sys/net/netisr.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2007-2009 Robert N. M. Watson
   3  * Copyright (c) 2010-2011 Juniper Networks, Inc.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * This software was developed by Robert N. M. Watson under contract
   7  * to Juniper Networks, Inc.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  19  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  20  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  21  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  22  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  23  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  24  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  25  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  26  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  27  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  28  * SUCH DAMAGE.
  29  */
  30
  31 #include <sys/cdefs.h>
  32 __FBSDID("$FreeBSD$");
  33
  34 /*
  35  * netisr is a packet dispatch service, allowing synchronous (directly
  36  * dispatched) and asynchronous (deferred dispatch) processing of packets by
  37  * registered protocol handlers.  Callers pass a protocol identifier and
  38  * packet to netisr, along with a direct dispatch hint, and work will either
  39  * be immediately processed by the registered handler, or passed to a
  40  * software interrupt (SWI) thread for deferred dispatch.  Callers will
  41  * generally select one or the other based on:
  42  *
  43  * - Whether directly dispatching a netisr handler lead to code reentrance or
  44  *   lock recursion, such as entering the socket code from the socket code.
  45  * - Whether directly dispatching a netisr handler lead to recursive
  46  *   processing, such as when decapsulating several wrapped layers of tunnel
  47  *   information (IPSEC within IPSEC within ...).
  48  *
  49  * Maintaining ordering for protocol streams is a critical design concern.
  50  * Enforcing ordering limits the opportunity for concurrency, but maintains
  51  * the strong ordering requirements found in some protocols, such as TCP.  Of
  52  * related concern is CPU affinity--it is desirable to process all data
  53  * associated with a particular stream on the same CPU over time in order to
  54  * avoid acquiring locks associated with the connection on different CPUs,
  55  * keep connection data in one cache, and to generally encourage associated
  56  * user threads to live on the same CPU as the stream.  It's also desirable
  57  * to avoid lock migration and contention where locks are associated with
  58  * more than one flow.
  59  *
  60  * netisr supports several policy variations, represented by the
  61  * NETISR_POLICY_* constants, allowing protocols to play various roles in
  62  * identifying flows, assigning work to CPUs, etc.  These are described in
  63  * netisr.h.
  64  */
  65
  66 #include "opt_ddb.h"
  67 #include "opt_device_polling.h"
  68
  69 #include <sys/param.h>
  70 #include <sys/bus.h>
  71 #include <sys/kernel.h>
  72 #include <sys/kthread.h>
  73 #include <sys/interrupt.h>
  74 #include <sys/lock.h>
  75 #include <sys/mbuf.h>
  76 #include <sys/mutex.h>
  77 #include <sys/pcpu.h>
  78 #include <sys/proc.h>
  79 #include <sys/rmlock.h>
  80 #include <sys/sched.h>
  81 #include <sys/smp.h>
  82 #include <sys/socket.h>
  83 #include <sys/sysctl.h>
  84 #include <sys/systm.h>
  85
  86 #ifdef DDB
  87 #include <ddb/ddb.h>
  88 #endif
  89
  90 #define _WANT_NETISR_INTERNAL   /* Enable definitions from netisr_internal.h */
  91 #include <net/if.h>
  92 #include <net/if_var.h>
  93 #include <net/netisr.h>
  94 #include <net/netisr_internal.h>
  95 #include <net/vnet.h>
  96
  97 /*-
  98  * Synchronize use and modification of the registered netisr data structures;
  99  * acquire a read lock while modifying the set of registered protocols to
 100  * prevent partially registered or unregistered protocols from being run.
 101  *
 102  * The following data structures and fields are protected by this lock:
 103  *
 104  * - The netisr_proto array, including all fields of struct netisr_proto.
 105  * - The nws array, including all fields of struct netisr_worker.
 106  * - The nws_array array.
 107  *
 108  * Note: the NETISR_LOCKING define controls whether read locks are acquired
 109  * in packet processing paths requiring netisr registration stability.  This
 110  * is disabled by default as it can lead to measurable performance
 111  * degradation even with rmlocks (3%-6% for loopback ping-pong traffic), and
 112  * because netisr registration and unregistration is extremely rare at
 113  * runtime.  If it becomes more common, this decision should be revisited.
 114  *
 115  * XXXRW: rmlocks don't support assertions.
 116  */
 117 static struct rmlock    netisr_rmlock;
 118 #define NETISR_LOCK_INIT()      rm_init_flags(&netisr_rmlock, "netisr", \
 119                                     RM_NOWITNESS)
 120 #define NETISR_LOCK_ASSERT()
 121 #define NETISR_RLOCK(tracker)   rm_rlock(&netisr_rmlock, (tracker))
 122 #define NETISR_RUNLOCK(tracker) rm_runlock(&netisr_rmlock, (tracker))
 123 #define NETISR_WLOCK()          rm_wlock(&netisr_rmlock)
 124 #define NETISR_WUNLOCK()        rm_wunlock(&netisr_rmlock)
 125 /* #define      NETISR_LOCKING */
 126
 127 static SYSCTL_NODE(_net, OID_AUTO, isr, CTLFLAG_RW, 0, "netisr");
 128
 129 /*-
 130  * Three global direct dispatch policies are supported:
 131  *
 132  * NETISR_DISPATCH_DEFERRED: All work is deferred for a netisr, regardless of
 133  * context (may be overriden by protocols).
 134  *
 135  * NETISR_DISPATCH_HYBRID: If the executing context allows direct dispatch,
 136  * and we're running on the CPU the work would be performed on, then direct
 137  * dispatch it if it wouldn't violate ordering constraints on the workstream.
 138  *
 139  * NETISR_DISPATCH_DIRECT: If the executing context allows direct dispatch,
 140  * always direct dispatch.  (The default.)
 141  *
 142  * Notice that changing the global policy could lead to short periods of
 143  * misordered processing, but this is considered acceptable as compared to
 144  * the complexity of enforcing ordering during policy changes.  Protocols can
 145  * override the global policy (when they're not doing that, they select
 146  * NETISR_DISPATCH_DEFAULT).
 147  */
 148 #define NETISR_DISPATCH_POLICY_DEFAULT  NETISR_DISPATCH_DIRECT
 149 #define NETISR_DISPATCH_POLICY_MAXSTR   20 /* Used for temporary buffers. */
 150 static u_int    netisr_dispatch_policy = NETISR_DISPATCH_POLICY_DEFAULT;
 151 static int      sysctl_netisr_dispatch_policy(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 152 SYSCTL_PROC(_net_isr, OID_AUTO, dispatch, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RWTUN,
 153     0, 0, sysctl_netisr_dispatch_policy, "A",
 154     "netisr dispatch policy");
 155
 156 /*
 157  * Allow the administrator to limit the number of threads (CPUs) to use for
 158  * netisr.  We don't check netisr_maxthreads before creating the thread for
 159  * CPU 0, so in practice we ignore values <= 1.  This must be set at boot.
 160  * We will create at most one thread per CPU.
