sys/kern/kern_timeout.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
   8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  *      From: @(#)kern_clock.c  8.5 (Berkeley) 1/21/94
  35  */
  36
  37 #include <sys/cdefs.h>
  38 __FBSDID("$FreeBSD$");
  39
  40 #include "opt_callout_profiling.h"
  41 #if defined(__arm__)
  42 #include "opt_timer.h"
  43 #endif
  44 #include "opt_rss.h"
  45
  46 #include <sys/param.h>
  47 #include <sys/systm.h>
  48 #include <sys/bus.h>
  49 #include <sys/callout.h>
  50 #include <sys/file.h>
  51 #include <sys/interrupt.h>
  52 #include <sys/kernel.h>
  53 #include <sys/ktr.h>
  54 #include <sys/lock.h>
  55 #include <sys/malloc.h>
  56 #include <sys/mutex.h>
  57 #include <sys/proc.h>
  58 #include <sys/sdt.h>
  59 #include <sys/sleepqueue.h>
  60 #include <sys/sysctl.h>
  61 #include <sys/smp.h>
  62
  63 #ifdef SMP
  64 #include <machine/cpu.h>
  65 #endif
  66
  67 #ifndef NO_EVENTTIMERS
  68 DPCPU_DECLARE(sbintime_t, hardclocktime);
  69 #endif
  70
  71 SDT_PROVIDER_DEFINE(callout_execute);
  72 SDT_PROBE_DEFINE1(callout_execute, kernel, , callout__start,
  73     "struct callout *");
  74 SDT_PROBE_DEFINE1(callout_execute, kernel, , callout__end,
  75     "struct callout *");
  76
  77 #ifdef CALLOUT_PROFILING
  78 static int avg_depth;
  79 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_depth, CTLFLAG_RD, &avg_depth, 0,
  80     "Average number of items examined per softclock call. Units = 1/1000");
  81 static int avg_gcalls;
  82 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_gcalls, CTLFLAG_RD, &avg_gcalls, 0,
  83     "Average number of Giant callouts made per softclock call. Units = 1/1000");
  84 static int avg_lockcalls;
  85 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_lockcalls, CTLFLAG_RD, &avg_lockcalls, 0,
  86     "Average number of lock callouts made per softclock call. Units = 1/1000");
  87 static int avg_mpcalls;
  88 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_mpcalls, CTLFLAG_RD, &avg_mpcalls, 0,
  89     "Average number of MP callouts made per softclock call. Units = 1/1000");
  90 static int avg_depth_dir;
  91 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_depth_dir, CTLFLAG_RD, &avg_depth_dir, 0,
  92     "Average number of direct callouts examined per callout_process call. "
  93     "Units = 1/1000");
  94 static int avg_lockcalls_dir;
  95 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_lockcalls_dir, CTLFLAG_RD,
  96     &avg_lockcalls_dir, 0, "Average number of lock direct callouts made per "
  97     "callout_process call. Units = 1/1000");
  98 static int avg_mpcalls_dir;
  99 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_mpcalls_dir, CTLFLAG_RD, &avg_mpcalls_dir,
 100     0, "Average number of MP direct callouts made per callout_process call. "
 101     "Units = 1/1000");
 102 #endif
 103
 104 static int ncallout;
 105 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ncallout, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &ncallout, 0,
 106     "Number of entries in callwheel and size of timeout() preallocation");
 107
 108 #ifdef  RSS
 109 static int pin_default_swi = 1;
 110 static int pin_pcpu_swi = 1;
 111 #else
 112 static int pin_default_swi = 0;
 113 static int pin_pcpu_swi = 0;
 114 #endif
 115
 116 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, pin_default_swi, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &pin_default_swi,
 117     0, "Pin the default (non-per-cpu) swi (shared with PCPU 0 swi)");
 118 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, pin_pcpu_swi, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &pin_pcpu_swi,
 119     0, "Pin the per-CPU swis (except PCPU 0, which is also default");
 120
 121 /*
 122  * TODO:
 123  *      allocate more timeout table slots when table overflows.
 124  */
 125 u_int callwheelsize, callwheelmask;
 126
 127 /*
 128  * The callout cpu exec entities represent informations necessary for
 129  * describing the state of callouts currently running on the CPU and the ones
 130  * necessary for migrating callouts to the new callout cpu. In particular,
 131  * the first entry of the array cc_exec_entity holds informations for callout
 132  * running in SWI thread context, while the second one holds informations
 133  * for callout running directly from hardware interrupt context.
 134  * The cached informations are very important for deferring migration when
 135  * the migrating callout is already running.
 136  */
 137 struct cc_exec {
 138         struct callout          *cc_curr;
 139 #ifdef SMP
 140         void                    (*ce_migration_func)(void *);
 141         void                    *ce_migration_arg;
 142         int                     ce_migration_cpu;
 143         sbintime_t              ce_migration_time;
 144         sbintime_t              ce_migration_prec;
 145 #endif
 146         bool                    cc_cancel;
 147         bool                    cc_waiting;
 148 };
 149
 150 /*
 151  * There is one struct callout_cpu per cpu, holding all relevant
 152  * state for the callout processing thread on the individual CPU.
 153  */
 154 struct callout_cpu {
 155         struct mtx_padalign     cc_lock;
 156         struct cc_exec          cc_exec_entity[2];
 157         struct callout          *cc_next;
 158         struct callout          *cc_callout;
 159         struct callout_list     *cc_callwheel;
 160         struct callout_tailq    cc_expireq;
 161         struct callout_slist    cc_callfree;
 162         sbintime_t              cc_firstevent;
 163         sbintime_t              cc_lastscan;
 164         void                    *cc_cookie;
 165         u_int                   cc_bucket;
 166         u_int                   cc_inited;
 167         char                    cc_ktr_event_name[20];
 168 };
 169
 170 #define callout_migrating(c)    ((c)->c_iflags & CALLOUT_DFRMIGRATION)
 171
 172 #define cc_exec_curr(cc, dir)           cc->cc_exec_entity[dir].cc_curr
 173 #define cc_exec_next(cc)                cc->cc_next
 174 #define cc_exec_cancel(cc, dir)         cc->cc_exec_entity[dir].cc_cancel
 175 #define cc_exec_waiting(cc, dir)        cc->cc_exec_entity[dir].cc_waiting
 176 #ifdef SMP
 177 #define cc_migration_func(cc, dir)      cc->cc_exec_entity[dir].ce_migration_func
 178 #define cc_migration_arg(cc, dir)       cc->cc_exec_entity[dir].ce_migration_arg
 179 #define cc_migration_cpu(cc, dir)       cc->cc_exec_entity[dir].ce_migration_cpu
 180 #define cc_migration_time(cc, dir)      cc->cc_exec_entity[dir].ce_migration_time
 181 #define cc_migration_prec(cc, dir)      cc->cc_exec_entity[dir].ce_migration_prec
 182
 183 struct callout_cpu cc_cpu[MAXCPU];
 184 #define CPUBLOCK        MAXCPU
 185 #define CC_CPU(cpu)     (&cc_cpu[(cpu)])
 186 #define CC_SELF()       CC_CPU(PCPU_GET(cpuid))
 187 #else
 188 struct callout_cpu cc_cpu;
 189 #define CC_CPU(cpu)     &cc_cpu
 190 #define CC_SELF()       &cc_cpu
 191 #endif
 192 #define CC_LOCK(cc)     mtx_lock_spin(&(cc)->cc_lock)
 193 #define CC_UNLOCK(cc)   mtx_unlock_spin(&(cc)->cc_lock)
 194 #define CC_LOCK_ASSERT(cc)      mtx_assert(&(cc)->cc_lock, MA_OWNED)
 195
 196 static int timeout_cpu;
 197
 198 static void     callout_cpu_init(struct callout_cpu *cc, int cpu);
 199 static void     softclock_call_cc(struct callout *c, struct callout_cpu *cc,
 200 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 201                     int *mpcalls, int *lockcalls, int *gcalls,
 202 #endif
 203                     int direct);
 204
 205 static MALLOC_DEFINE(M_CALLOUT, "callout", "Callout datastructures");
 206
 207 /**
 208  * Locked by cc_lock:
 209  *   cc_curr         - If a callout is in progress, it is cc_curr.
