*
1142          * If the callout is running, try to stop it or drain it.
1143          */
1144         if (cc_exec_curr(cc, direct) == c) {
1145                 /*
1146                  * Succeed we to stop it or not, we must clear the
1147                  * active flag - this is what API users expect.  If we're
1148                  * draining and the callout is currently executing, first wait
1149                  * until it finishes.
1150                  */
1151                 if ((flags & CS_DRAIN) == 0)
1152                         c->c_flags &= ~CALLOUT_ACTIVE;
1153
1154                 if ((flags & CS_DRAIN) != 0) {
1155                         /*
1156                          * The current callout is running (or just
1157                          * about to run) and blocking is allowed, so
1158                          * just wait for the current invocation to
1159                          * finish.
1160                          */
1161                         while (cc_exec_curr(cc, direct) == c) {
1162                                 /*
1163                                  * Use direct calls to sleepqueue interface
1164                                  * instead of cv/msleep in order to avoid
1165                                  * a LOR between cc_lock and sleepqueue
1166                                  * chain spinlocks.  This piece of code
1167                                  * emulates a msleep_spin() call actually.
1168                                  *
1169                                  * If we already have the sleepqueue chain
1170                                  * locked, then we can safely block.  If we
1171                                  * don't already have it locked, however,
1172                                  * we have to drop the cc_lock to lock
1173                                  * it.  This opens several races, so we
1174                                  * restart at the beginning once we have
1175                                  * both locks.  If nothing has changed, then
1176                                  * we will end up back here with sq_locked
1177                                  * set.
1178                                  */
1179                                 if (!sq_locked) {
1180                                         CC_UNLOCK(cc);
1181                                         sleepq_lock(
1182                                             &cc_exec_waiting(cc, direct));
1183                                         sq_locked = 1;
1184                                         old_cc = cc;
1185                                         goto again;
1186                                 }
1187
1188                                 /*
1189                                  * Migration could be cancelled here, but
1190                                  * as long as it is still not sure when it
1191                                  * will be packed up, just let softclock()
1192                                  * take care of it.
1193                                  */
1194                                 cc_exec_waiting(cc, direct) = true;
1195                                 DROP_GIANT();
1196                                 CC_UNLOCK(cc);
1197                                 sleepq_add(
1198                                     &cc_exec_waiting(cc, direct),
1199                                     &cc->cc_lock.lock_object, "codrain",
1200                                     SLEEPQ_SLEEP, 0);
1201                                 sleepq_wait(
1202                                     &cc_exec_waiting(cc, direct),
1203                                              0);
1204                                 sq_locked = 0;
1205                                 old_cc = NULL;
1206
1207                                 /* Reacquire locks previously released. */
1208                                 PICKUP_GIANT();
1209                                 CC_LOCK(cc);
1210                         }
1211                         c->c_flags &= ~CALLOUT_ACTIVE;
1212                 } else if (use_lock &&
1213                            !cc_exec_cancel(cc, direct) && (drain == NULL)) {
1214
1215                         /*
1216                          * The current callout is waiting for its
1217                          * lock which we hold.  Cancel the callout
1218                          * and return.  After our caller drops the
1219                          * lock, the callout will be skipped in
1220                          * softclock(). This *only* works with a
1221                          * callout_stop() *not* callout_drain() or
1222                          * callout_async_drain().