 161  */
 162 static int      netisr_maxthreads = -1;         /* Max number of threads. */
 163 SYSCTL_INT(_net_isr, OID_AUTO, maxthreads, CTLFLAG_RDTUN,
 164     &netisr_maxthreads, 0,
 165     "Use at most this many CPUs for netisr processing");
 166
 167 static int      netisr_bindthreads = 0;         /* Bind threads to CPUs. */
 168 SYSCTL_INT(_net_isr, OID_AUTO, bindthreads, CTLFLAG_RDTUN,
 169     &netisr_bindthreads, 0, "Bind netisr threads to CPUs.");
 170
 171 /*
 172  * Limit per-workstream mbuf queue limits s to at most net.isr.maxqlimit,
 173  * both for initial configuration and later modification using
 174  * netisr_setqlimit().
 175  */
 176 #define NETISR_DEFAULT_MAXQLIMIT        10240
 177 static u_int    netisr_maxqlimit = NETISR_DEFAULT_MAXQLIMIT;
 178 SYSCTL_UINT(_net_isr, OID_AUTO, maxqlimit, CTLFLAG_RDTUN,
 179     &netisr_maxqlimit, 0,
 180     "Maximum netisr per-protocol, per-CPU queue depth.");
 181
 182 /*
 183  * The default per-workstream mbuf queue limit for protocols that don't
 184  * initialize the nh_qlimit field of their struct netisr_handler.  If this is
 185  * set above netisr_maxqlimit, we truncate it to the maximum during boot.
 186  */
 187 #define NETISR_DEFAULT_DEFAULTQLIMIT    256
 188 static u_int    netisr_defaultqlimit = NETISR_DEFAULT_DEFAULTQLIMIT;
 189 SYSCTL_UINT(_net_isr, OID_AUTO, defaultqlimit, CTLFLAG_RDTUN,
 190     &netisr_defaultqlimit, 0,
 191     "Default netisr per-protocol, per-CPU queue limit if not set by protocol");
 192
 193 /*
 194  * Store and export the compile-time constant NETISR_MAXPROT limit on the
 195  * number of protocols that can register with netisr at a time.  This is
 196  * required for crashdump analysis, as it sizes netisr_proto[].
 197  */
 198 static u_int    netisr_maxprot = NETISR_MAXPROT;
 199 SYSCTL_UINT(_net_isr, OID_AUTO, maxprot, CTLFLAG_RD,
 200     &netisr_maxprot, 0,
 201     "Compile-time limit on the number of protocols supported by netisr.");
 202
 203 /*
 204  * The netisr_proto array describes all registered protocols, indexed by
 205  * protocol number.  See netisr_internal.h for more details.
 206  */
 207 static struct netisr_proto      netisr_proto[NETISR_MAXPROT];
 208
 209 /*
 210  * Per-CPU workstream data.  See netisr_internal.h for more details.
 211  */
 212 DPCPU_DEFINE(struct netisr_workstream, nws);
 213
 214 /*
 215  * Map contiguous values between 0 and nws_count into CPU IDs appropriate for
 216  * accessing workstreams.  This allows constructions of the form
 217  * DPCPU_ID_GET(nws_array[arbitraryvalue % nws_count], nws).
 218  */
 219 static u_int                             nws_array[MAXCPU];
 220
 221 /*
 222  * Number of registered workstreams.  Will be at most the number of running
 223  * CPUs once fully started.
 224  */
 225 static u_int                             nws_count;
 226 SYSCTL_UINT(_net_isr, OID_AUTO, numthreads, CTLFLAG_RD,
 227     &nws_count, 0, "Number of extant netisr threads.");
 228
 229 /*
 230  * Synchronization for each workstream: a mutex protects all mutable fields
 231  * in each stream, including per-protocol state (mbuf queues).  The SWI is
 232  * woken up if asynchronous dispatch is required.
 233  */
 234 #define NWS_LOCK(s)             mtx_lock(&(s)->nws_mtx)
 235 #define NWS_LOCK_ASSERT(s)      mtx_assert(&(s)->nws_mtx, MA_OWNED)
 236 #define NWS_UNLOCK(s)           mtx_unlock(&(s)->nws_mtx)
 237 #define NWS_SIGNAL(s)           swi_sched((s)->nws_swi_cookie, 0)
 238
 239 /*
 240  * Utility routines for protocols that implement their own mapping of flows
 241  * to CPUs.
 242  */
 243 u_int
 244 netisr_get_cpucount(void)
 245 {
 246
 247         return (nws_count);
 248 }
 249
 250 u_int
 251 netisr_get_cpuid(u_int cpunumber)
 252 {
 253
 254         KASSERT(cpunumber < nws_count, ("%s: %u > %u", __func__, cpunumber,
 255             nws_count));
 256
 257         return (nws_array[cpunumber]);
 258 }
 259
 260 /*
 261  * The default implementation of flow -> CPU ID mapping.
 262  *
 263  * Non-static so that protocols can use it to map their own work to specific
 264  * CPUs in a manner consistent to netisr for affinity purposes.
 265  */
 266 u_int
 267 netisr_default_flow2cpu(u_int flowid)
 268 {
 269
 270         return (nws_array[flowid % nws_count]);
 271 }
 272
 273 /*
 274  * Dispatch tunable and sysctl configuration.
 275  */
 276 struct netisr_dispatch_table_entry {
 277         u_int            ndte_policy;
 278         const char      *ndte_policy_str;
 279 };
 280 static const struct netisr_dispatch_table_entry netisr_dispatch_table[] = {
 281         { NETISR_DISPATCH_DEFAULT, "default" },
 282         { NETISR_DISPATCH_DEFERRED, "deferred" },
 283         { NETISR_DISPATCH_HYBRID, "hybrid" },
 284         { NETISR_DISPATCH_DIRECT, "direct" },
 285 };
 286 static const u_int netisr_dispatch_table_len =
 287     (sizeof(netisr_dispatch_table) / sizeof(netisr_dispatch_table[0]));
 288
 289 static void
 290 netisr_dispatch_policy_to_str(u_int dispatch_policy, char *buffer,
 291     u_int buflen)
 292 {
 293         const struct netisr_dispatch_table_entry *ndtep;
 294         const char *str;
 295         u_int i;
 296
 297         str = "unknown";
 298         for (i = 0; i < netisr_dispatch_table_len; i++) {
 299                 ndtep = &netisr_dispatch_table[i];
 300                 if (ndtep->ndte_policy == dispatch_policy) {
 301                         str = ndtep->ndte_policy_str;
 302                         break;
 303                 }
 304         }
 305         snprintf(buffer, buflen, "%s", str);
 306 }
 307
 308 static int
 309 netisr_dispatch_policy_from_str(const char *str, u_int *dispatch_policyp)
 310 {
 311         const struct netisr_dispatch_table_entry *ndtep;
 312         u_int i;
 313
 314         for (i = 0; i < netisr_dispatch_table_len; i++) {
 315                 ndtep = &netisr_dispatch_table[i];
 316                 if (strcmp(ndtep->ndte_policy_str, str) == 0) {
 317                         *dispatch_policyp = ndtep->ndte_policy;
 318                         return (0);
 319                 }
 320         }
 321         return (EINVAL);
 322 }
 323
 324 static int
 325 sysctl_netisr_dispatch_policy(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 326 {
 327         char tmp[NETISR_DISPATCH_POLICY_MAXSTR];
 328         u_int dispatch_policy;
 329         int error;
 330
 331         netisr_dispatch_policy_to_str(netisr_dispatch_policy, tmp,
 332             sizeof(tmp));
 333         error = sysctl_handle_string(oidp, tmp, sizeof(tmp), req);
 334         if (error == 0 && req->newptr != NULL) {
 335                 error = netisr_dispatch_policy_from_str(tmp,
 336                     &dispatch_policy);
 337                 if (error == 0 && dispatch_policy == NETISR_DISPATCH_DEFAULT)
 338                         error = EINVAL;
 339                 if (error == 0)
 340                         netisr_dispatch_policy = dispatch_policy;
 341         }
 342         return (error);
 343 }
 344
 345 /*
 346  * Register a new netisr handler, which requires initializing per-protocol
 347  * fields for each workstream.  All netisr work is briefly suspended while
 348  * the protocol is installed.