 210  *                     If cc_curr is non-NULL, threads waiting in
 211  *                     callout_drain() will be woken up as soon as the
 212  *                     relevant callout completes.
 213  *   cc_cancel       - Changing to 1 with both callout_lock and cc_lock held
 214  *                     guarantees that the current callout will not run.
 215  *                     The softclock() function sets this to 0 before it
 216  *                     drops callout_lock to acquire c_lock, and it calls
 217  *                     the handler only if curr_cancelled is still 0 after
 218  *                     cc_lock is successfully acquired.
 219  *   cc_waiting      - If a thread is waiting in callout_drain(), then
 220  *                     callout_wait is nonzero.  Set only when
 221  *                     cc_curr is non-NULL.
 222  */
 223
 224 /*
 225  * Resets the execution entity tied to a specific callout cpu.
 226  */
 227 static void
 228 cc_cce_cleanup(struct callout_cpu *cc, int direct)
 229 {
 230
 231         cc_exec_curr(cc, direct) = NULL;
 232         cc_exec_cancel(cc, direct) = false;
 233         cc_exec_waiting(cc, direct) = false;
 234 #ifdef SMP
 235         cc_migration_cpu(cc, direct) = CPUBLOCK;
 236         cc_migration_time(cc, direct) = 0;
 237         cc_migration_prec(cc, direct) = 0;
 238         cc_migration_func(cc, direct) = NULL;
 239         cc_migration_arg(cc, direct) = NULL;
 240 #endif
 241 }
 242
 243 /*
 244  * Checks if migration is requested by a specific callout cpu.
 245  */
 246 static int
 247 cc_cce_migrating(struct callout_cpu *cc, int direct)
 248 {
 249
 250 #ifdef SMP
 251         return (cc_migration_cpu(cc, direct) != CPUBLOCK);
 252 #else
 253         return (0);
 254 #endif
 255 }
 256
 257 /*
 258  * Kernel low level callwheel initialization
 259  * called on cpu0 during kernel startup.
 260  */
 261 static void
 262 callout_callwheel_init(void *dummy)
 263 {
 264         struct callout_cpu *cc;
 265
 266         /*
 267          * Calculate the size of the callout wheel and the preallocated
 268          * timeout() structures.
 269          * XXX: Clip callout to result of previous function of maxusers
 270          * maximum 384.  This is still huge, but acceptable.
 271          */
 272         memset(CC_CPU(0), 0, sizeof(cc_cpu));
 273         ncallout = imin(16 + maxproc + maxfiles, 18508);
 274         TUNABLE_INT_FETCH("kern.ncallout", &ncallout);
 275
 276         /*
 277          * Calculate callout wheel size, should be next power of two higher
 278          * than 'ncallout'.
 279          */
 280         callwheelsize = 1 << fls(ncallout);
 281         callwheelmask = callwheelsize - 1;
 282
 283         /*
 284          * Fetch whether we're pinning the swi's or not.
 285          */
 286         TUNABLE_INT_FETCH("kern.pin_default_swi", &pin_default_swi);
 287         TUNABLE_INT_FETCH("kern.pin_pcpu_swi", &pin_pcpu_swi);
 288
 289         /*
 290          * Only cpu0 handles timeout(9) and receives a preallocation.
 291          *
 292          * XXX: Once all timeout(9) consumers are converted this can
 293          * be removed.
 294          */
 295         timeout_cpu = PCPU_GET(cpuid);
 296         cc = CC_CPU(timeout_cpu);
 297         cc->cc_callout = malloc(ncallout * sizeof(struct callout),
 298             M_CALLOUT, M_WAITOK);
 299         callout_cpu_init(cc, timeout_cpu);
 300 }
 301 SYSINIT(callwheel_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, callout_callwheel_init, NULL);
 302
 303 /*
 304  * Initialize the per-cpu callout structures.
 305  */
 306 static void
 307 callout_cpu_init(struct callout_cpu *cc, int cpu)
 308 {
 309         struct callout *c;
 310         int i;
 311
 312         mtx_init(&cc->cc_lock, "callout", NULL, MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
 313         SLIST_INIT(&cc->cc_callfree);
 314         cc->cc_inited = 1;
 315         cc->cc_callwheel = malloc(sizeof(struct callout_list) * callwheelsize,
 316             M_CALLOUT, M_WAITOK);
 317         for (i = 0; i < callwheelsize; i++)
 318                 LIST_INIT(&cc->cc_callwheel[i]);
 319         TAILQ_INIT(&cc->cc_expireq);
 320         cc->cc_firstevent = SBT_MAX;
 321         for (i = 0; i < 2; i++)
 322                 cc_cce_cleanup(cc, i);
 323         snprintf(cc->cc_ktr_event_name, sizeof(cc->cc_ktr_event_name),
 324             "callwheel cpu %d", cpu);
 325         if (cc->cc_callout == NULL)     /* Only cpu0 handles timeout(9) */
 326                 return;
 327         for (i = 0; i < ncallout; i++) {
 328                 c = &cc->cc_callout[i];
 329                 callout_init(c, 0);
 330                 c->c_iflags = CALLOUT_LOCAL_ALLOC;
 331                 SLIST_INSERT_HEAD(&cc->cc_callfree, c, c_links.sle);
 332         }
 333 }
 334
 335 #ifdef SMP
 336 /*
 337  * Switches the cpu tied to a specific callout.
 338  * The function expects a locked incoming callout cpu and returns with
 339  * locked outcoming callout cpu.
 340  */
 341 static struct callout_cpu *
 342 callout_cpu_switch(struct callout *c, struct callout_cpu *cc, int new_cpu)
 343 {
 344         struct callout_cpu *new_cc;
 345
 346         MPASS(c != NULL && cc != NULL);
 347         CC_LOCK_ASSERT(cc);
 348
 349         /*
 350          * Avoid interrupts and preemption firing after the callout cpu
 351          * is blocked in order to avoid deadlocks as the new thread
 352          * may be willing to acquire the callout cpu lock.
 353          */
 354         c->c_cpu = CPUBLOCK;
 355         spinlock_enter();
 356         CC_UNLOCK(cc);
 357         new_cc = CC_CPU(new_cpu);
 358         CC_LOCK(new_cc);
 359         spinlock_exit();
 360         c->c_cpu = new_cpu;
 361         return (new_cc);
 362 }
 363 #endif
 364
 365 /*
 366  * Start standard softclock thread.
 367  */
 368 static void
 369 start_softclock(void *dummy)
 370 {
 371         struct callout_cpu *cc;
 372         char name[MAXCOMLEN];
 373 #ifdef SMP
 374         int cpu;
 375         struct intr_event *ie;
 376 #endif
 377
 378         cc = CC_CPU(timeout_cpu);
 379         snprintf(name, sizeof(name), "clock (%d)", timeout_cpu);
 380         if (swi_add(&clk_intr_event, name, softclock, cc, SWI_CLOCK,
 381             INTR_MPSAFE, &cc->cc_cookie))
 382                 panic("died while creating standard software ithreads");
 383         if (pin_default_swi &&
 384             (intr_event_bind(clk_intr_event, timeout_cpu) != 0)) {
 385                 printf("%s: timeout clock couldn't be pinned to cpu %d\n",
 386                     __func__,
 387                     timeout_cpu);
 388         }
 389
 390 #ifdef SMP
 391         CPU_FOREACH(cpu) {
 392                 if (cpu == timeout_cpu)
 393                         continue;
 394                 cc = CC_CPU(cpu);
 395                 cc->cc_callout = NULL;  /* Only cpu0 handles timeout(9). */
 396                 callout_cpu_init(cc, cpu);
 397                 snprintf(name, sizeof(name), "clock (%d)", cpu);
 398                 ie = NULL;
 399                 if (swi_add(&ie, name, softclock, cc, SWI_CLOCK,
 400                     INTR_MPSAFE, &cc->cc_cookie))
 401                         panic("died while creating standard software ithreads");
 402                 if (pin_pcpu_swi && (intr_event_bind(ie, cpu) != 0)) {
 403                         printf("%s: per-cpu clock couldn't be pinned to "
 404                             "cpu %d\n",
 405                             __func__,
 406                             cpu);
 407                 }
 408         }
 409 #endif
 410 }
 411 SYSINIT(start_softclock, SI_SUB_SOFTINTR, SI_ORDER_FIRST, start_softclock, NULL);
 412
 413 #define CC_HASH_SHIFT   8
 414
 415 static inline u_int
 416 callout_hash(sbintime_t sbt)
 417 {
 418
 419         return (sbt >> (32 - CC_HASH_SHIFT));
 420 }
 421
 422 static inline u_int
 423 callout_get_bucket(sbintime_t sbt)
 424 {
 425
 426         return (callout_hash(sbt) & callwheelmask);
 427 }
 428
 429 void
 430 callout_process(sbintime_t now)
 431 {
 432         struct callout *tmp, *tmpn;
 433         struct callout_cpu *cc;
 434         struct callout_list *sc;
 435         sbintime_t first, last, max, tmp_max;
 436         uint32_t lookahead;
 437         u_int firstb, lastb, nowb;
 438 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 439         int depth_dir = 0, mpcalls_dir = 0, lockcalls_dir = 0;
 440 #endif
 441
 442         cc = CC_SELF();
 443         mtx_lock_spin_flags(&cc->cc_lock, MTX_QUIET);
 444
 445         /* Compute the buckets of the last scan and present times. */
 446         firstb = callout_hash(cc->cc_lastscan);
 447         cc->cc_lastscan = now;
 448         nowb = callout_hash(now);
 449
 450         /* Compute the last bucket and minimum time of the bucket after it. */
 451         if (nowb == firstb)
 452                 lookahead = (SBT_1S / 16);
 453         else if (nowb - firstb == 1)
 454                 lookahead = (SBT_1S / 8);
 455         else
 456                 lookahead = (SBT_1S / 2);
 457         first = last = now;
 458         first += (lookahead / 2);
 459         last += lookahead;
 460         last &= (0xffffffffffffffffLLU << (32 - CC_HASH_SHIFT));
 461         lastb = callout_hash(last) - 1;
 462         max = last;
 463
 464         /*
 465          * Check if we wrapped around the entire wheel from the last scan.
