usr.sbin/bhyve/mevent.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2011 NetApp, Inc.
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY NETAPP, INC ``AS IS'' AND
  17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL NETAPP, INC OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  26  * SUCH DAMAGE.
  27  *
  28  * $FreeBSD$
  29  */
  30
  31 /*
  32  * Micro event library for FreeBSD, designed for a single i/o thread
  33  * using kqueue, and having events be persistent by default.
  34  */
  35
  36 #include <sys/cdefs.h>
  37 __FBSDID("$FreeBSD$");
  38
  39 #include <assert.h>
  40 #ifndef WITHOUT_CAPSICUM
  41 #include <capsicum_helpers.h>
  42 #endif
  43 #include <err.h>
  44 #include <errno.h>
  45 #include <stdlib.h>
  46 #include <stdio.h>
  47 #include <string.h>
  48 #include <sysexits.h>
  49 #include <unistd.h>
  50
  51 #include <sys/types.h>
  52 #ifndef WITHOUT_CAPSICUM
  53 #include <sys/capsicum.h>
  54 #endif
  55 #include <sys/event.h>
  56 #include <sys/time.h>
  57
  58 #include <pthread.h>
  59 #include <pthread_np.h>
  60
  61 #include "mevent.h"
  62
  63 #define MEVENT_MAX      64
  64
  65 #define MEV_ADD                 1
  66 #define MEV_ENABLE              2
  67 #define MEV_DISABLE             3
  68 #define MEV_DEL_PENDING         4
  69 #define MEV_ADD_DISABLED        5
  70
  71 extern char *vmname;
  72
  73 static pthread_t mevent_tid;
  74 static int mevent_timid = 43;
  75 static int mevent_pipefd[2];
  76 static pthread_mutex_t mevent_lmutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  77
  78 struct mevent {
  79         void    (*me_func)(int, enum ev_type, void *);
  80 #define me_msecs me_fd
  81         int     me_fd;
  82         int     me_timid;
  83         enum ev_type me_type;
  84         void    *me_param;
  85         int     me_cq;
  86         int     me_state;
  87         int     me_closefd;
  88         LIST_ENTRY(mevent) me_list;
  89 };
  90
  91 static LIST_HEAD(listhead, mevent) global_head, change_head;
  92
  93 static void
  94 mevent_qlock(void)
  95 {
  96         pthread_mutex_lock(&mevent_lmutex);
  97 }
  98
  99 static void
 100 mevent_qunlock(void)
 101 {
 102         pthread_mutex_unlock(&mevent_lmutex);
 103 }
 104
 105 static void
 106 mevent_pipe_read(int fd, enum ev_type type, void *param)
 107 {
 108         char buf[MEVENT_MAX];
 109         int status;
 110
 111         /*
 112          * Drain the pipe read side. The fd is non-blocking so this is
 113          * safe to do.
 114          */
 115         do {
 116                 status = read(fd, buf, sizeof(buf));
 117         } while (status == MEVENT_MAX);
 118 }
 119
 120 static void
 121 mevent_notify(void)
 122 {
 123         char c = '\0';
 124
 125         /*
 126          * If calling from outside the i/o thread, write a byte on the
 127          * pipe to force the i/o thread to exit the blocking kevent call.
 128          */
 129         if (mevent_pipefd[1] != 0 && pthread_self() != mevent_tid) {
 130                 write(mevent_pipefd[1], &c, 1);
 131         }
 132 }
 133
 134 static int
 135 mevent_kq_filter(struct mevent *mevp)
 136 {
 137         int retval;
 138
 139         retval = 0;
 140
 141         if (mevp->me_type == EVF_READ)
 142                 retval = EVFILT_READ;
 143
 144         if (mevp->me_type == EVF_WRITE)
 145                 retval = EVFILT_WRITE;
 146
 147         if (mevp->me_type == EVF_TIMER)
 148                 retval = EVFILT_TIMER;
 149
 150         if (mevp->me_type == EVF_SIGNAL)
 151                 retval = EVFILT_SIGNAL;
 152
 153         return (retval);
 154 }
 155
 156 static int
 157 mevent_kq_flags(struct mevent *mevp)
 158 {
 159         int ret;
 160
 161         switch (mevp->me_state) {
 162         case MEV_ADD:
 163                 ret = EV_ADD;           /* implicitly enabled */
 164                 break;
 165         case MEV_ADD_DISABLED:
 166                 ret = EV_ADD | EV_DISABLE;
 167                 break;
 168         case MEV_ENABLE:
 169                 ret = EV_ENABLE;
 170                 break;
 171         case MEV_DISABLE:
 172                 ret = EV_DISABLE;
 173                 break;
 174         case MEV_DEL_PENDING:
 175                 ret = EV_DELETE;
 176                 break;
 177         default:
 178                 assert(0);
 179                 break;
 180         }
 181
 182         return (ret);
 183 }
 184
 185 static int
 186 mevent_kq_fflags(struct mevent *mevp)
 187 {
 188         /* XXX nothing yet, perhaps EV_EOF for reads ? */
 189         return (0);
 190 }
 191
 192 static int
 193 mevent_build(int mfd, struct kevent *kev)
 194 {