 349  */
 350 void
 351 netisr_register(const struct netisr_handler *nhp)
 352 {
 353         struct netisr_work *npwp;
 354         const char *name;
 355         u_int i, proto;
 356
 357         proto = nhp->nh_proto;
 358         name = nhp->nh_name;
 359
 360         /*
 361          * Test that the requested registration is valid.
 362          */
 363         KASSERT(nhp->nh_name != NULL,
 364             ("%s: nh_name NULL for %u", __func__, proto));
 365         KASSERT(nhp->nh_handler != NULL,
 366             ("%s: nh_handler NULL for %s", __func__, name));
 367         KASSERT(nhp->nh_policy == NETISR_POLICY_SOURCE ||
 368             nhp->nh_policy == NETISR_POLICY_FLOW ||
 369             nhp->nh_policy == NETISR_POLICY_CPU,
 370             ("%s: unsupported nh_policy %u for %s", __func__,
 371             nhp->nh_policy, name));
 372         KASSERT(nhp->nh_policy == NETISR_POLICY_FLOW ||
 373             nhp->nh_m2flow == NULL,
 374             ("%s: nh_policy != FLOW but m2flow defined for %s", __func__,
 375             name));
 376         KASSERT(nhp->nh_policy == NETISR_POLICY_CPU || nhp->nh_m2cpuid == NULL,
 377             ("%s: nh_policy != CPU but m2cpuid defined for %s", __func__,
 378             name));
 379         KASSERT(nhp->nh_policy != NETISR_POLICY_CPU || nhp->nh_m2cpuid != NULL,
 380             ("%s: nh_policy == CPU but m2cpuid not defined for %s", __func__,
 381             name));
 382         KASSERT(nhp->nh_dispatch == NETISR_DISPATCH_DEFAULT ||
 383             nhp->nh_dispatch == NETISR_DISPATCH_DEFERRED ||
 384             nhp->nh_dispatch == NETISR_DISPATCH_HYBRID ||
 385             nhp->nh_dispatch == NETISR_DISPATCH_DIRECT,
 386             ("%s: invalid nh_dispatch (%u)", __func__, nhp->nh_dispatch));
 387
 388         KASSERT(proto < NETISR_MAXPROT,
 389             ("%s(%u, %s): protocol too big", __func__, proto, name));
 390
 391         /*
 392          * Test that no existing registration exists for this protocol.
 393          */
 394         NETISR_WLOCK();
 395         KASSERT(netisr_proto[proto].np_name == NULL,
 396             ("%s(%u, %s): name present", __func__, proto, name));
 397         KASSERT(netisr_proto[proto].np_handler == NULL,
 398             ("%s(%u, %s): handler present", __func__, proto, name));
 399
 400         netisr_proto[proto].np_name = name;
 401         netisr_proto[proto].np_handler = nhp->nh_handler;
 402         netisr_proto[proto].np_m2flow = nhp->nh_m2flow;
 403         netisr_proto[proto].np_m2cpuid = nhp->nh_m2cpuid;
 404         netisr_proto[proto].np_drainedcpu = nhp->nh_drainedcpu;
 405         if (nhp->nh_qlimit == 0)
 406                 netisr_proto[proto].np_qlimit = netisr_defaultqlimit;
 407         else if (nhp->nh_qlimit > netisr_maxqlimit) {
 408                 printf("%s: %s requested queue limit %u capped to "
 409                     "net.isr.maxqlimit %u\n", __func__, name, nhp->nh_qlimit,
 410                     netisr_maxqlimit);
 411                 netisr_proto[proto].np_qlimit = netisr_maxqlimit;
 412         } else
 413                 netisr_proto[proto].np_qlimit = nhp->nh_qlimit;
 414         netisr_proto[proto].np_policy = nhp->nh_policy;
 415         netisr_proto[proto].np_dispatch = nhp->nh_dispatch;
 416         CPU_FOREACH(i) {
 417                 npwp = &(DPCPU_ID_PTR(i, nws))->nws_work[proto];
 418                 bzero(npwp, sizeof(*npwp));
 419                 npwp->nw_qlimit = netisr_proto[proto].np_qlimit;
 420         }
 421         NETISR_WUNLOCK();
 422 }
 423
 424 /*
 425  * Clear drop counters across all workstreams for a protocol.
 426  */
 427 void
 428 netisr_clearqdrops(const struct netisr_handler *nhp)
 429 {
 430         struct netisr_work *npwp;
 431 #ifdef INVARIANTS
 432         const char *name;
 433 #endif
 434         u_int i, proto;
 435
 436         proto = nhp->nh_proto;
 437 #ifdef INVARIANTS
 438         name = nhp->nh_name;
 439 #endif
 440         KASSERT(proto < NETISR_MAXPROT,
 441             ("%s(%u): protocol too big for %s", __func__, proto, name));
 442
 443         NETISR_WLOCK();
 444         KASSERT(netisr_proto[proto].np_handler != NULL,
 445             ("%s(%u): protocol not registered for %s", __func__, proto,
 446             name));
 447
 448         CPU_FOREACH(i) {
 449                 npwp = &(DPCPU_ID_PTR(i, nws))->nws_work[proto];
 450                 npwp->nw_qdrops = 0;
 451         }
 452         NETISR_WUNLOCK();
 453 }
 454
 455 /*
 456  * Query current drop counters across all workstreams for a protocol.
 457  */
 458 void
 459 netisr_getqdrops(const struct netisr_handler *nhp, u_int64_t *qdropp)
 460 {
 461         struct netisr_work *npwp;
 462         struct rm_priotracker tracker;
 463 #ifdef INVARIANTS
 464         const char *name;
 465 #endif
 466         u_int i, proto;
 467
 468         *qdropp = 0;
 469         proto = nhp->nh_proto;
 470 #ifdef INVARIANTS
 471         name = nhp->nh_name;
 472 #endif
 473         KASSERT(proto < NETISR_MAXPROT,
 474             ("%s(%u): protocol too big for %s", __func__, proto, name));
 475
 476         NETISR_RLOCK(&tracker);
 477         KASSERT(netisr_proto[proto].np_handler != NULL,
 478             ("%s(%u): protocol not registered for %s", __func__, proto,
 479             name));
 480
 481         CPU_FOREACH(i) {
 482                 npwp = &(DPCPU_ID_PTR(i, nws))->nws_work[proto];
 483                 *qdropp += npwp->nw_qdrops;
 484         }
 485         NETISR_RUNLOCK(&tracker);
 486 }
 487
 488 /*
 489  * Query current per-workstream queue limit for a protocol.