 466          * In case, we need to scan entirely the wheel for pending callouts.
 467          */
 468         if (lastb - firstb >= callwheelsize) {
 469                 lastb = firstb + callwheelsize - 1;
 470                 if (nowb - firstb >= callwheelsize)
 471                         nowb = lastb;
 472         }
 473
 474         /* Iterate callwheel from firstb to nowb and then up to lastb. */
 475         do {
 476                 sc = &cc->cc_callwheel[firstb & callwheelmask];
 477                 tmp = LIST_FIRST(sc);
 478                 while (tmp != NULL) {
 479                         /* Run the callout if present time within allowed. */
 480                         if (tmp->c_time <= now) {
 481                                 /*
 482                                  * Consumer told us the callout may be run
 483                                  * directly from hardware interrupt context.
 484                                  */
 485                                 if (tmp->c_iflags & CALLOUT_DIRECT) {
 486 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 487                                         ++depth_dir;
 488 #endif
 489                                         cc_exec_next(cc) =
 490                                             LIST_NEXT(tmp, c_links.le);
 491                                         cc->cc_bucket = firstb & callwheelmask;
 492                                         LIST_REMOVE(tmp, c_links.le);
 493                                         softclock_call_cc(tmp, cc,
 494 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 495                                             &mpcalls_dir, &lockcalls_dir, NULL,
 496 #endif
 497                                             1);
 498                                         tmp = cc_exec_next(cc);
 499                                         cc_exec_next(cc) = NULL;
 500                                 } else {
 501                                         tmpn = LIST_NEXT(tmp, c_links.le);
 502                                         LIST_REMOVE(tmp, c_links.le);
 503                                         TAILQ_INSERT_TAIL(&cc->cc_expireq,
 504                                             tmp, c_links.tqe);
 505                                         tmp->c_iflags |= CALLOUT_PROCESSED;
 506                                         tmp = tmpn;
 507                                 }
 508                                 continue;
 509                         }
 510                         /* Skip events from distant future. */
 511                         if (tmp->c_time >= max)
 512                                 goto next;
 513                         /*
 514                          * Event minimal time is bigger than present maximal
 515                          * time, so it cannot be aggregated.
 516                          */
 517                         if (tmp->c_time > last) {
 518                                 lastb = nowb;
 519                                 goto next;
 520                         }
 521                         /* Update first and last time, respecting this event. */
 522                         if (tmp->c_time < first)
 523                                 first = tmp->c_time;
 524                         tmp_max = tmp->c_time + tmp->c_precision;
 525                         if (tmp_max < last)
 526                                 last = tmp_max;
 527 next:
 528                         tmp = LIST_NEXT(tmp, c_links.le);
 529                 }
 530                 /* Proceed with the next bucket. */
 531                 firstb++;
 532                 /*
 533                  * Stop if we looked after present time and found
 534                  * some event we can't execute at now.
 535                  * Stop if we looked far enough into the future.
 536                  */
 537         } while (((int)(firstb - lastb)) <= 0);
 538         cc->cc_firstevent = last;
 539 #ifndef NO_EVENTTIMERS
 540         cpu_new_callout(curcpu, last, first);
 541 #endif
 542 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 543         avg_depth_dir += (depth_dir * 1000 - avg_depth_dir) >> 8;
 544         avg_mpcalls_dir += (mpcalls_dir * 1000 - avg_mpcalls_dir) >> 8;
 545         avg_lockcalls_dir += (lockcalls_dir * 1000 - avg_lockcalls_dir) >> 8;
 546 #endif
 547         mtx_unlock_spin_flags(&cc->cc_lock, MTX_QUIET);
 548         /*
 549          * swi_sched acquires the thread lock, so we don't want to call it
 550          * with cc_lock held; incorrect locking order.
 551          */
 552         if (!TAILQ_EMPTY(&cc->cc_expireq))
 553                 swi_sched(cc->cc_cookie, 0);
 554 }
 555
 556 static struct callout_cpu *
 557 callout_lock(struct callout *c)
 558 {
 559         struct callout_cpu *cc;
 560         int cpu;
 561
 562         for (;;) {
 563                 cpu = c->c_cpu;
 564 #ifdef SMP
 565                 if (cpu == CPUBLOCK) {
 566                         while (c->c_cpu == CPUBLOCK)
 567                                 cpu_spinwait();
 568                         continue;
 569                 }
 570 #endif
 571                 cc = CC_CPU(cpu);
 572                 CC_LOCK(cc);
 573                 if (cpu == c->c_cpu)
 574                         break;
 575                 CC_UNLOCK(cc);
 576         }
 577         return (cc);
 578 }
 579
 580 static void
 581 callout_cc_add(struct callout *c, struct callout_cpu *cc,
 582     sbintime_t sbt, sbintime_t precision, void (*func)(void *),
 583     void *arg, int cpu, int flags)
 584 {
 585         int bucket;
 586
 587         CC_LOCK_ASSERT(cc);
 588         if (sbt < cc->cc_lastscan)
 589                 sbt = cc->cc_lastscan;
 590         c->c_arg = arg;
 591         c->c_iflags |= CALLOUT_PENDING;
 592         c->c_iflags &= ~CALLOUT_PROCESSED;
 593         c->c_flags |= CALLOUT_ACTIVE;
 594         if (flags & C_DIRECT_EXEC)
 595                 c->c_iflags |= CALLOUT_DIRECT;
 596         c->c_func = func;
 597         c->c_time = sbt;
 598         c->c_precision = precision;
 599         bucket = callout_get_bucket(c->c_time);
 600         CTR3(KTR_CALLOUT, "precision set for %p: %d.%08x",
 601             c, (int)(c->c_precision >> 32),
 602             (u_int)(c->c_precision & 0xffffffff));
 603         LIST_INSERT_HEAD(&cc->cc_callwheel[bucket], c, c_links.le);
 604         if (cc->cc_bucket == bucket)
 605                 cc_exec_next(cc) = c;
 606 #ifndef NO_EVENTTIMERS
 607         /*
 608          * Inform the eventtimers(4) subsystem there's a new callout
 609          * that has been inserted, but only if really required.