1223                          */
1224                         cc_exec_cancel(cc, direct) = true;
1225                         CTR3(KTR_CALLOUT, "cancelled %p func %p arg %p",
1226                             c, c->c_func, c->c_arg);
1227                         KASSERT(!cc_cce_migrating(cc, direct),
1228                             ("callout wrongly scheduled for migration"));
1229                         if (callout_migrating(c)) {
1230                                 c->c_iflags &= ~CALLOUT_DFRMIGRATION;
1231 #ifdef SMP
1232                                 cc_migration_cpu(cc, direct) = CPUBLOCK;
1233                                 cc_migration_time(cc, direct) = 0;
1234                                 cc_migration_prec(cc, direct) = 0;
1235                                 cc_migration_func(cc, direct) = NULL;
1236                                 cc_migration_arg(cc, direct) = NULL;
1237 #endif
1238                         }
1239                         CC_UNLOCK(cc);
1240                         KASSERT(!sq_locked, ("sleepqueue chain locked"));
1241                         return (1);
1242                 } else if (callout_migrating(c)) {
1243                         /*
1244                          * The callout is currently being serviced
1245                          * and the "next" callout is scheduled at
1246                          * its completion with a migration. We remove
1247                          * the migration flag so it *won't* get rescheduled,
1248                          * but we can't stop the one thats running so
1249                          * we return 0.
1250                          */
1251                         c->c_iflags &= ~CALLOUT_DFRMIGRATION;
1252 #ifdef SMP
1253                         /*
1254                          * We can't call cc_cce_cleanup here since
1255                          * if we do it will remove .ce_curr and
1256                          * its still running. This will prevent a
1257                          * reschedule of the callout when the
1258                          * execution completes.
1259                          */
1260                         cc_migration_cpu(cc, direct) = CPUBLOCK;
1261                         cc_migration_time(cc, direct) = 0;
1262                         cc_migration_prec(cc, direct) = 0;
1263                         cc_migration_func(cc, direct) = NULL;
1264                         cc_migration_arg(cc, direct) = NULL;
1265 #endif
1266                         CTR3(KTR_CALLOUT, "postponing stop %p func %p arg %p",
1267                             c, c->c_func, c->c_arg);
1268                         if (drain) {
1269                                 cc_exec_drain(cc, direct) = drain;
1270                         }
1271                         CC_UNLOCK(cc);
1272                         return ((flags & CS_EXECUTING) != 0);
1273                 }
1274                 CTR3(KTR_CALLOUT, "failed to stop %p func %p arg %p",
1275                     c, c->c_func, c->c_arg);
1276                 if (drain) {
1277                         cc_exec_drain(cc, direct) = drain;
1278                 }
1279                 KASSERT(!sq_locked, ("sleepqueue chain still locked"));
1280                 cancelled = ((flags & CS_EXECUTING) != 0);
1281         } else
1282                 cancelled = 1;
1283
1284         if (sq_locked)
1285                 sleepq_release(&cc_exec_waiting(cc, direct));
1286
1287         if ((c->c_iflags & CALLOUT_PENDING) == 0) {
1288                 CTR3(KTR_CALLOUT, "failed to stop %p func %p arg %p",
1289                     c, c->c_func, c->c_arg);
1290                 /*
1291                  * For not scheduled and not executing callout return
1292                  * negative value.
1293                  */
1294                 if (cc_exec_curr(cc, direct) != c)
1295                         cancelled = -1;
1296                 CC_UNLOCK(cc);
1297                 return (cancelled);
1298         }
1299
1300         c->c_iflags &= ~CALLOUT_PENDING;
1301         c->c_flags &= ~CALLOUT_ACTIVE;
1302
1303         CTR3(KTR_CALLOUT, "cancelled %p func %p arg %p",
1304             c, c->c_func, c->c_arg);
1305         if (not_on_a_list == 0) {
1306                 if ((c->c_iflags & CALLOUT_PROCESSED) == 0) {
1307                         if (cc_exec_next(cc) == c)
1308                                 cc_exec_next(cc) = LIST_NEXT(c, c_links.le);
1309                         LIST_REMOVE(c, c_links.le);