 490  */
 491 void
 492 netisr_getqlimit(const struct netisr_handler *nhp, u_int *qlimitp)
 493 {
 494         struct rm_priotracker tracker;
 495 #ifdef INVARIANTS
 496         const char *name;
 497 #endif
 498         u_int proto;
 499
 500         proto = nhp->nh_proto;
 501 #ifdef INVARIANTS
 502         name = nhp->nh_name;
 503 #endif
 504         KASSERT(proto < NETISR_MAXPROT,
 505             ("%s(%u): protocol too big for %s", __func__, proto, name));
 506
 507         NETISR_RLOCK(&tracker);
 508         KASSERT(netisr_proto[proto].np_handler != NULL,
 509             ("%s(%u): protocol not registered for %s", __func__, proto,
 510             name));
 511         *qlimitp = netisr_proto[proto].np_qlimit;
 512         NETISR_RUNLOCK(&tracker);
 513 }
 514
 515 /*
 516  * Update the queue limit across per-workstream queues for a protocol.  We
 517  * simply change the limits, and don't drain overflowed packets as they will
 518  * (hopefully) take care of themselves shortly.
 519  */
 520 int
 521 netisr_setqlimit(const struct netisr_handler *nhp, u_int qlimit)
 522 {
 523         struct netisr_work *npwp;
 524 #ifdef INVARIANTS
 525         const char *name;
 526 #endif
 527         u_int i, proto;
 528
 529         if (qlimit > netisr_maxqlimit)
 530                 return (EINVAL);
 531
 532         proto = nhp->nh_proto;
 533 #ifdef INVARIANTS
 534         name = nhp->nh_name;
 535 #endif
 536         KASSERT(proto < NETISR_MAXPROT,
 537             ("%s(%u): protocol too big for %s", __func__, proto, name));
 538
 539         NETISR_WLOCK();
 540         KASSERT(netisr_proto[proto].np_handler != NULL,
 541             ("%s(%u): protocol not registered for %s", __func__, proto,
 542             name));
 543
 544         netisr_proto[proto].np_qlimit = qlimit;
 545         CPU_FOREACH(i) {
 546                 npwp = &(DPCPU_ID_PTR(i, nws))->nws_work[proto];
 547                 npwp->nw_qlimit = qlimit;
 548         }
 549         NETISR_WUNLOCK();
 550         return (0);
 551 }
 552
 553 /*
 554  * Drain all packets currently held in a particular protocol work queue.
 555  */
 556 static void
 557 netisr_drain_proto(struct netisr_work *npwp)
 558 {
 559         struct mbuf *m;
 560
 561         /*
 562          * We would assert the lock on the workstream but it's not passed in.
 563          */
 564         while ((m = npwp->nw_head) != NULL) {
 565                 npwp->nw_head = m->m_nextpkt;
 566                 m->m_nextpkt = NULL;
 567                 if (npwp->nw_head == NULL)
 568                         npwp->nw_tail = NULL;
 569                 npwp->nw_len--;
 570                 m_freem(m);
 571         }
 572         KASSERT(npwp->nw_tail == NULL, ("%s: tail", __func__));
 573         KASSERT(npwp->nw_len == 0, ("%s: len", __func__));
 574 }
 575
 576 /*
 577  * Remove the registration of a network protocol, which requires clearing
 578  * per-protocol fields across all workstreams, including freeing all mbufs in
 579  * the queues at time of unregister.  All work in netisr is briefly suspended
 580  * while this takes place.
 581  */
 582 void
 583 netisr_unregister(const struct netisr_handler *nhp)
 584 {
 585         struct netisr_work *npwp;
 586 #ifdef INVARIANTS
 587         const char *name;
 588 #endif
 589         u_int i, proto;
 590
 591         proto = nhp->nh_proto;
 592 #ifdef INVARIANTS
 593         name = nhp->nh_name;
 594 #endif
 595         KASSERT(proto < NETISR_MAXPROT,
 596             ("%s(%u): protocol too big for %s", __func__, proto, name));
 597
 598         NETISR_WLOCK();
 599         KASSERT(netisr_proto[proto].np_handler != NULL,
 600             ("%s(%u): protocol not registered for %s", __func__, proto,
 601             name));
 602
 603         netisr_proto[proto].np_name = NULL;
 604         netisr_proto[proto].np_handler = NULL;
 605         netisr_proto[proto].np_m2flow = NULL;
 606         netisr_proto[proto].np_m2cpuid = NULL;
 607         netisr_proto[proto].np_qlimit = 0;
 608         netisr_proto[proto].np_policy = 0;
 609         CPU_FOREACH(i) {
 610                 npwp = &(DPCPU_ID_PTR(i, nws))->nws_work[proto];
 611                 netisr_drain_proto(npwp);
 612                 bzero(npwp, sizeof(*npwp));
 613         }
 614         NETISR_WUNLOCK();
 615 }
 616
 617 /*
 618  * Compose the global and per-protocol policies on dispatch, and return the
 619  * dispatch policy to use.
 620  */
 621 static u_int
 622 netisr_get_dispatch(struct netisr_proto *npp)
 623 {
 624
 625         /*
 626          * Protocol-specific configuration overrides the global default.
 627          */
 628         if (npp->np_dispatch != NETISR_DISPATCH_DEFAULT)
 629                 return (npp->np_dispatch);
 630         return (netisr_dispatch_policy);
 631 }
 632
 633 /*
 634  * Look up the workstream given a packet and source identifier.  Do this by
 635  * checking the protocol's policy, and optionally call out to the protocol
 636  * for assistance if required.
 637  */
 638 static struct mbuf *
 639 netisr_select_cpuid(struct netisr_proto *npp, u_int dispatch_policy,
 640     uintptr_t source, struct mbuf *m, u_int *cpuidp)
 641 {
 642         struct ifnet *ifp;
 643         u_int policy;
 644
 645         NETISR_LOCK_ASSERT();
 646
 647         /*
 648          * In the event we have only one worker, shortcut and deliver to it
 649          * without further ado.
 650          */
 651         if (nws_count == 1) {
 652                 *cpuidp = nws_array[0];
 653                 return (m);
 654         }
 655
 656         /*
 657          * What happens next depends on the policy selected by the protocol.
 658          * If we want to support per-interface policies, we should do that
 659          * here first.
 660          */
 661         policy = npp->np_policy;
 662         if (policy == NETISR_POLICY_CPU) {
 663                 m = npp->np_m2cpuid(m, source, cpuidp);
 664                 if (m == NULL)
 665                         return (NULL);
 666
 667                 /*
 668                  * It's possible for a protocol not to have a good idea about
 669                  * where to process a packet, in which case we fall back on
 670                  * the netisr code to decide.  In the hybrid case, return the
 671                  * current CPU ID, which will force an immediate direct
 672                  * dispatch.  In the queued case, fall back on the SOURCE
 673                  * policy.
