]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.2.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/sys/dtrace_impl.h
- Copy stable/10@285827 to releng/10.2 in preparation for 10.2-RC1
[FreeBSD/releng/10.2.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / sys / dtrace_impl.h
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  *
21  * $FreeBSD$
22  */
23
24 /*
25  * Copyright 2007 Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
26  * Copyright (c) 2012 by Delphix. All rights reserved.
27  * Use is subject to license terms.
28  */
29
30 /*
31  * Copyright (c) 2011, Joyent, Inc. All rights reserved.
32  */
33
34 #ifndef _SYS_DTRACE_IMPL_H
35 #define _SYS_DTRACE_IMPL_H
36
37 #ifdef  __cplusplus
38 extern "C" {
39 #endif
40
41 /*
42  * DTrace Dynamic Tracing Software: Kernel Implementation Interfaces
43  *
44  * Note: The contents of this file are private to the implementation of the
45  * Solaris system and DTrace subsystem and are subject to change at any time
46  * without notice.  Applications and drivers using these interfaces will fail
47  * to run on future releases.  These interfaces should not be used for any
48  * purpose except those expressly outlined in dtrace(7D) and libdtrace(3LIB).
49  * Please refer to the "Solaris Dynamic Tracing Guide" for more information.
50  */
51
52 #include <sys/dtrace.h>
53 #if !defined(sun)
54 #ifdef __sparcv9
55 typedef uint32_t                pc_t;
56 #else
57 typedef uintptr_t               pc_t;
58 #endif
59 typedef u_long                  greg_t;
60 #endif
61
62 /*
63  * DTrace Implementation Constants and Typedefs
64  */
65 #define DTRACE_MAXPROPLEN               128
66 #define DTRACE_DYNVAR_CHUNKSIZE         256
67
68 struct dtrace_probe;
69 struct dtrace_ecb;
70 struct dtrace_predicate;
71 struct dtrace_action;
72 struct dtrace_provider;
73 struct dtrace_state;
74
75 typedef struct dtrace_probe dtrace_probe_t;
76 typedef struct dtrace_ecb dtrace_ecb_t;
77 typedef struct dtrace_predicate dtrace_predicate_t;
78 typedef struct dtrace_action dtrace_action_t;
79 typedef struct dtrace_provider dtrace_provider_t;
80 typedef struct dtrace_meta dtrace_meta_t;
81 typedef struct dtrace_state dtrace_state_t;
82 typedef uint32_t dtrace_optid_t;
83 typedef uint32_t dtrace_specid_t;
84 typedef uint64_t dtrace_genid_t;
85
86 /*
87  * DTrace Probes
88  *
89  * The probe is the fundamental unit of the DTrace architecture.  Probes are
90  * created by DTrace providers, and managed by the DTrace framework.  A probe
91  * is identified by a unique <provider, module, function, name> tuple, and has
92  * a unique probe identifier assigned to it.  (Some probes are not associated
93  * with a specific point in text; these are called _unanchored probes_ and have
94  * no module or function associated with them.)  Probes are represented as a
95  * dtrace_probe structure.  To allow quick lookups based on each element of the
96  * probe tuple, probes are hashed by each of provider, module, function and
97  * name.  (If a lookup is performed based on a regular expression, a
98  * dtrace_probekey is prepared, and a linear search is performed.) Each probe
99  * is additionally pointed to by a linear array indexed by its identifier.  The
100  * identifier is the provider's mechanism for indicating to the DTrace
101  * framework that a probe has fired:  the identifier is passed as the first
102  * argument to dtrace_probe(), where it is then mapped into the corresponding
103  * dtrace_probe structure.  From the dtrace_probe structure, dtrace_probe() can
104  * iterate over the probe's list of enabling control blocks; see "DTrace
105  * Enabling Control Blocks", below.)