1310                 } else {
1311                         TAILQ_REMOVE(&cc->cc_expireq, c, c_links.tqe);
1312                 }
1313         }
1314         CC_UNLOCK(cc);
1315         return (cancelled);
1316 }
1317
1318 void
1319 callout_init(struct callout *c, int mpsafe)
1320 {
1321         bzero(c, sizeof *c);
1322         if (mpsafe) {
1323                 c->c_lock = NULL;
1324                 c->c_iflags = CALLOUT_RETURNUNLOCKED;
1325         } else {
1326                 c->c_lock = &Giant.lock_object;
1327                 c->c_iflags = 0;
1328         }
1329         c->c_cpu = cc_default_cpu;
1330 }
1331
1332 void
1333 _callout_init_lock(struct callout *c, struct lock_object *lock, int flags)
1334 {
1335         bzero(c, sizeof *c);
1336         c->c_lock = lock;
1337         KASSERT((flags & ~(CALLOUT_RETURNUNLOCKED | CALLOUT_SHAREDLOCK)) == 0,
1338             ("callout_init_lock: bad flags %d", flags));
1339         KASSERT(lock != NULL || (flags & CALLOUT_RETURNUNLOCKED) == 0,
1340             ("callout_init_lock: CALLOUT_RETURNUNLOCKED with no lock"));
1341         KASSERT(lock == NULL || !(LOCK_CLASS(lock)->lc_flags &
1342             (LC_SPINLOCK | LC_SLEEPABLE)), ("%s: invalid lock class",
1343             __func__));
1344         c->c_iflags = flags & (CALLOUT_RETURNUNLOCKED | CALLOUT_SHAREDLOCK);
1345         c->c_cpu = cc_default_cpu;
1346 }
1347
1348 #ifdef APM_FIXUP_CALLTODO
1349 /*
1350  * Adjust the kernel calltodo timeout list.  This routine is used after
1351  * an APM resume to recalculate the calltodo timer list values with the
1352  * number of hz's we have been sleeping.  The next hardclock() will detect
1353  * that there are fired timers and run softclock() to execute them.
1354  *
1355  * Please note, I have not done an exhaustive analysis of what code this
1356  * might break.  I am motivated to have my select()'s and alarm()'s that
1357  * have expired during suspend firing upon resume so that the applications
1358  * which set the timer can do the maintanence the timer was for as close
1359  * as possible to the originally intended time.  Testing this code for a
1360  * week showed that resuming from a suspend resulted in 22 to 25 timers
1361  * firing, which seemed independent on whether the suspend was 2 hours or
1362  * 2 days.  Your milage may vary.   - Ken Key <key@cs.utk.edu>
1363  */
1364 void
1365 adjust_timeout_calltodo(struct timeval *time_change)
1366 {
1367         struct callout *p;
1368         unsigned long delta_ticks;
1369
1370         /*
1371          * How many ticks were we asleep?
1372          * (stolen from tvtohz()).
1373          */
1374
1375         /* Don't do anything */
1376         if (time_change->tv_sec < 0)
1377                 return;
1378         else if (time_change->tv_sec <= LONG_MAX / 1000000)
1379                 delta_ticks = howmany(time_change->tv_sec * 1000000 +
1380                     time_change->tv_usec, tick) + 1;
1381         else if (time_change->tv_sec <= LONG_MAX / hz)
1382                 delta_ticks = time_change->tv_sec * hz +
1383                     howmany(time_change->tv_usec, tick) + 1;
1384         else
1385                 delta_ticks = LONG_MAX;
1386
1387         if (delta_ticks > INT_MAX)
1388                 delta_ticks = INT_MAX;
1389
1390         /*
1391          * Now rip through the timer calltodo list looking for timers
1392          * to expire.
1393          */
1394
1395         /* don't collide with softclock() */
1396         CC_LOCK(cc);
1397         for (p = calltodo.c_next; p != NULL; p = p->c_next) {
1398                 p->c_time -= delta_ticks;
1399
1400                 /* Break if the timer had more time on it than delta_ticks */
1401                 if (p->c_time > 0)
1402                         break;
1403
1404                 /* take back the ticks the timer didn't use (p->c_time <= 0) */
1405                 delta_ticks = -p->c_time;
1406         }
1407         CC_UNLOCK(cc);
1408
1409         return;
1410 }
1411 #endif /* APM_FIXUP_CALLTODO */
1412
1413 static int
1414 flssbt(sbintime_t sbt)
1415 {
1416
1417         sbt += (uint64_t)sbt >> 1;
1418         if (sizeof(long) >= sizeof(sbintime_t))
1419                 return (flsl(sbt));
1420         if (sbt >= SBT_1S)
1421                 return (flsl(((uint64_t)sbt) >> 32) + 32);
1422         return (flsl(sbt));
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Dump immediate statistic snapshot of the scheduled callouts.