 674                  */
 675                 if (*cpuidp != NETISR_CPUID_NONE)
 676                         return (m);
 677                 if (dispatch_policy == NETISR_DISPATCH_HYBRID) {
 678                         *cpuidp = curcpu;
 679                         return (m);
 680                 }
 681                 policy = NETISR_POLICY_SOURCE;
 682         }
 683
 684         if (policy == NETISR_POLICY_FLOW) {
 685                 if (!(m->m_flags & M_FLOWID) && npp->np_m2flow != NULL) {
 686                         m = npp->np_m2flow(m, source);
 687                         if (m == NULL)
 688                                 return (NULL);
 689                 }
 690                 if (m->m_flags & M_FLOWID) {
 691                         *cpuidp =
 692                             netisr_default_flow2cpu(m->m_pkthdr.flowid);
 693                         return (m);
 694                 }
 695                 policy = NETISR_POLICY_SOURCE;
 696         }
 697
 698         KASSERT(policy == NETISR_POLICY_SOURCE,
 699             ("%s: invalid policy %u for %s", __func__, npp->np_policy,
 700             npp->np_name));
 701
 702         ifp = m->m_pkthdr.rcvif;
 703         if (ifp != NULL)
 704                 *cpuidp = nws_array[(ifp->if_index + source) % nws_count];
 705         else
 706                 *cpuidp = nws_array[source % nws_count];
 707         return (m);
 708 }
 709
 710 /*
 711  * Process packets associated with a workstream and protocol.  For reasons of
 712  * fairness, we process up to one complete netisr queue at a time, moving the
 713  * queue to a stack-local queue for processing, but do not loop refreshing
 714  * from the global queue.  The caller is responsible for deciding whether to
 715  * loop, and for setting the NWS_RUNNING flag.  The passed workstream will be
 716  * locked on entry and relocked before return, but will be released while
 717  * processing.  The number of packets processed is returned.
 718  */
 719 static u_int
 720 netisr_process_workstream_proto(struct netisr_workstream *nwsp, u_int proto)
 721 {
 722         struct netisr_work local_npw, *npwp;
 723         u_int handled;
 724         struct mbuf *m;
 725
 726         NETISR_LOCK_ASSERT();
 727         NWS_LOCK_ASSERT(nwsp);
 728
 729         KASSERT(nwsp->nws_flags & NWS_RUNNING,
 730             ("%s(%u): not running", __func__, proto));
 731         KASSERT(proto >= 0 && proto < NETISR_MAXPROT,
 732             ("%s(%u): invalid proto\n", __func__, proto));
 733
 734         npwp = &nwsp->nws_work[proto];
 735         if (npwp->nw_len == 0)
 736                 return (0);
 737
 738         /*
 739          * Move the global work queue to a thread-local work queue.
 740          *
 741          * Notice that this means the effective maximum length of the queue
 742          * is actually twice that of the maximum queue length specified in
 743          * the protocol registration call.
 744          */
 745         handled = npwp->nw_len;
 746         local_npw = *npwp;
 747         npwp->nw_head = NULL;
 748         npwp->nw_tail = NULL;
 749         npwp->nw_len = 0;
 750         nwsp->nws_pendingbits &= ~(1 << proto);
 751         NWS_UNLOCK(nwsp);
 752         while ((m = local_npw.nw_head) != NULL) {
 753                 local_npw.nw_head = m->m_nextpkt;
 754                 m->m_nextpkt = NULL;
 755                 if (local_npw.nw_head == NULL)
 756                         local_npw.nw_tail = NULL;
 757                 local_npw.nw_len--;
 758                 VNET_ASSERT(m->m_pkthdr.rcvif != NULL,
 759                     ("%s:%d rcvif == NULL: m=%p", __func__, __LINE__, m));
 760                 CURVNET_SET(m->m_pkthdr.rcvif->if_vnet);
 761                 netisr_proto[proto].np_handler(m);
 762                 CURVNET_RESTORE();
 763         }
 764         KASSERT(local_npw.nw_len == 0,
 765             ("%s(%u): len %u", __func__, proto, local_npw.nw_len));
 766         if (netisr_proto[proto].np_drainedcpu)
 767                 netisr_proto[proto].np_drainedcpu(nwsp->nws_cpu);
 768         NWS_LOCK(nwsp);
 769         npwp->nw_handled += handled;
 770         return (handled);
 771 }
 772
 773 /*
 774  * SWI handler for netisr -- processes packets in a set of workstreams that
 775  * it owns, woken up by calls to NWS_SIGNAL().  If this workstream is already
 776  * being direct dispatched, go back to sleep and wait for the dispatching
 777  * thread to wake us up again.
 778  */
 779 static void
 780 swi_net(void *arg)
 781 {
 782 #ifdef NETISR_LOCKING
 783         struct rm_priotracker tracker;
 784 #endif
 785         struct netisr_workstream *nwsp;
 786         u_int bits, prot;
 787
 788         nwsp = arg;
 789
 790 #ifdef DEVICE_POLLING
 791         KASSERT(nws_count == 1,
 792             ("%s: device_polling but nws_count != 1", __func__));
 793         netisr_poll();
 794 #endif
 795 #ifdef NETISR_LOCKING
 796         NETISR_RLOCK(&tracker);
 797 #endif
 798         NWS_LOCK(nwsp);
 799         KASSERT(!(nwsp->nws_flags & NWS_RUNNING), ("swi_net: running"));
 800         if (nwsp->nws_flags & NWS_DISPATCHING)
 801                 goto out;
 802         nwsp->nws_flags |= NWS_RUNNING;
 803         nwsp->nws_flags &= ~NWS_SCHEDULED;
 804         while ((bits = nwsp->nws_pendingbits) != 0) {
 805                 while ((prot = ffs(bits)) != 0) {
 806                         prot--;
 807                         bits &= ~(1 << prot);
 808                         (void)netisr_process_workstream_proto(nwsp, prot);
 809                 }
 810         }
 811         nwsp->nws_flags &= ~NWS_RUNNING;
 812 out:
 813         NWS_UNLOCK(nwsp);
 814 #ifdef NETISR_LOCKING
 815         NETISR_RUNLOCK(&tracker);
 816 #endif
 817 #ifdef DEVICE_POLLING
 818         netisr_pollmore();
 819 #endif
 820 }
 821
 822 static int
 823 netisr_queue_workstream(struct netisr_workstream *nwsp, u_int proto,
 824     struct netisr_work *npwp, struct mbuf *m, int *dosignalp)
 825 {
 826
 827         NWS_LOCK_ASSERT(nwsp);
 828
 829         *dosignalp = 0;
 830         if (npwp->nw_len < npwp->nw_qlimit) {
 831                 m->m_nextpkt = NULL;
 832                 if (npwp->nw_head == NULL) {
 833                         npwp->nw_head = m;
 834                         npwp->nw_tail = m;
 835                 } else {
 836                         npwp->nw_tail->m_nextpkt = m;
 837                         npwp->nw_tail = m;
 838                 }
 839                 npwp->nw_len++;
 840                 if (npwp->nw_len > npwp->nw_watermark)
 841                         npwp->nw_watermark = npwp->nw_len;
 842
 843                 /*
 844                  * We must set the bit regardless of NWS_RUNNING, so that
 845                  * swi_net() keeps calling netisr_process_workstream_proto().