106  */
107 struct dtrace_probe {
108         dtrace_id_t dtpr_id;                    /* probe identifier */
109         dtrace_ecb_t *dtpr_ecb;                 /* ECB list; see below */
110         dtrace_ecb_t *dtpr_ecb_last;            /* last ECB in list */
111         void *dtpr_arg;                         /* provider argument */
112         dtrace_cacheid_t dtpr_predcache;        /* predicate cache ID */
113         int dtpr_aframes;                       /* artificial frames */
114         dtrace_provider_t *dtpr_provider;       /* pointer to provider */
115         char *dtpr_mod;                         /* probe's module name */
116         char *dtpr_func;                        /* probe's function name */
117         char *dtpr_name;                        /* probe's name */
118         dtrace_probe_t *dtpr_nextmod;           /* next in module hash */
119         dtrace_probe_t *dtpr_prevmod;           /* previous in module hash */
120         dtrace_probe_t *dtpr_nextfunc;          /* next in function hash */
121         dtrace_probe_t *dtpr_prevfunc;          /* previous in function hash */
122         dtrace_probe_t *dtpr_nextname;          /* next in name hash */
123         dtrace_probe_t *dtpr_prevname;          /* previous in name hash */
124         dtrace_genid_t dtpr_gen;                /* probe generation ID */
125 };
126
127 typedef int dtrace_probekey_f(const char *, const char *, int);
128
129 typedef struct dtrace_probekey {
130         char *dtpk_prov;                        /* provider name to match */
131         dtrace_probekey_f *dtpk_pmatch;         /* provider matching function */
132         char *dtpk_mod;                         /* module name to match */
133         dtrace_probekey_f *dtpk_mmatch;         /* module matching function */
134         char *dtpk_func;                        /* func name to match */
135         dtrace_probekey_f *dtpk_fmatch;         /* func matching function */
136         char *dtpk_name;                        /* name to match */
137         dtrace_probekey_f *dtpk_nmatch;         /* name matching function */
138         dtrace_id_t dtpk_id;                    /* identifier to match */
139 } dtrace_probekey_t;
140
141 typedef struct dtrace_hashbucket {
142         struct dtrace_hashbucket *dthb_next;    /* next on hash chain */
143         dtrace_probe_t *dthb_chain;             /* chain of probes */
144         int dthb_len;                           /* number of probes here */
145 } dtrace_hashbucket_t;
146
147 typedef struct dtrace_hash {
148         dtrace_hashbucket_t **dth_tab;          /* hash table */
149         int dth_size;                           /* size of hash table */
150         int dth_mask;                           /* mask to index into table */
151         int dth_nbuckets;                       /* total number of buckets */
152         uintptr_t dth_nextoffs;                 /* offset of next in probe */
153         uintptr_t dth_prevoffs;                 /* offset of prev in probe */
154         uintptr_t dth_stroffs;                  /* offset of str in probe */
155 } dtrace_hash_t;
156
157 /*
158  * DTrace Enabling Control Blocks
159  *
160  * When a provider wishes to fire a probe, it calls into dtrace_probe(),
161  * passing the probe identifier as the first argument.  As described above,
162  * dtrace_probe() maps the identifier into a pointer to a dtrace_probe_t
163  * structure.  This structure contains information about the probe, and a
164  * pointer to the list of Enabling Control Blocks (ECBs).  Each ECB points to
165  * DTrace consumer state, and contains an optional predicate, and a list of
166  * actions.  (Shown schematically below.)  The ECB abstraction allows a single
167  * probe to be multiplexed across disjoint consumers, or across disjoint
168  * enablings of a single probe within one consumer.
169  *
170  *   Enabling Control Block
171  *        dtrace_ecb_t
172  * +------------------------+
173  * | dtrace_epid_t ---------+--------------> Enabled Probe ID (EPID)
174  * | dtrace_state_t * ------+--------------> State associated with this ECB
175  * | dtrace_predicate_t * --+---------+
176  * | dtrace_action_t * -----+----+    |
177  * | dtrace_ecb_t * ---+    |    |    |       Predicate (if any)
178  * +-------------------+----+    |    |       dtrace_predicate_t
179  *                     |         |    +---> +--------------------+
180  *                     |         |          | dtrace_difo_t * ---+----> DIFO
181  *                     |         |          +--------------------+
182  *                     |         |
183  *            Next ECB |         |           Action
184  *            (if any) |         |       dtrace_action_t
185  *                     :         +--> +-------------------+
186  *                     :              | dtrace_actkind_t -+------> kind
187  *                     v              | dtrace_difo_t * --+------> DIFO (if any)
188  *                                    | dtrace_recdesc_t -+------> record descr.
189  *                                    | dtrace_action_t * +------+
190  *                                    +-------------------+      |
191  *                                                               | Next action
192  *                               +-------------------------------+  (if any)
193  *                               |
194  *                               |           Action
195  *                               |       dtrace_action_t
196  *                               +--> +-------------------+
197  *                                    | dtrace_actkind_t -+------> kind
198  *                                    | dtrace_difo_t * --+------> DIFO (if any)
199  *                                    | dtrace_action_t * +------+
200  *                                    +-------------------+      |
201  *                                                               | Next action
202  *                               +-------------------------------+  (if any)
203  *                               |
204  *                               :
205  *                               v
206  *
207  *
208  * dtrace_probe() iterates over the ECB list.  If the ECB needs less space
209  * than is available in the principal buffer, the ECB is processed:  if the
210  * predicate is non-NULL, the DIF object is executed.  If the result is
211  * non-zero, the action list is processed, with each action being executed
212  * accordingly.  When the action list has been completely executed, processing
213  * advances to the next ECB. The ECB abstraction allows disjoint consumers
214  * to multiplex on single probes.