1427  */
1428 static int
1429 sysctl_kern_callout_stat(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1430 {
1431         struct callout *tmp;
1432         struct callout_cpu *cc;
1433         struct callout_list *sc;
1434         sbintime_t maxpr, maxt, medpr, medt, now, spr, st, t;
1435         int ct[64], cpr[64], ccpbk[32];
1436         int error, val, i, count, tcum, pcum, maxc, c, medc;
1437         int cpu;
1438
1439         val = 0;
1440         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1441         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1442                 return (error);
1443         count = maxc = 0;
1444         st = spr = maxt = maxpr = 0;
1445         bzero(ccpbk, sizeof(ccpbk));
1446         bzero(ct, sizeof(ct));
1447         bzero(cpr, sizeof(cpr));
1448         now = sbinuptime();
1449         CPU_FOREACH(cpu) {
1450                 cc = CC_CPU(cpu);
1451                 CC_LOCK(cc);
1452                 for (i = 0; i < callwheelsize; i++) {
1453                         sc = &cc->cc_callwheel[i];
1454                         c = 0;
1455                         LIST_FOREACH(tmp, sc, c_links.le) {
1456                                 c++;
1457                                 t = tmp->c_time - now;
1458                                 if (t < 0)
1459                                         t = 0;
1460                                 st += t / SBT_1US;
1461                                 spr += tmp->c_precision / SBT_1US;
1462                                 if (t > maxt)
1463                                         maxt = t;
1464                                 if (tmp->c_precision > maxpr)
1465                                         maxpr = tmp->c_precision;
1466                                 ct[flssbt(t)]++;
1467                                 cpr[flssbt(tmp->c_precision)]++;
1468                         }
1469                         if (c > maxc)
1470                                 maxc = c;
1471                         ccpbk[fls(c + c / 2)]++;
1472                         count += c;
1473                 }
1474                 CC_UNLOCK(cc);
1475         }
1476
1477         for (i = 0, tcum = 0; i < 64 && tcum < count / 2; i++)
1478                 tcum += ct[i];
1479         medt = (i >= 2) ? (((sbintime_t)1) << (i - 2)) : 0;
1480         for (i = 0, pcum = 0; i < 64 && pcum < count / 2; i++)
1481                 pcum += cpr[i];
1482         medpr = (i >= 2) ? (((sbintime_t)1) << (i - 2)) : 0;
1483         for (i = 0, c = 0; i < 32 && c < count / 2; i++)
1484                 c += ccpbk[i];
1485         medc = (i >= 2) ? (1 << (i - 2)) : 0;
1486
1487         printf("Scheduled callouts statistic snapshot:\n");
1488         printf("  Callouts: %6d  Buckets: %6d*%-3d  Bucket size: 0.%06ds\n",
1489             count, callwheelsize, mp_ncpus, 1000000 >> CC_HASH_SHIFT);
1490         printf("  C/Bk: med %5d         avg %6d.%06jd  max %6d\n",
1491             medc,
1492             count / callwheelsize / mp_ncpus,
1493             (uint64_t)count * 1000000 / callwheelsize / mp_ncpus % 1000000,
1494             maxc);
1495         printf("  Time: med %5jd.%06jds avg %6jd.%06jds max %6jd.%06jds\n",
1496             medt / SBT_1S, (medt & 0xffffffff) * 1000000 >> 32,
1497             (st / count) / 1000000, (st / count) % 1000000,
1498             maxt / SBT_1S, (maxt & 0xffffffff) * 1000000 >> 32);
1499         printf("  Prec: med %5jd.%06jds avg %6jd.%06jds max %6jd.%06jds\n",