 846                  */
 847                 nwsp->nws_pendingbits |= (1 << proto);
 848                 if (!(nwsp->nws_flags &
 849                     (NWS_RUNNING | NWS_DISPATCHING | NWS_SCHEDULED))) {
 850                         nwsp->nws_flags |= NWS_SCHEDULED;
 851                         *dosignalp = 1; /* Defer until unlocked. */
 852                 }
 853                 npwp->nw_queued++;
 854                 return (0);
 855         } else {
 856                 m_freem(m);
 857                 npwp->nw_qdrops++;
 858                 return (ENOBUFS);
 859         }
 860 }
 861
 862 static int
 863 netisr_queue_internal(u_int proto, struct mbuf *m, u_int cpuid)
 864 {
 865         struct netisr_workstream *nwsp;
 866         struct netisr_work *npwp;
 867         int dosignal, error;
 868
 869 #ifdef NETISR_LOCKING
 870         NETISR_LOCK_ASSERT();
 871 #endif
 872         KASSERT(cpuid <= mp_maxid, ("%s: cpuid too big (%u, %u)", __func__,
 873             cpuid, mp_maxid));
 874         KASSERT(!CPU_ABSENT(cpuid), ("%s: CPU %u absent", __func__, cpuid));
 875
 876         dosignal = 0;
 877         error = 0;
 878         nwsp = DPCPU_ID_PTR(cpuid, nws);
 879         npwp = &nwsp->nws_work[proto];
 880         NWS_LOCK(nwsp);
 881         error = netisr_queue_workstream(nwsp, proto, npwp, m, &dosignal);
 882         NWS_UNLOCK(nwsp);
 883         if (dosignal)
 884                 NWS_SIGNAL(nwsp);
 885         return (error);
 886 }
 887
 888 int
 889 netisr_queue_src(u_int proto, uintptr_t source, struct mbuf *m)
 890 {
 891 #ifdef NETISR_LOCKING
 892         struct rm_priotracker tracker;
 893 #endif
 894         u_int cpuid;
 895         int error;
 896
 897         KASSERT(proto < NETISR_MAXPROT,
 898             ("%s: invalid proto %u", __func__, proto));
 899
 900 #ifdef NETISR_LOCKING
 901         NETISR_RLOCK(&tracker);
 902 #endif
 903         KASSERT(netisr_proto[proto].np_handler != NULL,
 904             ("%s: invalid proto %u", __func__, proto));
 905
 906         m = netisr_select_cpuid(&netisr_proto[proto], NETISR_DISPATCH_DEFERRED,
 907             source, m, &cpuid);
 908         if (m != NULL) {
 909                 KASSERT(!CPU_ABSENT(cpuid), ("%s: CPU %u absent", __func__,
 910                     cpuid));
 911                 error = netisr_queue_internal(proto, m, cpuid);
 912         } else
 913                 error = ENOBUFS;
 914 #ifdef NETISR_LOCKING
 915         NETISR_RUNLOCK(&tracker);
 916 #endif
 917         return (error);
 918 }
 919
 920 int
 921 netisr_queue(u_int proto, struct mbuf *m)
 922 {
 923
 924         return (netisr_queue_src(proto, 0, m));
 925 }
 926
 927 /*
 928  * Dispatch a packet for netisr processing; direct dispatch is permitted by
 929  * calling context.
 930  */
 931 int
 932 netisr_dispatch_src(u_int proto, uintptr_t source, struct mbuf *m)
 933 {
 934 #ifdef NETISR_LOCKING
 935         struct rm_priotracker tracker;
 936 #endif
 937         struct netisr_workstream *nwsp;
 938         struct netisr_proto *npp;
 939         struct netisr_work *npwp;
 940         int dosignal, error;
 941         u_int cpuid, dispatch_policy;
 942
 943         KASSERT(proto < NETISR_MAXPROT,
 944             ("%s: invalid proto %u", __func__, proto));
 945 #ifdef NETISR_LOCKING
 946         NETISR_RLOCK(&tracker);
 947 #endif
 948         npp = &netisr_proto[proto];
 949         KASSERT(npp->np_handler != NULL, ("%s: invalid proto %u", __func__,
 950             proto));
 951
 952         dispatch_policy = netisr_get_dispatch(npp);
 953         if (dispatch_policy == NETISR_DISPATCH_DEFERRED)
 954                 return (netisr_queue_src(proto, source, m));
 955
 956         /*
 957          * If direct dispatch is forced, then unconditionally dispatch
 958          * without a formal CPU selection.  Borrow the current CPU's stats,
 959          * even if there's no worker on it.  In this case we don't update
 960          * nws_flags because all netisr processing will be source ordered due
 961          * to always being forced to directly dispatch.
 962          */
 963         if (dispatch_policy == NETISR_DISPATCH_DIRECT) {
 964                 nwsp = DPCPU_PTR(nws);
 965                 npwp = &nwsp->nws_work[proto];
 966                 npwp->nw_dispatched++;
 967                 npwp->nw_handled++;
 968                 netisr_proto[proto].np_handler(m);
 969                 error = 0;
 970                 goto out_unlock;
 971         }
 972
 973         KASSERT(dispatch_policy == NETISR_DISPATCH_HYBRID,
 974             ("%s: unknown dispatch policy (%u)", __func__, dispatch_policy));
 975
 976         /*
 977          * Otherwise, we execute in a hybrid mode where we will try to direct
 978          * dispatch if we're on the right CPU and the netisr worker isn't
 979          * already running.
 980          */
 981         sched_pin();
 982         m = netisr_select_cpuid(&netisr_proto[proto], NETISR_DISPATCH_HYBRID,
 983             source, m, &cpuid);
 984         if (m == NULL) {
 985                 error = ENOBUFS;
 986                 goto out_unpin;
 987         }
 988         KASSERT(!CPU_ABSENT(cpuid), ("%s: CPU %u absent", __func__, cpuid));
 989         if (cpuid != curcpu)
 990                 goto queue_fallback;
 991         nwsp = DPCPU_PTR(nws);
 992         npwp = &nwsp->nws_work[proto];
 993
 994         /*-
 995          * We are willing to direct dispatch only if three conditions hold:
 996          *
 997          * (1) The netisr worker isn't already running,
 998          * (2) Another thread isn't already directly dispatching, and
 999          * (3) The netisr hasn't already been woken up.
1000          */
1001         NWS_LOCK(nwsp);
1002         if (nwsp->nws_flags & (NWS_RUNNING | NWS_DISPATCHING | NWS_SCHEDULED)) {
1003                 error = netisr_queue_workstream(nwsp, proto, npwp, m,
1004                     &dosignal);
1005                 NWS_UNLOCK(nwsp);
1006                 if (dosignal)
1007                         NWS_SIGNAL(nwsp);
1008                 goto out_unpin;
1009         }
1010
1011         /*
1012          * The current thread is now effectively the netisr worker, so set
1013          * the dispatching flag to prevent concurrent processing of the
1014          * stream from another thread (even the netisr worker), which could
1015          * otherwise lead to effective misordering of the stream.
1016          */
1017         nwsp->nws_flags |= NWS_DISPATCHING;
1018         NWS_UNLOCK(nwsp);
1019         netisr_proto[proto].np_handler(m);
1020         NWS_LOCK(nwsp);
1021         nwsp->nws_flags &= ~NWS_DISPATCHING;
1022         npwp->nw_handled++;
1023         npwp->nw_hybrid_dispatched++;
1024
1025         /*
1026          * If other work was enqueued by another thread while we were direct
1027          * dispatching, we need to signal the netisr worker to do that work.
1028          * In the future, we might want to do some of that work in the
1029          * current thread, rather than trigger further context switches.  If
1030          * so, we'll want to establish a reasonable bound on the work done in
1031          * the "borrowed" context.