215  *
216  * Execution of the ECB results in consuming dte_size bytes in the buffer
217  * to record data.  During execution, dte_needed bytes must be available in
218  * the buffer.  This space is used for both recorded data and tuple data.
219  */
220 struct dtrace_ecb {
221         dtrace_epid_t dte_epid;                 /* enabled probe ID */
222         uint32_t dte_alignment;                 /* required alignment */
223         size_t dte_needed;                      /* space needed for execution */
224         size_t dte_size;                        /* size of recorded payload */
225         dtrace_predicate_t *dte_predicate;      /* predicate, if any */
226         dtrace_action_t *dte_action;            /* actions, if any */
227         dtrace_ecb_t *dte_next;                 /* next ECB on probe */
228         dtrace_state_t *dte_state;              /* pointer to state */
229         uint32_t dte_cond;                      /* security condition */
230         dtrace_probe_t *dte_probe;              /* pointer to probe */
231         dtrace_action_t *dte_action_last;       /* last action on ECB */
232         uint64_t dte_uarg;                      /* library argument */
233 };
234
235 struct dtrace_predicate {
236         dtrace_difo_t *dtp_difo;                /* DIF object */
237         dtrace_cacheid_t dtp_cacheid;           /* cache identifier */
238         int dtp_refcnt;                         /* reference count */
239 };
240
241 struct dtrace_action {
242         dtrace_actkind_t dta_kind;              /* kind of action */
243         uint16_t dta_intuple;                   /* boolean:  in aggregation */
244         uint32_t dta_refcnt;                    /* reference count */
245         dtrace_difo_t *dta_difo;                /* pointer to DIFO */
246         dtrace_recdesc_t dta_rec;               /* record description */
247         dtrace_action_t *dta_prev;              /* previous action */
248         dtrace_action_t *dta_next;              /* next action */
249 };
250
251 typedef struct dtrace_aggregation {
252         dtrace_action_t dtag_action;            /* action; must be first */
253         dtrace_aggid_t dtag_id;                 /* identifier */
254         dtrace_ecb_t *dtag_ecb;                 /* corresponding ECB */
255         dtrace_action_t *dtag_first;            /* first action in tuple */
256         uint32_t dtag_base;                     /* base of aggregation */
257         uint8_t dtag_hasarg;                    /* boolean:  has argument */
258         uint64_t dtag_initial;                  /* initial value */
259         void (*dtag_aggregate)(uint64_t *, uint64_t, uint64_t);
260 } dtrace_aggregation_t;
261
262 /*
263  * DTrace Buffers
264  *
265  * Principal buffers, aggregation buffers, and speculative buffers are all
266  * managed with the dtrace_buffer structure.  By default, this structure
267  * includes twin data buffers -- dtb_tomax and dtb_xamot -- that serve as the
268  * active and passive buffers, respectively.  For speculative buffers,
269  * dtb_xamot will be NULL; for "ring" and "fill" buffers, dtb_xamot will point
270  * to a scratch buffer.  For all buffer types, the dtrace_buffer structure is
271  * always allocated on a per-CPU basis; a single dtrace_buffer structure is
272  * never shared among CPUs.  (That is, there is never true sharing of the
273  * dtrace_buffer structure; to prevent false sharing of the structure, it must
274  * always be aligned to the coherence granularity -- generally 64 bytes.)
275  *
276  * One of the critical design decisions of DTrace is that a given ECB always
277  * stores the same quantity and type of data.  This is done to assure that the
278  * only metadata required for an ECB's traced data is the EPID.  That is, from
279  * the EPID, the consumer can determine the data layout.  (The data buffer
280  * layout is shown schematically below.)  By assuring that one can determine
281  * data layout from the EPID, the metadata stream can be separated from the
282  * data stream -- simplifying the data stream enormously.  The ECB always
283  * proceeds the recorded data as part of the dtrace_rechdr_t structure that
284  * includes the EPID and a high-resolution timestamp used for output ordering
285  * consistency.
286  *
287  *      base of data buffer --->  +--------+--------------------+--------+
288  *                                | rechdr | data               | rechdr |
289  *                                +--------+------+--------+----+--------+
290  *                                | data          | rechdr | data        |
291  *                                +---------------+--------+-------------+
292  *                                | data, cont.                          |
293  *                                +--------+--------------------+--------+
294  *                                | rechdr | data               |        |
295  *                                +--------+--------------------+        |
296  *                                |                ||                    |
297  *                                |                ||                    |
298  *                                |                \/                    |
299  *                                :                                      :
300  *                                .                                      .