 610          */
 611         if (SBT_MAX - c->c_time < c->c_precision)
 612                 c->c_precision = SBT_MAX - c->c_time;
 613         sbt = c->c_time + c->c_precision;
 614         if (sbt < cc->cc_firstevent) {
 615                 cc->cc_firstevent = sbt;
 616                 cpu_new_callout(cpu, sbt, c->c_time);
 617         }
 618 #endif
 619 }
 620
 621 static void
 622 callout_cc_del(struct callout *c, struct callout_cpu *cc)
 623 {
 624
 625         if ((c->c_iflags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC) == 0)
 626                 return;
 627         c->c_func = NULL;
 628         SLIST_INSERT_HEAD(&cc->cc_callfree, c, c_links.sle);
 629 }
 630
 631 static void
 632 softclock_call_cc(struct callout *c, struct callout_cpu *cc,
 633 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 634     int *mpcalls, int *lockcalls, int *gcalls,
 635 #endif
 636     int direct)
 637 {
 638         struct rm_priotracker tracker;
 639         void (*c_func)(void *);
 640         void *c_arg;
 641         struct lock_class *class;
 642         struct lock_object *c_lock;
 643         uintptr_t lock_status;
 644         int c_iflags;
 645 #ifdef SMP
 646         struct callout_cpu *new_cc;
 647         void (*new_func)(void *);
 648         void *new_arg;
 649         int flags, new_cpu;
 650         sbintime_t new_prec, new_time;
 651 #endif
 652 #if defined(DIAGNOSTIC) || defined(CALLOUT_PROFILING)
 653         sbintime_t sbt1, sbt2;
 654         struct timespec ts2;
 655         static sbintime_t maxdt = 2 * SBT_1MS;  /* 2 msec */
 656         static timeout_t *lastfunc;
 657 #endif
 658
 659         KASSERT((c->c_iflags & CALLOUT_PENDING) == CALLOUT_PENDING,
 660             ("softclock_call_cc: pend %p %x", c, c->c_iflags));
 661         KASSERT((c->c_flags & CALLOUT_ACTIVE) == CALLOUT_ACTIVE,
 662             ("softclock_call_cc: act %p %x", c, c->c_flags));
 663         class = (c->c_lock != NULL) ? LOCK_CLASS(c->c_lock) : NULL;
 664         lock_status = 0;
 665         if (c->c_flags & CALLOUT_SHAREDLOCK) {
 666                 if (class == &lock_class_rm)
 667                         lock_status = (uintptr_t)&tracker;
 668                 else
 669                         lock_status = 1;
 670         }
 671         c_lock = c->c_lock;
 672         c_func = c->c_func;
 673         c_arg = c->c_arg;
 674         c_iflags = c->c_iflags;
 675         if (c->c_iflags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC)
 676                 c->c_iflags = CALLOUT_LOCAL_ALLOC;
 677         else
 678                 c->c_iflags &= ~CALLOUT_PENDING;
 679
 680         cc_exec_curr(cc, direct) = c;
 681         cc_exec_cancel(cc, direct) = false;
 682         CC_UNLOCK(cc);
 683         if (c_lock != NULL) {
 684                 class->lc_lock(c_lock, lock_status);
 685                 /*
 686                  * The callout may have been cancelled
 687                  * while we switched locks.
 688                  */
 689                 if (cc_exec_cancel(cc, direct)) {
 690                         class->lc_unlock(c_lock);
 691                         goto skip;
 692                 }
 693                 /* The callout cannot be stopped now. */
 694                 cc_exec_cancel(cc, direct) = true;
 695                 if (c_lock == &Giant.lock_object) {
 696 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 697                         (*gcalls)++;
 698 #endif
 699                         CTR3(KTR_CALLOUT, "callout giant %p func %p arg %p",
 700                             c, c_func, c_arg);
 701                 } else {
 702 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 703                         (*lockcalls)++;
 704 #endif
 705                         CTR3(KTR_CALLOUT, "callout lock %p func %p arg %p",
 706                             c, c_func, c_arg);
 707                 }
 708         } else {
 709 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 710                 (*mpcalls)++;
 711 #endif
 712                 CTR3(KTR_CALLOUT, "callout %p func %p arg %p",
 713                     c, c_func, c_arg);
 714         }
 715         KTR_STATE3(KTR_SCHED, "callout", cc->cc_ktr_event_name, "running",
 716             "func:%p", c_func, "arg:%p", c_arg, "direct:%d", direct);
 717 #if defined(DIAGNOSTIC) || defined(CALLOUT_PROFILING)
 718         sbt1 = sbinuptime();
 719 #endif
 720         THREAD_NO_SLEEPING();
 721         SDT_PROBE1(callout_execute, kernel, , callout__start, c);
 722         c_func(c_arg);
 723         SDT_PROBE1(callout_execute, kernel, , callout__end, c);
 724         THREAD_SLEEPING_OK();
 725 #if defined(DIAGNOSTIC) || defined(CALLOUT_PROFILING)
 726         sbt2 = sbinuptime();
 727         sbt2 -= sbt1;
 728         if (sbt2 > maxdt) {
 729                 if (lastfunc != c_func || sbt2 > maxdt * 2) {
 730                         ts2 = sbttots(sbt2);
 731                         printf(
 732                 "Expensive timeout(9) function: %p(%p) %jd.%09ld s\n",
 733                             c_func, c_arg, (intmax_t)ts2.tv_sec, ts2.tv_nsec);
 734                 }
 735                 maxdt = sbt2;
 736                 lastfunc = c_func;
 737         }
 738 #endif
 739         KTR_STATE0(KTR_SCHED, "callout", cc->cc_ktr_event_name, "idle");
 740         CTR1(KTR_CALLOUT, "callout %p finished", c);
 741         if ((c_iflags & CALLOUT_RETURNUNLOCKED) == 0)
 742                 class->lc_unlock(c_lock);
 743 skip:
 744         CC_LOCK(cc);
 745         KASSERT(cc_exec_curr(cc, direct) == c, ("mishandled cc_curr"));
 746         cc_exec_curr(cc, direct) = NULL;
 747         if (cc_exec_waiting(cc, direct)) {
 748                 /*
 749                  * There is someone waiting for the
 750                  * callout to complete.
 751                  * If the callout was scheduled for
 752                  * migration just cancel it.
 753                  */
 754                 if (cc_cce_migrating(cc, direct)) {
 755                         cc_cce_cleanup(cc, direct);
 756
 757                         /*
 758                          * It should be assert here that the callout is not
 759                          * destroyed but that is not easy.
 760                          */
 761                         c->c_iflags &= ~CALLOUT_DFRMIGRATION;
 762                 }
 763                 cc_exec_waiting(cc, direct) = false;
 764                 CC_UNLOCK(cc);
 765                 wakeup(&cc_exec_waiting(cc, direct));
 766                 CC_LOCK(cc);
 767         } else if (cc_cce_migrating(cc, direct)) {
 768                 KASSERT((c_iflags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC) == 0,
 769                     ("Migrating legacy callout %p", c));
 770 #ifdef SMP
 771                 /*
 772                  * If the callout was scheduled for
 773                  * migration just perform it now.
 774                  */
 775                 new_cpu = cc_migration_cpu(cc, direct);
 776                 new_time = cc_migration_time(cc, direct);
 777                 new_prec = cc_migration_prec(cc, direct);
 778                 new_func = cc_migration_func(cc, direct);
 779                 new_arg = cc_migration_arg(cc, direct);
 780                 cc_cce_cleanup(cc, direct);
 781
 782                 /*
 783                  * It should be assert here that the callout is not destroyed
 784                  * but that is not easy.
 785                  *
 786                  * As first thing, handle deferred callout stops.
 787                  */
 788                 if (!callout_migrating(c)) {
 789                         CTR3(KTR_CALLOUT,
 790                              "deferred cancelled %p func %p arg %p",
 791                              c, new_func, new_arg);
 792                         callout_cc_del(c, cc);
 793                         return;
 794                 }
 795                 c->c_iflags &= ~CALLOUT_DFRMIGRATION;
 796
 797                 new_cc = callout_cpu_switch(c, cc, new_cpu);
 798                 flags = (direct) ? C_DIRECT_EXEC : 0;
 799                 callout_cc_add(c, new_cc, new_time, new_prec, new_func,
 800                     new_arg, new_cpu, flags);
 801                 CC_UNLOCK(new_cc);
 802                 CC_LOCK(cc);
 803 #else
 804                 panic("migration should not happen");
 805 #endif
 806         }
 807         /*
 808          * If the current callout is locally allocated (from
 809          * timeout(9)) then put it on the freelist.