1032          */
1033         if (nwsp->nws_pendingbits != 0) {
1034                 nwsp->nws_flags |= NWS_SCHEDULED;
1035                 dosignal = 1;
1036         } else
1037                 dosignal = 0;
1038         NWS_UNLOCK(nwsp);
1039         if (dosignal)
1040                 NWS_SIGNAL(nwsp);
1041         error = 0;
1042         goto out_unpin;
1043
1044 queue_fallback:
1045         error = netisr_queue_internal(proto, m, cpuid);
1046 out_unpin:
1047         sched_unpin();
1048 out_unlock:
1049 #ifdef NETISR_LOCKING
1050         NETISR_RUNLOCK(&tracker);
1051 #endif
1052         return (error);
1053 }
1054
1055 int
1056 netisr_dispatch(u_int proto, struct mbuf *m)
1057 {
1058
1059         return (netisr_dispatch_src(proto, 0, m));
1060 }
1061
1062 #ifdef DEVICE_POLLING
1063 /*
1064  * Kernel polling borrows a netisr thread to run interface polling in; this
1065  * function allows kernel polling to request that the netisr thread be
1066  * scheduled even if no packets are pending for protocols.
1067  */
1068 void
1069 netisr_sched_poll(void)
1070 {
1071         struct netisr_workstream *nwsp;
1072
1073         nwsp = DPCPU_ID_PTR(nws_array[0], nws);
1074         NWS_SIGNAL(nwsp);
1075 }
1076 #endif
1077
1078 static void
1079 netisr_start_swi(u_int cpuid, struct pcpu *pc)
1080 {
1081         char swiname[12];
1082         struct netisr_workstream *nwsp;
1083         int error;
1084
1085         KASSERT(!CPU_ABSENT(cpuid), ("%s: CPU %u absent", __func__, cpuid));
1086
1087         nwsp = DPCPU_ID_PTR(cpuid, nws);
1088         mtx_init(&nwsp->nws_mtx, "netisr_mtx", NULL, MTX_DEF);
1089         nwsp->nws_cpu = cpuid;
1090         snprintf(swiname, sizeof(swiname), "netisr %u", cpuid);
1091         error = swi_add(&nwsp->nws_intr_event, swiname, swi_net, nwsp,
1092             SWI_NET, INTR_MPSAFE, &nwsp->nws_swi_cookie);
1093         if (error)
1094                 panic("%s: swi_add %d", __func__, error);
1095         pc->pc_netisr = nwsp->nws_intr_event;
1096         if (netisr_bindthreads) {
1097                 error = intr_event_bind(nwsp->nws_intr_event, cpuid);
1098                 if (error != 0)
1099                         printf("%s: cpu %u: intr_event_bind: %d", __func__,
1100                             cpuid, error);
1101         }
1102         NETISR_WLOCK();
1103         nws_array[nws_count] = nwsp->nws_cpu;
1104         nws_count++;
1105         NETISR_WUNLOCK();
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Initialize the netisr subsystem.  We rely on BSS and static initialization
1110  * of most fields in global data structures.
1111  *
1112  * Start a worker thread for the boot CPU so that we can support network
1113  * traffic immediately in case the network stack is used before additional
1114  * CPUs are started (for example, diskless boot).
1115  */
1116 static void
1117 netisr_init(void *arg)
1118 {
1119         KASSERT(curcpu == 0, ("%s: not on CPU 0", __func__));
1120
1121         NETISR_LOCK_INIT();
1122         if (netisr_maxthreads < 1)
1123                 netisr_maxthreads = 1;
1124         if (netisr_maxthreads > mp_ncpus) {
1125                 printf("netisr_init: forcing maxthreads from %d to %d\n",
1126                     netisr_maxthreads, mp_ncpus);
1127                 netisr_maxthreads = mp_ncpus;
1128         }
1129         if (netisr_defaultqlimit > netisr_maxqlimit) {
1130                 printf("netisr_init: forcing defaultqlimit from %d to %d\n",
1131                     netisr_defaultqlimit, netisr_maxqlimit);
1132                 netisr_defaultqlimit = netisr_maxqlimit;
1133         }
1134 #ifdef DEVICE_POLLING
1135         /*
1136          * The device polling code is not yet aware of how to deal with
1137          * multiple netisr threads, so for the time being compiling in device
1138          * polling disables parallel netisr workers.
1139          */
1140         if (netisr_maxthreads != 1 || netisr_bindthreads != 0) {
1141                 printf("netisr_init: forcing maxthreads to 1 and "
1142                     "bindthreads to 0 for device polling\n");
1143                 netisr_maxthreads = 1;
1144                 netisr_bindthreads = 0;
1145         }
1146 #endif
1147         netisr_start_swi(curcpu, pcpu_find(curcpu));
1148 }
1149 SYSINIT(netisr_init, SI_SUB_SOFTINTR, SI_ORDER_FIRST, netisr_init, NULL);
1150
1151 /*
1152  * Start worker threads for additional CPUs.  No attempt to gracefully handle
1153  * work reassignment, we don't yet support dynamic reconfiguration.
1154  */
1155 static void
1156 netisr_start(void *arg)
1157 {
1158         struct pcpu *pc;
1159
1160         STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1161                 if (nws_count >= netisr_maxthreads)
1162                         break;
1163                 /* XXXRW: Is skipping absent CPUs still required here? */
1164                 if (CPU_ABSENT(pc->pc_cpuid))
1165                         continue;
1166                 /* Worker will already be present for boot CPU. */
1167                 if (pc->pc_netisr != NULL)
1168                         continue;
1169                 netisr_start_swi(pc->pc_cpuid, pc);
1170         }
1171 }
1172 SYSINIT(netisr_start, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_MIDDLE, netisr_start, NULL);
1173
1174 /*
1175  * Sysctl monitoring for netisr: query a list of registered protocols.
1176  */
1177 static int
1178 sysctl_netisr_proto(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1179 {
1180         struct rm_priotracker tracker;
1181         struct sysctl_netisr_proto *snpp, *snp_array;
1182         struct netisr_proto *npp;
1183         u_int counter, proto;
1184         int error;
1185
1186         if (req->newptr != NULL)
1187                 return (EINVAL);
1188         snp_array = malloc(sizeof(*snp_array) * NETISR_MAXPROT, M_TEMP,
1189             M_ZERO | M_WAITOK);
1190         counter = 0;
1191         NETISR_RLOCK(&tracker);
1192         for (proto = 0; proto < NETISR_MAXPROT; proto++) {
1193                 npp = &netisr_proto[proto];
1194                 if (npp->np_name == NULL)
1195                         continue;
1196                 snpp = &snp_array[counter];
1197                 snpp->snp_version = sizeof(*snpp);
1198                 strlcpy(snpp->snp_name, npp->np_name, NETISR_NAMEMAXLEN);
1199                 snpp->snp_proto = proto;
1200                 snpp->snp_qlimit = npp->np_qlimit;
1201                 snpp->snp_policy = npp->np_policy;
1202                 snpp->snp_dispatch = npp->np_dispatch;
1203                 if (npp->np_m2flow != NULL)
1204                         snpp->snp_flags |= NETISR_SNP_FLAGS_M2FLOW;
1205                 if (npp->np_m2cpuid != NULL)
1206                         snpp->snp_flags |= NETISR_SNP_FLAGS_M2CPUID;
1207                 if (npp->np_drainedcpu != NULL)
1208                         snpp->snp_flags |= NETISR_SNP_FLAGS_DRAINEDCPU;
1209                 counter++;
1210         }
1211         NETISR_RUNLOCK(&tracker);
1212         KASSERT(counter <= NETISR_MAXPROT,
1213             ("sysctl_netisr_proto: counter too big (%d)", counter));
1214         error = SYSCTL_OUT(req, snp_array, sizeof(*snp_array) * counter);
1215         free(snp_array, M_TEMP);
1216         return (error);
1217 }
1218
1219 SYSCTL_PROC(_net_isr, OID_AUTO, proto,
1220     CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_netisr_proto,
1221     "S,sysctl_netisr_proto",
1222     "Return list of protocols registered with netisr");
1223
1224 /*
1225  * Sysctl monitoring for netisr: query a list of workstreams.