301  *                                .                                      .
302  *                                .                                      .
303  *                                :                                      :
304  *                                |                                      |
305  *     limit of data buffer --->  +--------------------------------------+
306  *
307  * When evaluating an ECB, dtrace_probe() determines if the ECB's needs of the
308  * principal buffer (both scratch and payload) exceed the available space.  If
309  * the ECB's needs exceed available space (and if the principal buffer policy
310  * is the default "switch" policy), the ECB is dropped, the buffer's drop count
311  * is incremented, and processing advances to the next ECB.  If the ECB's needs
312  * can be met with the available space, the ECB is processed, but the offset in
313  * the principal buffer is only advanced if the ECB completes processing
314  * without error.
315  *
316  * When a buffer is to be switched (either because the buffer is the principal
317  * buffer with a "switch" policy or because it is an aggregation buffer), a
318  * cross call is issued to the CPU associated with the buffer.  In the cross
319  * call context, interrupts are disabled, and the active and the inactive
320  * buffers are atomically switched.  This involves switching the data pointers,
321  * copying the various state fields (offset, drops, errors, etc.) into their
322  * inactive equivalents, and clearing the state fields.  Because interrupts are
323  * disabled during this procedure, the switch is guaranteed to appear atomic to
324  * dtrace_probe().
325  *
326  * DTrace Ring Buffering
327  *
328  * To process a ring buffer correctly, one must know the oldest valid record.
329  * Processing starts at the oldest record in the buffer and continues until
330  * the end of the buffer is reached.  Processing then resumes starting with
331  * the record stored at offset 0 in the buffer, and continues until the
332  * youngest record is processed.  If trace records are of a fixed-length,
333  * determining the oldest record is trivial:
334  *
335  *   - If the ring buffer has not wrapped, the oldest record is the record
336  *     stored at offset 0.
337  *
338  *   - If the ring buffer has wrapped, the oldest record is the record stored
339  *     at the current offset.
340  *
341  * With variable length records, however, just knowing the current offset
342  * doesn't suffice for determining the oldest valid record:  assuming that one
343  * allows for arbitrary data, one has no way of searching forward from the
344  * current offset to find the oldest valid record.  (That is, one has no way
345  * of separating data from metadata.) It would be possible to simply refuse to
346  * process any data in the ring buffer between the current offset and the
347  * limit, but this leaves (potentially) an enormous amount of otherwise valid
348  * data unprocessed.
349  *
350  * To effect ring buffering, we track two offsets in the buffer:  the current
351  * offset and the _wrapped_ offset.  If a request is made to reserve some
352  * amount of data, and the buffer has wrapped, the wrapped offset is
353  * incremented until the wrapped offset minus the current offset is greater
354  * than or equal to the reserve request.  This is done by repeatedly looking
355  * up the ECB corresponding to the EPID at the current wrapped offset, and
356  * incrementing the wrapped offset by the size of the data payload
357  * corresponding to that ECB.  If this offset is greater than or equal to the
358  * limit of the data buffer, the wrapped offset is set to 0.  Thus, the
359  * current offset effectively "chases" the wrapped offset around the buffer.
360  * Schematically:
361  *
362  *      base of data buffer --->  +------+--------------------+------+
363  *                                | EPID | data               | EPID |
364  *                                +------+--------+------+----+------+
365  *                                | data          | EPID | data      |
366  *                                +---------------+------+-----------+
367  *                                | data, cont.                      |
368  *                                +------+---------------------------+
369  *                                | EPID | data                      |
370  *           current offset --->  +------+---------------------------+
371  *                                | invalid data                     |
372  *           wrapped offset --->  +------+--------------------+------+
373  *                                | EPID | data               | EPID |
374  *                                +------+--------+------+----+------+
375  *                                | data          | EPID | data      |
376  *                                +---------------+------+-----------+
377  *                                :                                  :
378  *                                .                                  .
379  *                                .        ... valid data ...        .
380  *                                .                                  .
381  *                                :                                  :
382  *                                +------+-------------+------+------+
383  *                                | EPID | data        | EPID | data |
384  *                                +------+------------++------+------+
385  *                                | data, cont.       | leftover     |
386  *     limit of data buffer --->  +-------------------+--------------+
387  *
388  * If the amount of requested buffer space exceeds the amount of space
389  * available between the current offset and the end of the buffer:
390  *
391  *  (1)  all words in the data buffer between the current offset and the limit
392  *       of the data buffer (marked "leftover", above) are set to
393  *       DTRACE_EPIDNONE
394  *
395  *  (2)  the wrapped offset is set to zero
396  *
397  *  (3)  the iteration process described above occurs until the wrapped offset
398  *       is greater than the amount of desired space.