 810          *
 811          * Note: we need to check the cached copy of c_iflags because
 812          * if it was not local, then it's not safe to deref the
 813          * callout pointer.
 814          */
 815         KASSERT((c_iflags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC) == 0 ||
 816             c->c_iflags == CALLOUT_LOCAL_ALLOC,
 817             ("corrupted callout"));
 818         if (c_iflags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC)
 819                 callout_cc_del(c, cc);
 820 }
 821
 822 /*
 823  * The callout mechanism is based on the work of Adam M. Costello and
 824  * George Varghese, published in a technical report entitled "Redesigning
 825  * the BSD Callout and Timer Facilities" and modified slightly for inclusion
 826  * in FreeBSD by Justin T. Gibbs.  The original work on the data structures
 827  * used in this implementation was published by G. Varghese and T. Lauck in
 828  * the paper "Hashed and Hierarchical Timing Wheels: Data Structures for
 829  * the Efficient Implementation of a Timer Facility" in the Proceedings of
 830  * the 11th ACM Annual Symposium on Operating Systems Principles,
 831  * Austin, Texas Nov 1987.
 832  */
 833
 834 /*
 835  * Software (low priority) clock interrupt.
 836  * Run periodic events from timeout queue.
 837  */
 838 void
 839 softclock(void *arg)
 840 {
 841         struct callout_cpu *cc;
 842         struct callout *c;
 843 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 844         int depth = 0, gcalls = 0, lockcalls = 0, mpcalls = 0;
 845 #endif
 846
 847         cc = (struct callout_cpu *)arg;
 848         CC_LOCK(cc);
 849         while ((c = TAILQ_FIRST(&cc->cc_expireq)) != NULL) {
 850                 TAILQ_REMOVE(&cc->cc_expireq, c, c_links.tqe);
 851                 softclock_call_cc(c, cc,
 852 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 853                     &mpcalls, &lockcalls, &gcalls,
 854 #endif
 855                     0);
 856 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 857                 ++depth;
 858 #endif
 859         }
 860 #ifdef CALLOUT_PROFILING
 861         avg_depth += (depth * 1000 - avg_depth) >> 8;
 862         avg_mpcalls += (mpcalls * 1000 - avg_mpcalls) >> 8;
 863         avg_lockcalls += (lockcalls * 1000 - avg_lockcalls) >> 8;
 864         avg_gcalls += (gcalls * 1000 - avg_gcalls) >> 8;
 865 #endif
 866         CC_UNLOCK(cc);
 867 }
 868
 869 /*
 870  * timeout --
 871  *      Execute a function after a specified length of time.
 872  *
 873  * untimeout --
 874  *      Cancel previous timeout function call.
 875  *
 876  * callout_handle_init --
 877  *      Initialize a handle so that using it with untimeout is benign.
 878  *
 879  *      See AT&T BCI Driver Reference Manual for specification.  This
 880  *      implementation differs from that one in that although an
 881  *      identification value is returned from timeout, the original
 882  *      arguments to timeout as well as the identifier are used to
 883  *      identify entries for untimeout.
 884  */
 885 struct callout_handle
 886 timeout(timeout_t *ftn, void *arg, int to_ticks)
 887 {
 888         struct callout_cpu *cc;
 889         struct callout *new;
 890         struct callout_handle handle;
 891
 892         cc = CC_CPU(timeout_cpu);
 893         CC_LOCK(cc);
 894         /* Fill in the next free callout structure. */
 895         new = SLIST_FIRST(&cc->cc_callfree);
 896         if (new == NULL)
 897                 /* XXX Attempt to malloc first */
 898                 panic("timeout table full");
 899         SLIST_REMOVE_HEAD(&cc->cc_callfree, c_links.sle);
 900         callout_reset(new, to_ticks, ftn, arg);
 901         handle.callout = new;
 902         CC_UNLOCK(cc);
 903
 904         return (handle);
 905 }
 906
 907 void
 908 untimeout(timeout_t *ftn, void *arg, struct callout_handle handle)
 909 {
 910         struct callout_cpu *cc;
 911
 912         /*
 913          * Check for a handle that was initialized
 914          * by callout_handle_init, but never used
 915          * for a real timeout.
 916          */
 917         if (handle.callout == NULL)
 918                 return;
 919
 920         cc = callout_lock(handle.callout);
 921         if (handle.callout->c_func == ftn && handle.callout->c_arg == arg)
 922                 callout_stop(handle.callout);
 923         CC_UNLOCK(cc);
 924 }
 925
 926 void
 927 callout_handle_init(struct callout_handle *handle)
 928 {
 929         handle->callout = NULL;
 930 }
 931
 932 /*
 933  * New interface; clients allocate their own callout structures.
 934  *
 935  * callout_reset() - establish or change a timeout
 936  * callout_stop() - disestablish a timeout
 937  * callout_init() - initialize a callout structure so that it can
 938  *      safely be passed to callout_reset() and callout_stop()
 939  *
 940  * <sys/callout.h> defines three convenience macros:
 941  *
 942  * callout_active() - returns truth if callout has not been stopped,
 943  *      drained, or deactivated since the last time the callout was
 944  *      reset.
 945  * callout_pending() - returns truth if callout is still waiting for timeout
 946  * callout_deactivate() - marks the callout as having been serviced
 947  */
 948 int
 949 callout_reset_sbt_on(struct callout *c, sbintime_t sbt, sbintime_t precision,
 950     void (*ftn)(void *), void *arg, int cpu, int flags)
 951 {
 952         sbintime_t to_sbt, pr;
 953         struct callout_cpu *cc;
 954         int cancelled, direct;
 955         int ignore_cpu=0;
 956
 957         cancelled = 0;
 958         if (cpu == -1) {
 959                 ignore_cpu = 1;
 960         } else if ((cpu >= MAXCPU) ||
 961                    ((CC_CPU(cpu))->cc_inited == 0)) {
 962                 /* Invalid CPU spec */
 963                 panic("Invalid CPU in callout %d", cpu);
 964         }
 965         if (flags & C_ABSOLUTE) {
 966                 to_sbt = sbt;
 967         } else {
 968                 if ((flags & C_HARDCLOCK) && (sbt < tick_sbt))
 969                         sbt = tick_sbt;
 970                 if ((flags & C_HARDCLOCK) ||
 971 #ifdef NO_EVENTTIMERS
 972                     sbt >= sbt_timethreshold) {
 973                         to_sbt = getsbinuptime();
 974
 975                         /* Add safety belt for the case of hz > 1000. */
 976                         to_sbt += tc_tick_sbt - tick_sbt;
 977 #else
 978                     sbt >= sbt_tickthreshold) {
 979                         /*
 980                          * Obtain the time of the last hardclock() call on
 981                          * this CPU directly from the kern_clocksource.c.
 982                          * This value is per-CPU, but it is equal for all
 983                          * active ones.
 984                          */
 985 #ifdef __LP64__
 986                         to_sbt = DPCPU_GET(hardclocktime);
 987 #else
 988                         spinlock_enter();
 989                         to_sbt = DPCPU_GET(hardclocktime);
 990                         spinlock_exit();
 991 #endif
 992 #endif
 993                         if ((flags & C_HARDCLOCK) == 0)
 994                                 to_sbt += tick_sbt;
 995                 } else
 996                         to_sbt = sbinuptime();
 997                 if (SBT_MAX - to_sbt < sbt)
 998                         to_sbt = SBT_MAX;
 999                 else
1000                         to_sbt += sbt;
1001                 pr = ((C_PRELGET(flags) < 0) ? sbt >> tc_precexp :
1002                     sbt >> C_PRELGET(flags));
1003                 if (pr > precision)
1004                         precision = pr;
1005         }
1006         /*
1007          * This flag used to be added by callout_cc_add, but the
1008          * first time you call this we could end up with the
1009          * wrong direct flag if we don't do it before we add.
1010          */
1011         if (flags & C_DIRECT_EXEC) {
1012                 direct = 1;
1013         } else {
1014                 direct = 0;
1015         }
1016         KASSERT(!direct || c->c_lock == NULL,
1017             ("%s: direct callout %p has lock", __func__, c));
1018         cc = callout_lock(c);
1019         /*
1020          * Don't allow migration of pre-allocated callouts lest they
1021          * become unbalanced or handle the case where the user does
1022          * not care.