1500             medpr / SBT_1S, (medpr & 0xffffffff) * 1000000 >> 32,
1501             (spr / count) / 1000000, (spr / count) % 1000000,
1502             maxpr / SBT_1S, (maxpr & 0xffffffff) * 1000000 >> 32);
1503         printf("  Distribution:       \tbuckets\t   time\t   tcum\t"
1504             "   prec\t   pcum\n");
1505         for (i = 0, tcum = pcum = 0; i < 64; i++) {
1506                 if (ct[i] == 0 && cpr[i] == 0)
1507                         continue;
1508                 t = (i != 0) ? (((sbintime_t)1) << (i - 1)) : 0;
1509                 tcum += ct[i];
1510                 pcum += cpr[i];
1511                 printf("  %10jd.%06jds\t 2**%d\t%7d\t%7d\t%7d\t%7d\n",
1512                     t / SBT_1S, (t & 0xffffffff) * 1000000 >> 32,
1513                     i - 1 - (32 - CC_HASH_SHIFT),
1514                     ct[i], tcum, cpr[i], pcum);
1515         }
1516         return (error);
1517 }
1518 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, callout_stat,
1519     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE,
1520     0, 0, sysctl_kern_callout_stat, "I",
1521     "Dump immediate statistic snapshot of the scheduled callouts");
1522
1523 #ifdef DDB
1524 static void
1525 _show_callout(struct callout *c)
1526 {
1527
1528         db_printf("callout %p\n", c);
1529 #define C_DB_PRINTF(f, e)       db_printf("   %s = " f "\n", #e, c->e);
1530         db_printf("   &c_links = %p\n", &(c->c_links));
1531         C_DB_PRINTF("%" PRId64, c_time);
1532         C_DB_PRINTF("%" PRId64, c_precision);
1533         C_DB_PRINTF("%p",       c_arg);
1534         C_DB_PRINTF("%p",       c_func);
1535         C_DB_PRINTF("%p",       c_lock);
1536         C_DB_PRINTF("%#x",      c_flags);
1537         C_DB_PRINTF("%#x",      c_iflags);
1538         C_DB_PRINTF("%d",       c_cpu);
1539 #undef  C_DB_PRINTF
1540 }
1541
1542 DB_SHOW_COMMAND(callout, db_show_callout)
1543 {
1544
1545         if (!have_addr) {
1546                 db_printf("usage: show callout <struct callout *>\n");
1547                 return;
1548         }
1549
1550         _show_callout((struct callout *)addr);
1551 }
1552
1553 static void
1554 _show_last_callout(int cpu, int direct, const char *dirstr)
1555 {
1556         struct callout_cpu *cc;
1557         void *func, *arg;
1558
1559         cc = CC_CPU(cpu);
1560         func = cc_exec_last_func(cc, direct);
1561         arg = cc_exec_last_arg(cc, direct);
1562         db_printf("cpu %d last%s callout function: %p ", cpu, dirstr, func);
1563         db_printsym((db_expr_t)func, DB_STGY_ANY);
1564         db_printf("\ncpu %d last%s callout argument: %p\n", cpu, dirstr, arg);
1565 }
1566
1567 DB_SHOW_COMMAND(callout_last, db_show_callout_last)
1568 {
1569         int cpu, last;
1570
1571         if (have_addr) {
1572                 if (addr < 0 || addr > mp_maxid || CPU_ABSENT(addr)) {
1573                         db_printf("no such cpu: %d\n", (int)addr);
1574                         return;
1575                 }
1576                 cpu = last = addr;
1577         } else {
1578                 cpu = 0;
1579                 last = mp_maxid;
1580         }
1581
1582         while (cpu <= last) {
1583                 if (!CPU_ABSENT(cpu)) {
1584                         _show_last_callout(cpu, 0, "");
1585                         _show_last_callout(cpu, 1, " direct");
1586                 }
1587                 cpu++;
1588         }
1589 }
1590 #endif /* DDB */