399  *
400  * The wrapped offset is implemented by (re-)using the inactive offset.
401  * In a "switch" buffer policy, the inactive offset stores the offset in
402  * the inactive buffer; in a "ring" buffer policy, it stores the wrapped
403  * offset.
404  *
405  * DTrace Scratch Buffering
406  *
407  * Some ECBs may wish to allocate dynamically-sized temporary scratch memory.
408  * To accommodate such requests easily, scratch memory may be allocated in
409  * the buffer beyond the current offset plus the needed memory of the current
410  * ECB.  If there isn't sufficient room in the buffer for the requested amount
411  * of scratch space, the allocation fails and an error is generated.  Scratch
412  * memory is tracked in the dtrace_mstate_t and is automatically freed when
413  * the ECB ceases processing.  Note that ring buffers cannot allocate their
414  * scratch from the principal buffer -- lest they needlessly overwrite older,
415  * valid data.  Ring buffers therefore have their own dedicated scratch buffer
416  * from which scratch is allocated.
417  */
418 #define DTRACEBUF_RING          0x0001          /* bufpolicy set to "ring" */
419 #define DTRACEBUF_FILL          0x0002          /* bufpolicy set to "fill" */
420 #define DTRACEBUF_NOSWITCH      0x0004          /* do not switch buffer */
421 #define DTRACEBUF_WRAPPED       0x0008          /* ring buffer has wrapped */
422 #define DTRACEBUF_DROPPED       0x0010          /* drops occurred */
423 #define DTRACEBUF_ERROR         0x0020          /* errors occurred */
424 #define DTRACEBUF_FULL          0x0040          /* "fill" buffer is full */
425 #define DTRACEBUF_CONSUMED      0x0080          /* buffer has been consumed */
426 #define DTRACEBUF_INACTIVE      0x0100          /* buffer is not yet active */
427
428 typedef struct dtrace_buffer {
429         uint64_t dtb_offset;                    /* current offset in buffer */
430         uint64_t dtb_size;                      /* size of buffer */
431         uint32_t dtb_flags;                     /* flags */
432         uint32_t dtb_drops;                     /* number of drops */
433         caddr_t dtb_tomax;                      /* active buffer */
434         caddr_t dtb_xamot;                      /* inactive buffer */
435         uint32_t dtb_xamot_flags;               /* inactive flags */
436         uint32_t dtb_xamot_drops;               /* drops in inactive buffer */
437         uint64_t dtb_xamot_offset;              /* offset in inactive buffer */
438         uint32_t dtb_errors;                    /* number of errors */
439         uint32_t dtb_xamot_errors;              /* errors in inactive buffer */
440 #ifndef _LP64
441         uint64_t dtb_pad1;                      /* pad out to 64 bytes */
442 #endif
443         uint64_t dtb_switched;                  /* time of last switch */
444         uint64_t dtb_interval;                  /* observed switch interval */
445         uint64_t dtb_pad2[6];                   /* pad to avoid false sharing */
446 } dtrace_buffer_t;
447
448 /*
449  * DTrace Aggregation Buffers
450  *
451  * Aggregation buffers use much of the same mechanism as described above
452  * ("DTrace Buffers").  However, because an aggregation is fundamentally a
453  * hash, there exists dynamic metadata associated with an aggregation buffer
454  * that is not associated with other kinds of buffers.  This aggregation
455  * metadata is _only_ relevant for the in-kernel implementation of
456  * aggregations; it is not actually relevant to user-level consumers.  To do
457  * this, we allocate dynamic aggregation data (hash keys and hash buckets)
458  * starting below the _limit_ of the buffer, and we allocate data from the
459  * _base_ of the buffer.  When the aggregation buffer is copied out, _only_ the
460  * data is copied out; the metadata is simply discarded.  Schematically,
461  * aggregation buffers look like:
462  *
463  *      base of data buffer --->  +-------+------+-----------+-------+
464  *                                | aggid | key  | value     | aggid |
465  *                                +-------+------+-----------+-------+
466  *                                | key                              |
467  *                                +-------+-------+-----+------------+
468  *                                | value | aggid | key | value      |
469  *                                +-------+------++-----+------+-----+
470  *                                | aggid | key  | value       |     |
471  *                                +-------+------+-------------+     |
472  *                                |                ||                |
473  *                                |                ||                |
474  *                                |                \/                |
475  *                                :                                  :
476  *                                .                                  .
477  *                                .                                  .
478  *                                .                                  .