 195         struct mevent *mevp, *tmpp;
 196         int i;
 197
 198         i = 0;
 199
 200         mevent_qlock();
 201
 202         LIST_FOREACH_SAFE(mevp, &change_head, me_list, tmpp) {
 203                 if (mevp->me_closefd) {
 204                         /*
 205                          * A close of the file descriptor will remove the
 206                          * event
 207                          */
 208                         close(mevp->me_fd);
 209                 } else {
 210                         if (mevp->me_type == EVF_TIMER) {
 211                                 kev[i].ident = mevp->me_timid;
 212                                 kev[i].data = mevp->me_msecs;
 213                         } else {
 214                                 kev[i].ident = mevp->me_fd;
 215                                 kev[i].data = 0;
 216                         }
 217                         kev[i].filter = mevent_kq_filter(mevp);
 218                         kev[i].flags = mevent_kq_flags(mevp);
 219                         kev[i].fflags = mevent_kq_fflags(mevp);
 220                         kev[i].udata = mevp;
 221                         i++;
 222                 }
 223
 224                 mevp->me_cq = 0;
 225                 LIST_REMOVE(mevp, me_list);
 226
 227                 if (mevp->me_state == MEV_DEL_PENDING) {
 228                         free(mevp);
 229                 } else {
 230                         LIST_INSERT_HEAD(&global_head, mevp, me_list);
 231                 }
 232
 233                 assert(i < MEVENT_MAX);
 234         }
 235
 236         mevent_qunlock();
 237
 238         return (i);
 239 }
 240
 241 static void
 242 mevent_handle(struct kevent *kev, int numev)
 243 {
 244         struct mevent *mevp;
 245         int i;
 246
 247         for (i = 0; i < numev; i++) {
 248                 mevp = kev[i].udata;
 249
 250                 /* XXX check for EV_ERROR ? */
 251
 252                 (*mevp->me_func)(mevp->me_fd, mevp->me_type, mevp->me_param);
 253         }
 254 }
 255
 256 static struct mevent *
 257 mevent_add_state(int tfd, enum ev_type type,
 258            void (*func)(int, enum ev_type, void *), void *param,
 259            int state)
 260 {
 261         struct mevent *lp, *mevp;
 262
 263         if (tfd < 0 || func == NULL) {
 264                 return (NULL);
 265         }
 266
 267         mevp = NULL;
 268
 269         mevent_qlock();
 270
 271         /*
 272          * Verify that the fd/type tuple is not present in any list
 273          */
 274         LIST_FOREACH(lp, &global_head, me_list) {
 275                 if (type != EVF_TIMER && lp->me_fd == tfd &&
 276                     lp->me_type == type) {
 277                         goto exit;
 278                 }
 279         }
 280
 281         LIST_FOREACH(lp, &change_head, me_list) {
 282                 if (type != EVF_TIMER && lp->me_fd == tfd &&
 283                     lp->me_type == type) {
 284                         goto exit;
 285                 }
 286         }
 287
 288         /*
 289          * Allocate an entry, populate it, and add it to the change list.
 290          */
 291         mevp = calloc(1, sizeof(struct mevent));
 292         if (mevp == NULL) {
 293                 goto exit;
 294         }
 295
 296         if (type == EVF_TIMER) {
 297                 mevp->me_msecs = tfd;
 298                 mevp->me_timid = mevent_timid++;
 299         } else
 300                 mevp->me_fd = tfd;
 301         mevp->me_type = type;
 302         mevp->me_func = func;
 303         mevp->me_param = param;
 304
 305         LIST_INSERT_HEAD(&change_head, mevp, me_list);
 306         mevp->me_cq = 1;
 307         mevp->me_state = state;
 308         mevent_notify();
 309
 310 exit:
 311         mevent_qunlock();
 312
 313         return (mevp);
 314 }
 315
 316 struct mevent *
 317 mevent_add(int tfd, enum ev_type type,
 318            void (*func)(int, enum ev_type, void *), void *param)
 319 {
 320
 321         return mevent_add_state(tfd, type, func, param, MEV_ADD);
 322 }
 323
 324 static int
 325 mevent_update(struct mevent *evp, int newstate)
 326 {
 327         /*
 328          * It's not possible to enable/disable a deleted event
 329          */
 330         if (evp->me_state == MEV_DEL_PENDING)
 331                 return (EINVAL);
 332
 333         /*
 334          * No update needed if state isn't changing
 335          */
 336         if (evp->me_state == newstate)
 337                 return (0);
 338
 339         mevent_qlock();
 340
 341         evp->me_state = newstate;
 342
 343         /*
 344          * Place the entry onto the changed list if not already there.