1023          */
1024         if ((c->c_iflags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC) ||
1025             ignore_cpu) {
1026                 cpu = c->c_cpu;
1027         }
1028
1029         if (cc_exec_curr(cc, direct) == c) {
1030                 /*
1031                  * We're being asked to reschedule a callout which is
1032                  * currently in progress.  If there is a lock then we
1033                  * can cancel the callout if it has not really started.
1034                  */
1035                 if (c->c_lock != NULL && !cc_exec_cancel(cc, direct))
1036                         cancelled = cc_exec_cancel(cc, direct) = true;
1037                 if (cc_exec_waiting(cc, direct)) {
1038                         /*
1039                          * Someone has called callout_drain to kill this
1040                          * callout.  Don't reschedule.
1041                          */
1042                         CTR4(KTR_CALLOUT, "%s %p func %p arg %p",
1043                             cancelled ? "cancelled" : "failed to cancel",
1044                             c, c->c_func, c->c_arg);
1045                         CC_UNLOCK(cc);
1046                         return (cancelled);
1047                 }
1048 #ifdef SMP
1049                 if (callout_migrating(c)) {
1050                         /*
1051                          * This only occurs when a second callout_reset_sbt_on
1052                          * is made after a previous one moved it into
1053                          * deferred migration (below). Note we do *not* change
1054                          * the prev_cpu even though the previous target may
1055                          * be different.
1056                          */
1057                         cc_migration_cpu(cc, direct) = cpu;
1058                         cc_migration_time(cc, direct) = to_sbt;
1059                         cc_migration_prec(cc, direct) = precision;
1060                         cc_migration_func(cc, direct) = ftn;
1061                         cc_migration_arg(cc, direct) = arg;
1062                         cancelled = 1;
1063                         CC_UNLOCK(cc);
1064                         return (cancelled);
1065                 }
1066 #endif
1067         }
1068         if (c->c_iflags & CALLOUT_PENDING) {
1069                 if ((c->c_iflags & CALLOUT_PROCESSED) == 0) {
1070                         if (cc_exec_next(cc) == c)
1071                                 cc_exec_next(cc) = LIST_NEXT(c, c_links.le);
1072                         LIST_REMOVE(c, c_links.le);
1073                 } else {
1074                         TAILQ_REMOVE(&cc->cc_expireq, c, c_links.tqe);
1075                 }
1076                 cancelled = 1;
1077                 c->c_iflags &= ~ CALLOUT_PENDING;
1078                 c->c_flags &= ~ CALLOUT_ACTIVE;
1079         }
1080
1081 #ifdef SMP
1082         /*
1083          * If the callout must migrate try to perform it immediately.
1084          * If the callout is currently running, just defer the migration
1085          * to a more appropriate moment.
1086          */
1087         if (c->c_cpu != cpu) {
1088                 if (cc_exec_curr(cc, direct) == c) {
1089                         /*
1090                          * Pending will have been removed since we are
1091                          * actually executing the callout on another
1092                          * CPU. That callout should be waiting on the
1093                          * lock the caller holds. If we set both
1094                          * active/and/pending after we return and the
1095                          * lock on the executing callout proceeds, it
1096                          * will then see pending is true and return.
1097                          * At the return from the actual callout execution
1098                          * the migration will occur in softclock_call_cc
1099                          * and this new callout will be placed on the
1100                          * new CPU via a call to callout_cpu_switch() which
1101                          * will get the lock on the right CPU followed
1102                          * by a call callout_cc_add() which will add it there.
1103                          * (see above in softclock_call_cc()).
1104                          */
1105                         cc_migration_cpu(cc, direct) = cpu;
1106                         cc_migration_time(cc, direct) = to_sbt;
1107                         cc_migration_prec(cc, direct) = precision;
1108                         cc_migration_func(cc, direct) = ftn;
1109                         cc_migration_arg(cc, direct) = arg;
1110                         c->c_iflags |= (CALLOUT_DFRMIGRATION | CALLOUT_PENDING);
1111                         c->c_flags |= CALLOUT_ACTIVE;
1112                         CTR6(KTR_CALLOUT,
1113                     "migration of %p func %p arg %p in %d.%08x to %u deferred",
1114                             c, c->c_func, c->c_arg, (int)(to_sbt >> 32),
1115                             (u_int)(to_sbt & 0xffffffff), cpu);
1116                         CC_UNLOCK(cc);
1117                         return (cancelled);
1118                 }
1119                 cc = callout_cpu_switch(c, cc, cpu);
1120         }
1121 #endif
1122
1123         callout_cc_add(c, cc, to_sbt, precision, ftn, arg, cpu, flags);
1124         CTR6(KTR_CALLOUT, "%sscheduled %p func %p arg %p in %d.%08x",
1125             cancelled ? "re" : "", c, c->c_func, c->c_arg, (int)(to_sbt >> 32),
1126             (u_int)(to_sbt & 0xffffffff));
1127         CC_UNLOCK(cc);
1128
1129         return (cancelled);
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Common idioms that can be optimized in the future.
1134  */
1135 int
1136 callout_schedule_on(struct callout *c, int to_ticks, int cpu)
1137 {
1138         return callout_reset_on(c, to_ticks, c->c_func, c->c_arg, cpu);
1139 }
1140
1141 int
1142 callout_schedule(struct callout *c, int to_ticks)
1143 {
1144         return callout_reset_on(c, to_ticks, c->c_func, c->c_arg, c->c_cpu);
1145 }
1146
1147 int
1148 _callout_stop_safe(struct callout *c, int safe)
1149 {
1150         struct callout_cpu *cc, *old_cc;
1151         struct lock_class *class;
1152         int direct, sq_locked, use_lock;
1153         int not_on_a_list;
1154
1155         if (safe)
1156                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, c->c_lock,
1157                     "calling %s", __func__);
1158
1159         /*
1160          * Some old subsystems don't hold Giant while running a callout_stop(),
1161          * so just discard this check for the moment.
1162          */
1163         if (!safe && c->c_lock != NULL) {
1164                 if (c->c_lock == &Giant.lock_object)
1165                         use_lock = mtx_owned(&Giant);
1166                 else {
1167                         use_lock = 1;
1168                         class = LOCK_CLASS(c->c_lock);
1169                         class->lc_assert(c->c_lock, LA_XLOCKED);
1170                 }
1171         } else
1172                 use_lock = 0;
1173         if (c->c_iflags & CALLOUT_DIRECT) {
1174                 direct = 1;
1175         } else {
1176                 direct = 0;
1177         }
1178         sq_locked = 0;
1179         old_cc = NULL;
1180 again:
1181         cc = callout_lock(c);
1182
1183         if ((c->c_iflags & (CALLOUT_DFRMIGRATION | CALLOUT_PENDING)) ==
1184             (CALLOUT_DFRMIGRATION | CALLOUT_PENDING) &&
1185             ((c->c_flags & CALLOUT_ACTIVE) == CALLOUT_ACTIVE)) {
1186                 /*
1187                  * Special case where this slipped in while we
1188                  * were migrating *as* the callout is about to
1189                  * execute. The caller probably holds the lock
1190                  * the callout wants.
1191                  *
1192                  * Get rid of the migration first. Then set
1193                  * the flag that tells this code *not* to
1194                  * try to remove it from any lists (its not
1195                  * on one yet). When the callout wheel runs,
1196                  * it will ignore this callout.
1197                  */
1198                 c->c_iflags &= ~CALLOUT_PENDING;
1199                 c->c_flags &= ~CALLOUT_ACTIVE;
1200                 not_on_a_list = 1;
1201         } else {
1202                 not_on_a_list = 0;
1203         }
1204
1205         /*
1206          * If the callout was migrating while the callout cpu lock was
1207          * dropped,  just drop the sleepqueue lock and check the states
1208          * again.
1209          */
1210         if (sq_locked != 0 && cc != old_cc) {
1211 #ifdef SMP
1212                 CC_UNLOCK(cc);
1213                 sleepq_release(&cc_exec_waiting(old_cc, direct));
1214                 sq_locked = 0;
1215                 old_cc = NULL;
1216                 goto again;
1217 #else
1218                 panic("migration should not happen");
1219 #endif
1220         }
1221
1222         /*
1223          * If the callout isn't pending, it's not on the queue, so
1224          * don't attempt to remove it from the queue.  We can try to
1225          * stop it by other means however.