479  *                                :                                  :
480  *                                |                /\                |
481  *                                |                ||   +------------+
482  *                                |                ||   |            |
483  *                                +---------------------+            |
484  *                                | hash keys                        |
485  *                                | (dtrace_aggkey structures)       |
486  *                                |                                  |
487  *                                +----------------------------------+
488  *                                | hash buckets                     |
489  *                                | (dtrace_aggbuffer structure)     |
490  *                                |                                  |
491  *     limit of data buffer --->  +----------------------------------+
492  *
493  *
494  * As implied above, just as we assure that ECBs always store a constant
495  * amount of data, we assure that a given aggregation -- identified by its
496  * aggregation ID -- always stores data of a constant quantity and type.
497  * As with EPIDs, this allows the aggregation ID to serve as the metadata for a
498  * given record.
499  *
500  * Note that the size of the dtrace_aggkey structure must be sizeof (uintptr_t)
501  * aligned.  (If this the structure changes such that this becomes false, an
502  * assertion will fail in dtrace_aggregate().)
503  */
504 typedef struct dtrace_aggkey {
505         uint32_t dtak_hashval;                  /* hash value */
506         uint32_t dtak_action:4;                 /* action -- 4 bits */
507         uint32_t dtak_size:28;                  /* size -- 28 bits */
508         caddr_t dtak_data;                      /* data pointer */
509         struct dtrace_aggkey *dtak_next;        /* next in hash chain */
510 } dtrace_aggkey_t;
511
512 typedef struct dtrace_aggbuffer {
513         uintptr_t dtagb_hashsize;               /* number of buckets */
514         uintptr_t dtagb_free;                   /* free list of keys */
515         dtrace_aggkey_t **dtagb_hash;           /* hash table */
516 } dtrace_aggbuffer_t;
517
518 /*
519  * DTrace Speculations
520  *
521  * Speculations have a per-CPU buffer and a global state.  Once a speculation
522  * buffer has been comitted or discarded, it cannot be reused until all CPUs
523  * have taken the same action (commit or discard) on their respective
524  * speculative buffer.  However, because DTrace probes may execute in arbitrary
525  * context, other CPUs cannot simply be cross-called at probe firing time to
526  * perform the necessary commit or discard.  The speculation states thus
527  * optimize for the case that a speculative buffer is only active on one CPU at
528  * the time of a commit() or discard() -- for if this is the case, other CPUs
529  * need not take action, and the speculation is immediately available for
530  * reuse.  If the speculation is active on multiple CPUs, it must be
531  * asynchronously cleaned -- potentially leading to a higher rate of dirty
532  * speculative drops.  The speculation states are as follows:
533  *
534  *  DTRACESPEC_INACTIVE       <= Initial state; inactive speculation
535  *  DTRACESPEC_ACTIVE         <= Allocated, but not yet speculatively traced to
536  *  DTRACESPEC_ACTIVEONE      <= Speculatively traced to on one CPU
537  *  DTRACESPEC_ACTIVEMANY     <= Speculatively traced to on more than one CPU
538  *  DTRACESPEC_COMMITTING     <= Currently being commited on one CPU
539  *  DTRACESPEC_COMMITTINGMANY <= Currently being commited on many CPUs
540  *  DTRACESPEC_DISCARDING     <= Currently being discarded on many CPUs
541  *
542  * The state transition diagram is as follows:
543  *
544  *     +----------------------------------------------------------+
545  *     |                                                          |
546  *     |                      +------------+                      |
547  *     |  +-------------------| COMMITTING |<-----------------+   |
548  *     |  |                   +------------+                  |   |
549  *     |  | copied spec.            ^             commit() on |   | discard() on
550  *     |  | into principal          |              active CPU |   | active CPU
551  *     |  |                         | commit()                |   |
552  *     V  V                         |                         |   |
553  * +----------+                 +--------+                +-----------+
554  * | INACTIVE |---------------->| ACTIVE |--------------->| ACTIVEONE |
555  * +----------+  speculation()  +--------+  speculate()   +-----------+
556  *     ^  ^                         |                         |   |
557  *     |  |                         | discard()               |   |
558  *     |  | asynchronously          |            discard() on |   | speculate()
559  *     |  | cleaned                 V            inactive CPU |   | on inactive
560  *     |  |                   +------------+                  |   | CPU
561  *     |  +-------------------| DISCARDING |<-----------------+   |
562  *     |                      +------------+                      |
563  *     | asynchronously             ^                             |
564  *     | copied spec.               |       discard()             |
565  *     | into principal             +------------------------+    |