 345          */
 346         if (evp->me_cq == 0) {
 347                 evp->me_cq = 1;
 348                 LIST_REMOVE(evp, me_list);
 349                 LIST_INSERT_HEAD(&change_head, evp, me_list);
 350                 mevent_notify();
 351         }
 352
 353         mevent_qunlock();
 354
 355         return (0);
 356 }
 357
 358 int
 359 mevent_enable(struct mevent *evp)
 360 {
 361
 362         return (mevent_update(evp, MEV_ENABLE));
 363 }
 364
 365 int
 366 mevent_disable(struct mevent *evp)
 367 {
 368
 369         return (mevent_update(evp, MEV_DISABLE));
 370 }
 371
 372 static int
 373 mevent_delete_event(struct mevent *evp, int closefd)
 374 {
 375         mevent_qlock();
 376
 377         /*
 378          * Place the entry onto the changed list if not already there, and
 379          * mark as to be deleted.
 380          */
 381         if (evp->me_cq == 0) {
 382                 evp->me_cq = 1;
 383                 LIST_REMOVE(evp, me_list);
 384                 LIST_INSERT_HEAD(&change_head, evp, me_list);
 385                 mevent_notify();
 386         }
 387         evp->me_state = MEV_DEL_PENDING;
 388
 389         if (closefd)
 390                 evp->me_closefd = 1;
 391
 392         mevent_qunlock();
 393
 394         return (0);
 395 }
 396
 397 int
 398 mevent_delete(struct mevent *evp)
 399 {
 400
 401         return (mevent_delete_event(evp, 0));
 402 }
 403
 404 int
 405 mevent_delete_close(struct mevent *evp)
 406 {
 407
 408         return (mevent_delete_event(evp, 1));
 409 }
 410
 411 static void
 412 mevent_set_name(void)
 413 {
 414
 415         pthread_set_name_np(mevent_tid, "mevent");
 416 }
 417
 418 void
 419 mevent_dispatch(void)
 420 {
 421         struct kevent changelist[MEVENT_MAX];
 422         struct kevent eventlist[MEVENT_MAX];
 423         struct mevent *pipev;
 424         int mfd;
 425         int numev;
 426         int ret;
 427 #ifndef WITHOUT_CAPSICUM
 428         cap_rights_t rights;
 429 #endif
 430
 431         mevent_tid = pthread_self();
 432         mevent_set_name();
 433
 434         mfd = kqueue();
 435         assert(mfd > 0);
 436
 437 #ifndef WITHOUT_CAPSICUM
 438         cap_rights_init(&rights, CAP_KQUEUE);
 439         if (caph_rights_limit(mfd, &rights) == -1)
 440                 errx(EX_OSERR, "Unable to apply rights for sandbox");
 441 #endif
 442
 443         /*
 444          * Open the pipe that will be used for other threads to force
 445          * the blocking kqueue call to exit by writing to it. Set the
 446          * descriptor to non-blocking.
 447          */
 448         ret = pipe(mevent_pipefd);
 449         if (ret < 0) {
 450                 perror("pipe");
 451                 exit(0);
 452         }
 453
 454 #ifndef WITHOUT_CAPSICUM
 455         cap_rights_init(&rights, CAP_EVENT, CAP_READ, CAP_WRITE);
 456         if (caph_rights_limit(mevent_pipefd[0], &rights) == -1)
 457                 errx(EX_OSERR, "Unable to apply rights for sandbox");
 458         if (caph_rights_limit(mevent_pipefd[1], &rights) == -1)
 459                 errx(EX_OSERR, "Unable to apply rights for sandbox");
 460 #endif
 461
 462         /*
 463          * Add internal event handler for the pipe write fd
 464          */
 465         pipev = mevent_add(mevent_pipefd[0], EVF_READ, mevent_pipe_read, NULL);
 466         assert(pipev != NULL);
 467
 468         for (;;) {
 469                 /*
 470                  * Build changelist if required.
 471                  * XXX the changelist can be put into the blocking call
 472                  * to eliminate the extra syscall. Currently better for
 473                  * debug.
 474                  */
 475                 numev = mevent_build(mfd, changelist);
 476                 if (numev) {
 477                         ret = kevent(mfd, changelist, numev, NULL, 0, NULL);
 478                         if (ret == -1) {
 479                                 perror("Error return from kevent change");
 480                         }
 481                 }
 482
 483                 /*
 484                  * Block awaiting events
 485                  */
 486                 ret = kevent(mfd, NULL, 0, eventlist, MEVENT_MAX, NULL);
 487                 if (ret == -1 && errno != EINTR) {
 488                         perror("Error return from kevent monitor");
 489                 }
 490
 491                 /*
 492                  * Handle reported events
 493                  */
 494                 mevent_handle(eventlist, ret);
 495         }
 496 }