1226          */
1227         if (!(c->c_iflags & CALLOUT_PENDING)) {
1228                 c->c_flags &= ~CALLOUT_ACTIVE;
1229
1230                 /*
1231                  * If it wasn't on the queue and it isn't the current
1232                  * callout, then we can't stop it, so just bail.
1233                  */
1234                 if (cc_exec_curr(cc, direct) != c) {
1235                         CTR3(KTR_CALLOUT, "failed to stop %p func %p arg %p",
1236                             c, c->c_func, c->c_arg);
1237                         CC_UNLOCK(cc);
1238                         if (sq_locked)
1239                                 sleepq_release(&cc_exec_waiting(cc, direct));
1240                         return (0);
1241                 }
1242
1243                 if (safe) {
1244                         /*
1245                          * The current callout is running (or just
1246                          * about to run) and blocking is allowed, so
1247                          * just wait for the current invocation to
1248                          * finish.
1249                          */
1250                         while (cc_exec_curr(cc, direct) == c) {
1251                                 /*
1252                                  * Use direct calls to sleepqueue interface
1253                                  * instead of cv/msleep in order to avoid
1254                                  * a LOR between cc_lock and sleepqueue
1255                                  * chain spinlocks.  This piece of code
1256                                  * emulates a msleep_spin() call actually.
1257                                  *
1258                                  * If we already have the sleepqueue chain
1259                                  * locked, then we can safely block.  If we
1260                                  * don't already have it locked, however,
1261                                  * we have to drop the cc_lock to lock
1262                                  * it.  This opens several races, so we
1263                                  * restart at the beginning once we have
1264                                  * both locks.  If nothing has changed, then
1265                                  * we will end up back here with sq_locked
1266                                  * set.
1267                                  */
1268                                 if (!sq_locked) {
1269                                         CC_UNLOCK(cc);
1270                                         sleepq_lock(
1271                                             &cc_exec_waiting(cc, direct));
1272                                         sq_locked = 1;
1273                                         old_cc = cc;
1274                                         goto again;
1275                                 }
1276
1277                                 /*
1278                                  * Migration could be cancelled here, but
1279                                  * as long as it is still not sure when it
1280                                  * will be packed up, just let softclock()
1281                                  * take care of it.
1282                                  */
1283                                 cc_exec_waiting(cc, direct) = true;
1284                                 DROP_GIANT();
1285                                 CC_UNLOCK(cc);
1286                                 sleepq_add(
1287                                     &cc_exec_waiting(cc, direct),
1288                                     &cc->cc_lock.lock_object, "codrain",
1289                                     SLEEPQ_SLEEP, 0);
1290                                 sleepq_wait(
1291                                     &cc_exec_waiting(cc, direct),
1292                                              0);
1293                                 sq_locked = 0;
1294                                 old_cc = NULL;
1295
1296                                 /* Reacquire locks previously released. */
1297                                 PICKUP_GIANT();
1298                                 CC_LOCK(cc);
1299                         }
1300                 } else if (use_lock &&
1301                            !cc_exec_cancel(cc, direct)) {
1302
1303                         /*
1304                          * The current callout is waiting for its
1305                          * lock which we hold.  Cancel the callout
1306                          * and return.  After our caller drops the
1307                          * lock, the callout will be skipped in
1308                          * softclock().
1309                          */
1310                         cc_exec_cancel(cc, direct) = true;
1311                         CTR3(KTR_CALLOUT, "cancelled %p func %p arg %p",
1312                             c, c->c_func, c->c_arg);
1313                         KASSERT(!cc_cce_migrating(cc, direct),
1314                             ("callout wrongly scheduled for migration"));
1315                         if (callout_migrating(c)) {
1316                                 c->c_iflags &= ~CALLOUT_DFRMIGRATION;
1317 #ifdef SMP
1318                                 cc_migration_cpu(cc, direct) = CPUBLOCK;
1319                                 cc_migration_time(cc, direct) = 0;
1320                                 cc_migration_prec(cc, direct) = 0;
1321                                 cc_migration_func(cc, direct) = NULL;
1322                                 cc_migration_arg(cc, direct) = NULL;
1323 #endif
1324                         }
1325                         CC_UNLOCK(cc);
1326                         KASSERT(!sq_locked, ("sleepqueue chain locked"));
1327                         return (1);
1328                 } else if (callout_migrating(c)) {
1329                         /*
1330                          * The callout is currently being serviced
1331                          * and the "next" callout is scheduled at
1332                          * its completion with a migration. We remove
1333                          * the migration flag so it *won't* get rescheduled,
1334                          * but we can't stop the one thats running so
1335                          * we return 0.
1336                          */
1337                         c->c_iflags &= ~CALLOUT_DFRMIGRATION;
1338 #ifdef SMP
1339                         /*
1340                          * We can't call cc_cce_cleanup here since
1341                          * if we do it will remove .ce_curr and
1342                          * its still running. This will prevent a
1343                          * reschedule of the callout when the
1344                          * execution completes.
1345                          */
1346                         cc_migration_cpu(cc, direct) = CPUBLOCK;
1347                         cc_migration_time(cc, direct) = 0;
1348                         cc_migration_prec(cc, direct) = 0;
1349                         cc_migration_func(cc, direct) = NULL;
1350                         cc_migration_arg(cc, direct) = NULL;
1351 #endif
1352                         CTR3(KTR_CALLOUT, "postponing stop %p func %p arg %p",
1353                             c, c->c_func, c->c_arg);
1354                         CC_UNLOCK(cc);
1355                         return (0);
1356                 }
1357                 CTR3(KTR_CALLOUT, "failed to stop %p func %p arg %p",
1358                     c, c->c_func, c->c_arg);
1359                 CC_UNLOCK(cc);
1360                 KASSERT(!sq_locked, ("sleepqueue chain still locked"));
1361                 return (0);
1362         }
1363         if (sq_locked)
1364                 sleepq_release(&cc_exec_waiting(cc, direct));
1365
1366         c->c_iflags &= ~CALLOUT_PENDING;
1367         c->c_flags &= ~CALLOUT_ACTIVE;
1368
1369         CTR3(KTR_CALLOUT, "cancelled %p func %p arg %p",
1370             c, c->c_func, c->c_arg);
1371         if (not_on_a_list == 0) {
1372                 if ((c->c_iflags & CALLOUT_PROCESSED) == 0) {
1373                         if (cc_exec_next(cc) == c)
1374                                 cc_exec_next(cc) = LIST_NEXT(c, c_links.le);
1375                         LIST_REMOVE(c, c_links.le);
1376                 } else {
1377                         TAILQ_REMOVE(&cc->cc_expireq, c, c_links.tqe);
1378                 }
1379         }
1380         callout_cc_del(c, cc);
1381         CC_UNLOCK(cc);
1382         return (1);
1383 }
1384
1385 void
1386 callout_init(struct callout *c, int mpsafe)
1387 {
1388         bzero(c, sizeof *c);
1389         if (mpsafe) {
1390                 c->c_lock = NULL;
1391                 c->c_iflags = CALLOUT_RETURNUNLOCKED;
1392         } else {
1393                 c->c_lock = &Giant.lock_object;
1394                 c->c_iflags = 0;
1395         }
1396         c->c_cpu = timeout_cpu;
1397 }
1398
1399 void
1400 _callout_init_lock(struct callout *c, struct lock_object *lock, int flags)
1401 {
1402         bzero(c, sizeof *c);
1403         c->c_lock = lock;
1404         KASSERT((flags & ~(CALLOUT_RETURNUNLOCKED | CALLOUT_SHAREDLOCK)) == 0,
1405             ("callout_init_lock: bad flags %d", flags));
1406         KASSERT(lock != NULL || (flags & CALLOUT_RETURNUNLOCKED) == 0,
1407             ("callout_init_lock: CALLOUT_RETURNUNLOCKED with no lock"));
1408         KASSERT(lock == NULL || !(LOCK_CLASS(lock)->lc_flags &
1409             (LC_SPINLOCK | LC_SLEEPABLE)), ("%s: invalid lock class",
1410             __func__));
1411         c->c_iflags = flags & (CALLOUT_RETURNUNLOCKED | CALLOUT_SHAREDLOCK);
1412         c->c_cpu = timeout_cpu;
1413 }
1414
1415 #ifdef APM_FIXUP_CALLTODO
1416 /*
1417  * Adjust the kernel calltodo timeout list.  This routine is used after
1418  * an APM resume to recalculate the calltodo timer list values with the
1419  * number of hz's we have been sleeping.  The next hardclock() will detect
1420  * that there are fired timers and run softclock() to execute them.