566  *     |                                                     |    V
567  *  +----------------+             commit()              +------------+
568  *  | COMMITTINGMANY |<----------------------------------| ACTIVEMANY |
569  *  +----------------+                                   +------------+
570  */
571 typedef enum dtrace_speculation_state {
572         DTRACESPEC_INACTIVE = 0,
573         DTRACESPEC_ACTIVE,
574         DTRACESPEC_ACTIVEONE,
575         DTRACESPEC_ACTIVEMANY,
576         DTRACESPEC_COMMITTING,
577         DTRACESPEC_COMMITTINGMANY,
578         DTRACESPEC_DISCARDING
579 } dtrace_speculation_state_t;
580
581 typedef struct dtrace_speculation {
582         dtrace_speculation_state_t dtsp_state;  /* current speculation state */
583         int dtsp_cleaning;                      /* non-zero if being cleaned */
584         dtrace_buffer_t *dtsp_buffer;           /* speculative buffer */
585 } dtrace_speculation_t;
586
587 /*
588  * DTrace Dynamic Variables
589  *
590  * The dynamic variable problem is obviously decomposed into two subproblems:
591  * allocating new dynamic storage, and freeing old dynamic storage.  The
592  * presence of the second problem makes the first much more complicated -- or
593  * rather, the absence of the second renders the first trivial.  This is the
594  * case with aggregations, for which there is effectively no deallocation of
595  * dynamic storage.  (Or more accurately, all dynamic storage is deallocated
596  * when a snapshot is taken of the aggregation.)  As DTrace dynamic variables
597  * allow for both dynamic allocation and dynamic deallocation, the
598  * implementation of dynamic variables is quite a bit more complicated than
599  * that of their aggregation kin.
600  *
601  * We observe that allocating new dynamic storage is tricky only because the
602  * size can vary -- the allocation problem is much easier if allocation sizes
603  * are uniform.  We further observe that in D, the size of dynamic variables is
604  * actually _not_ dynamic -- dynamic variable sizes may be determined by static
605  * analysis of DIF text.  (This is true even of putatively dynamically-sized
606  * objects like strings and stacks, the sizes of which are dictated by the
607  * "stringsize" and "stackframes" variables, respectively.)  We exploit this by
608  * performing this analysis on all DIF before enabling any probes.  For each
609  * dynamic load or store, we calculate the dynamically-allocated size plus the
610  * size of the dtrace_dynvar structure plus the storage required to key the
611  * data.  For all DIF, we take the largest value and dub it the _chunksize_.
612  * We then divide dynamic memory into two parts:  a hash table that is wide
613  * enough to have every chunk in its own bucket, and a larger region of equal
614  * chunksize units.  Whenever we wish to dynamically allocate a variable, we
615  * always allocate a single chunk of memory.  Depending on the uniformity of
616  * allocation, this will waste some amount of memory -- but it eliminates the
617  * non-determinism inherent in traditional heap fragmentation.
618  *
619  * Dynamic objects are allocated by storing a non-zero value to them; they are
620  * deallocated by storing a zero value to them.  Dynamic variables are
621  * complicated enormously by being shared between CPUs.  In particular,
622  * consider the following scenario:
623  *
624  *                 CPU A                                 CPU B
625  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
626  *  |                                 |   |                                 |
627  *  | allocates dynamic object a[123] |   |                                 |
628  *  | by storing the value 345 to it  |   |                                 |
629  *  |                               --------->                              |
630  *  |                                 |   | wishing to load from object     |
631  *  |                                 |   | a[123], performs lookup in      |
632  *  |                                 |   | dynamic variable space          |
633  *  |                               <---------                              |
634  *  | deallocates object a[123] by    |   |                                 |
635  *  | storing 0 to it                 |   |                                 |
636  *  |                                 |   |                                 |
637  *  | allocates dynamic object b[567] |   | performs load from a[123]       |
638  *  | by storing the value 789 to it  |   |                                 |
639  *  :                                 :   :                                 :
640  *  .                                 .   .                                 .
641  *
642  * This is obviously a race in the D program, but there are nonetheless only
643  * two valid values for CPU B's load from a[123]:  345 or 0.  Most importantly,
644  * CPU B may _not_ see the value 789 for a[123].
645  *
646  * There are essentially two ways to deal with this:
647  *
648  *  (1)  Explicitly spin-lock variables.  That is, if CPU B wishes to load
649  *       from a[123], it needs to lock a[123] and hold the lock for the
650  *       duration that it wishes to manipulate it.
651  *
652  *  (2)  Avoid reusing freed chunks until it is known that no CPU is referring
653  *       to them.
654  *
655  * The implementation of (1) is rife with complexity, because it requires the
656  * user of a dynamic variable to explicitly decree when they are done using it.