1226  */
1227 static int
1228 sysctl_netisr_workstream(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1229 {
1230         struct rm_priotracker tracker;
1231         struct sysctl_netisr_workstream *snwsp, *snws_array;
1232         struct netisr_workstream *nwsp;
1233         u_int counter, cpuid;
1234         int error;
1235
1236         if (req->newptr != NULL)
1237                 return (EINVAL);
1238         snws_array = malloc(sizeof(*snws_array) * MAXCPU, M_TEMP,
1239             M_ZERO | M_WAITOK);
1240         counter = 0;
1241         NETISR_RLOCK(&tracker);
1242         CPU_FOREACH(cpuid) {
1243                 nwsp = DPCPU_ID_PTR(cpuid, nws);
1244                 if (nwsp->nws_intr_event == NULL)
1245                         continue;
1246                 NWS_LOCK(nwsp);
1247                 snwsp = &snws_array[counter];
1248                 snwsp->snws_version = sizeof(*snwsp);
1249
1250                 /*
1251                  * For now, we equate workstream IDs and CPU IDs in the
1252                  * kernel, but expose them independently to userspace in case
1253                  * that assumption changes in the future.
1254                  */
1255                 snwsp->snws_wsid = cpuid;
1256                 snwsp->snws_cpu = cpuid;
1257                 if (nwsp->nws_intr_event != NULL)
1258                         snwsp->snws_flags |= NETISR_SNWS_FLAGS_INTR;
1259                 NWS_UNLOCK(nwsp);
1260                 counter++;
1261         }
1262         NETISR_RUNLOCK(&tracker);
1263         KASSERT(counter <= MAXCPU,
1264             ("sysctl_netisr_workstream: counter too big (%d)", counter));
1265         error = SYSCTL_OUT(req, snws_array, sizeof(*snws_array) * counter);
1266         free(snws_array, M_TEMP);
1267         return (error);
1268 }
1269
1270 SYSCTL_PROC(_net_isr, OID_AUTO, workstream,
1271     CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_netisr_workstream,
1272     "S,sysctl_netisr_workstream",
1273     "Return list of workstreams implemented by netisr");
1274
1275 /*
1276  * Sysctl monitoring for netisr: query per-protocol data across all
1277  * workstreams.
1278  */
1279 static int
1280 sysctl_netisr_work(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1281 {
1282         struct rm_priotracker tracker;
1283         struct sysctl_netisr_work *snwp, *snw_array;
1284         struct netisr_workstream *nwsp;
1285         struct netisr_proto *npp;
1286         struct netisr_work *nwp;
1287         u_int counter, cpuid, proto;
1288         int error;
1289
1290         if (req->newptr != NULL)
1291                 return (EINVAL);
1292         snw_array = malloc(sizeof(*snw_array) * MAXCPU * NETISR_MAXPROT,
1293             M_TEMP, M_ZERO | M_WAITOK);
1294         counter = 0;
1295         NETISR_RLOCK(&tracker);
1296         CPU_FOREACH(cpuid) {
1297                 nwsp = DPCPU_ID_PTR(cpuid, nws);
1298                 if (nwsp->nws_intr_event == NULL)
1299                         continue;
1300                 NWS_LOCK(nwsp);
1301                 for (proto = 0; proto < NETISR_MAXPROT; proto++) {
1302                         npp = &netisr_proto[proto];
1303                         if (npp->np_name == NULL)
1304                                 continue;
1305                         nwp = &nwsp->nws_work[proto];
1306                         snwp = &snw_array[counter];
1307                         snwp->snw_version = sizeof(*snwp);
1308                         snwp->snw_wsid = cpuid;         /* See comment above. */
1309                         snwp->snw_proto = proto;
1310                         snwp->snw_len = nwp->nw_len;
1311                         snwp->snw_watermark = nwp->nw_watermark;
1312                         snwp->snw_dispatched = nwp->nw_dispatched;
1313                         snwp->snw_hybrid_dispatched =
1314                             nwp->nw_hybrid_dispatched;
1315                         snwp->snw_qdrops = nwp->nw_qdrops;
1316                         snwp->snw_queued = nwp->nw_queued;
1317                         snwp->snw_handled = nwp->nw_handled;
1318                         counter++;
1319                 }
1320                 NWS_UNLOCK(nwsp);
1321         }
1322         KASSERT(counter <= MAXCPU * NETISR_MAXPROT,
1323             ("sysctl_netisr_work: counter too big (%d)", counter));
1324         NETISR_RUNLOCK(&tracker);
1325         error = SYSCTL_OUT(req, snw_array, sizeof(*snw_array) * counter);
1326         free(snw_array, M_TEMP);
1327         return (error);
1328 }
1329
1330 SYSCTL_PROC(_net_isr, OID_AUTO, work,
1331     CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT|CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_netisr_work,
1332     "S,sysctl_netisr_work",
1333     "Return list of per-workstream, per-protocol work in netisr");
1334
1335 #ifdef DDB
1336 DB_SHOW_COMMAND(netisr, db_show_netisr)
1337 {
1338         struct netisr_workstream *nwsp;
1339         struct netisr_work *nwp;
1340         int first, proto;
1341         u_int cpuid;
1342
1343         db_printf("%3s %6s %5s %5s %5s %8s %8s %8s %8s\n", "CPU", "Proto",
1344             "Len", "WMark", "Max", "Disp", "HDisp", "Drop", "Queue");
1345         CPU_FOREACH(cpuid) {
1346                 nwsp = DPCPU_ID_PTR(cpuid, nws);
1347                 if (nwsp->nws_intr_event == NULL)
1348                         continue;
1349                 first = 1;
1350                 for (proto = 0; proto < NETISR_MAXPROT; proto++) {
1351                         if (netisr_proto[proto].np_handler == NULL)
1352                                 continue;
1353                         nwp = &nwsp->nws_work[proto];
1354                         if (first) {
1355                                 db_printf("%3d ", cpuid);
1356                                 first = 0;
1357                         } else
1358                                 db_printf("%3s ", "");
1359                         db_printf(
1360                             "%6s %5d %5d %5d %8ju %8ju %8ju %8ju\n",
1361                             netisr_proto[proto].np_name, nwp->nw_len,
1362                             nwp->nw_watermark, nwp->nw_qlimit,
1363                             nwp->nw_dispatched, nwp->nw_hybrid_dispatched,
1364                             nwp->nw_qdrops, nwp->nw_queued);
1365                 }
1366         }
1367 }
1368 #endif