1421  *
1422  * Please note, I have not done an exhaustive analysis of what code this
1423  * might break.  I am motivated to have my select()'s and alarm()'s that
1424  * have expired during suspend firing upon resume so that the applications
1425  * which set the timer can do the maintanence the timer was for as close
1426  * as possible to the originally intended time.  Testing this code for a
1427  * week showed that resuming from a suspend resulted in 22 to 25 timers
1428  * firing, which seemed independant on whether the suspend was 2 hours or
1429  * 2 days.  Your milage may vary.   - Ken Key <key@cs.utk.edu>
1430  */
1431 void
1432 adjust_timeout_calltodo(struct timeval *time_change)
1433 {
1434         register struct callout *p;
1435         unsigned long delta_ticks;
1436
1437         /*
1438          * How many ticks were we asleep?
1439          * (stolen from tvtohz()).
1440          */
1441
1442         /* Don't do anything */
1443         if (time_change->tv_sec < 0)
1444                 return;
1445         else if (time_change->tv_sec <= LONG_MAX / 1000000)
1446                 delta_ticks = (time_change->tv_sec * 1000000 +
1447                                time_change->tv_usec + (tick - 1)) / tick + 1;
1448         else if (time_change->tv_sec <= LONG_MAX / hz)
1449                 delta_ticks = time_change->tv_sec * hz +
1450                               (time_change->tv_usec + (tick - 1)) / tick + 1;
1451         else
1452                 delta_ticks = LONG_MAX;
1453
1454         if (delta_ticks > INT_MAX)
1455                 delta_ticks = INT_MAX;
1456
1457         /*
1458          * Now rip through the timer calltodo list looking for timers
1459          * to expire.
1460          */
1461
1462         /* don't collide with softclock() */
1463         CC_LOCK(cc);
1464         for (p = calltodo.c_next; p != NULL; p = p->c_next) {
1465                 p->c_time -= delta_ticks;
1466
1467                 /* Break if the timer had more time on it than delta_ticks */
1468                 if (p->c_time > 0)
1469                         break;
1470
1471                 /* take back the ticks the timer didn't use (p->c_time <= 0) */
1472                 delta_ticks = -p->c_time;
1473         }
1474         CC_UNLOCK(cc);
1475
1476         return;
1477 }
1478 #endif /* APM_FIXUP_CALLTODO */
1479
1480 static int
1481 flssbt(sbintime_t sbt)
1482 {
1483
1484         sbt += (uint64_t)sbt >> 1;
1485         if (sizeof(long) >= sizeof(sbintime_t))
1486                 return (flsl(sbt));
1487         if (sbt >= SBT_1S)
1488                 return (flsl(((uint64_t)sbt) >> 32) + 32);
1489         return (flsl(sbt));
1490 }
1491
1492 /*
1493  * Dump immediate statistic snapshot of the scheduled callouts.
1494  */
1495 static int
1496 sysctl_kern_callout_stat(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1497 {
1498         struct callout *tmp;
1499         struct callout_cpu *cc;
1500         struct callout_list *sc;
1501         sbintime_t maxpr, maxt, medpr, medt, now, spr, st, t;
1502         int ct[64], cpr[64], ccpbk[32];
1503         int error, val, i, count, tcum, pcum, maxc, c, medc;
1504 #ifdef SMP
1505         int cpu;
1506 #endif
1507
1508         val = 0;
1509         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1510         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1511                 return (error);
1512         count = maxc = 0;
1513         st = spr = maxt = maxpr = 0;
1514         bzero(ccpbk, sizeof(ccpbk));
1515         bzero(ct, sizeof(ct));
1516         bzero(cpr, sizeof(cpr));
1517         now = sbinuptime();
1518 #ifdef SMP
1519         CPU_FOREACH(cpu) {
1520                 cc = CC_CPU(cpu);
1521 #else
1522                 cc = CC_CPU(timeout_cpu);
1523 #endif
1524                 CC_LOCK(cc);
1525                 for (i = 0; i < callwheelsize; i++) {
1526                         sc = &cc->cc_callwheel[i];
1527                         c = 0;
1528                         LIST_FOREACH(tmp, sc, c_links.le) {
1529                                 c++;
1530                                 t = tmp->c_time - now;
1531                                 if (t < 0)
1532                                         t = 0;
1533                                 st += t / SBT_1US;
1534                                 spr += tmp->c_precision / SBT_1US;
1535                                 if (t > maxt)
1536                                         maxt = t;
1537                                 if (tmp->c_precision > maxpr)
1538                                         maxpr = tmp->c_precision;
1539                                 ct[flssbt(t)]++;
1540                                 cpr[flssbt(tmp->c_precision)]++;
1541                         }
1542                         if (c > maxc)
1543                                 maxc = c;
1544                         ccpbk[fls(c + c / 2)]++;
1545                         count += c;
1546                 }
1547                 CC_UNLOCK(cc);
1548 #ifdef SMP
1549         }
1550 #endif
1551
1552         for (i = 0, tcum = 0; i < 64 && tcum < count / 2; i++)
1553                 tcum += ct[i];
1554         medt = (i >= 2) ? (((sbintime_t)1) << (i - 2)) : 0;
1555         for (i = 0, pcum = 0; i < 64 && pcum < count / 2; i++)
1556                 pcum += cpr[i];
1557         medpr = (i >= 2) ? (((sbintime_t)1) << (i - 2)) : 0;
1558         for (i = 0, c = 0; i < 32 && c < count / 2; i++)
1559                 c += ccpbk[i];
1560         medc = (i >= 2) ? (1 << (i - 2)) : 0;
1561
1562         printf("Scheduled callouts statistic snapshot:\n");
1563         printf("  Callouts: %6d  Buckets: %6d*%-3d  Bucket size: 0.%06ds\n",
1564             count, callwheelsize, mp_ncpus, 1000000 >> CC_HASH_SHIFT);
1565         printf("  C/Bk: med %5d         avg %6d.%06jd  max %6d\n",
1566             medc,
1567             count / callwheelsize / mp_ncpus,
1568             (uint64_t)count * 1000000 / callwheelsize / mp_ncpus % 1000000,
1569             maxc);
1570         printf("  Time: med %5jd.%06jds avg %6jd.%06jds max %6jd.%06jds\n",
1571             medt / SBT_1S, (medt & 0xffffffff) * 1000000 >> 32,
1572             (st / count) / 1000000, (st / count) % 1000000,
1573             maxt / SBT_1S, (maxt & 0xffffffff) * 1000000 >> 32);
1574         printf("  Prec: med %5jd.%06jds avg %6jd.%06jds max %6jd.%06jds\n",
1575             medpr / SBT_1S, (medpr & 0xffffffff) * 1000000 >> 32,
1576             (spr / count) / 1000000, (spr / count) % 1000000,
1577             maxpr / SBT_1S, (maxpr & 0xffffffff) * 1000000 >> 32);
1578         printf("  Distribution:       \tbuckets\t   time\t   tcum\t"
1579             "   prec\t   pcum\n");
1580         for (i = 0, tcum = pcum = 0; i < 64; i++) {
1581                 if (ct[i] == 0 && cpr[i] == 0)
1582                         continue;
1583                 t = (i != 0) ? (((sbintime_t)1) << (i - 1)) : 0;
1584                 tcum += ct[i];
1585                 pcum += cpr[i];
1586                 printf("  %10jd.%06jds\t 2**%d\t%7d\t%7d\t%7d\t%7d\n",
1587                     t / SBT_1S, (t & 0xffffffff) * 1000000 >> 32,
1588                     i - 1 - (32 - CC_HASH_SHIFT),
1589                     ct[i], tcum, cpr[i], pcum);
1590         }
1591         return (error);
1592 }
1593 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, callout_stat,
1594     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE,
1595     0, 0, sysctl_kern_callout_stat, "I",
1596     "Dump immediate statistic snapshot of the scheduled callouts");