657  * Were all variables by value, this perhaps wouldn't be debilitating -- but
658  * dynamic variables of non-scalar types are tracked by reference.  That is, if
659  * a dynamic variable is, say, a string, and that variable is to be traced to,
660  * say, the principal buffer, the DIF emulation code returns to the main
661  * dtrace_probe() loop a pointer to the underlying storage, not the contents of
662  * the storage.  Further, code calling on DIF emulation would have to be aware
663  * that the DIF emulation has returned a reference to a dynamic variable that
664  * has been potentially locked.  The variable would have to be unlocked after
665  * the main dtrace_probe() loop is finished with the variable, and the main
666  * dtrace_probe() loop would have to be careful to not call any further DIF
667  * emulation while the variable is locked to avoid deadlock.  More generally,
668  * if one were to implement (1), DIF emulation code dealing with dynamic
669  * variables could only deal with one dynamic variable at a time (lest deadlock
670  * result).  To sum, (1) exports too much subtlety to the users of dynamic
671  * variables -- increasing maintenance burden and imposing serious constraints
672  * on future DTrace development.
673  *
674  * The implementation of (2) is also complex, but the complexity is more
675  * manageable.  We need to be sure that when a variable is deallocated, it is
676  * not placed on a traditional free list, but rather on a _dirty_ list.  Once a
677  * variable is on a dirty list, it cannot be found by CPUs performing a
678  * subsequent lookup of the variable -- but it may still be in use by other
679  * CPUs.  To assure that all CPUs that may be seeing the old variable have
680  * cleared out of probe context, a dtrace_sync() can be issued.  Once the
681  * dtrace_sync() has completed, it can be known that all CPUs are done
682  * manipulating the dynamic variable -- the dirty list can be atomically
683  * appended to the free list.  Unfortunately, there's a slight hiccup in this
684  * mechanism:  dtrace_sync() may not be issued from probe context.  The
685  * dtrace_sync() must be therefore issued asynchronously from non-probe
686  * context.  For this we rely on the DTrace cleaner, a cyclic that runs at the
687  * "cleanrate" frequency.  To ease this implementation, we define several chunk
688  * lists:
689  *
690  *   - Dirty.  Deallocated chunks, not yet cleaned.  Not available.
691  *
692  *   - Rinsing.  Formerly dirty chunks that are currently being asynchronously
693  *     cleaned.  Not available, but will be shortly.  Dynamic variable
694  *     allocation may not spin or block for availability, however.
695  *
696  *   - Clean.  Clean chunks, ready for allocation -- but not on the free list.
697  *
698  *   - Free.  Available for allocation.
699  *
700  * Moreover, to avoid absurd contention, _each_ of these lists is implemented
701  * on a per-CPU basis.  This is only for performance, not correctness; chunks
702  * may be allocated from another CPU's free list.  The algorithm for allocation
703  * then is this:
704  *
705  *   (1)  Attempt to atomically allocate from current CPU's free list.  If list
706  *        is non-empty and allocation is successful, allocation is complete.
707  *
708  *   (2)  If the clean list is non-empty, atomically move it to the free list,
709  *        and reattempt (1).
710  *
711  *   (3)  If the dynamic variable space is in the CLEAN state, look for free
712  *        and clean lists on other CPUs by setting the current CPU to the next
713  *        CPU, and reattempting (1).  If the next CPU is the current CPU (that
714  *        is, if all CPUs have been checked), atomically switch the state of
715  *        the dynamic variable space based on the following:
716  *
717  *        - If no free chunks were found and no dirty chunks were found,
718  *          atomically set the state to EMPTY.
719  *
720  *        - If dirty chunks were found, atomically set the state to DIRTY.
721  *
722  *        - If rinsing chunks were found, atomically set the state to RINSING.
723  *
724  *   (4)  Based on state of dynamic variable space state, increment appropriate
725  *        counter to indicate dynamic drops (if in EMPTY state) vs. dynamic
726  *        dirty drops (if in DIRTY state) vs. dynamic rinsing drops (if in
727  *        RINSING state).  Fail the allocation.
728  *
729  * The cleaning cyclic operates with the following algorithm:  for all CPUs
730  * with a non-empty dirty list, atomically move the dirty list to the rinsing
731  * list.  Perform a dtrace_sync().  For all CPUs with a non-empty rinsing list,
732  * atomically move the rinsing list to the clean list.  Perform another
733  * dtrace_sync().  By this point, all CPUs have seen the new clean list; the
734  * state of the dynamic variable space can be restored to CLEAN.
735  *
736  * There exist two final races that merit explanation.  The first is a simple
737  * allocation race:
738  *
739  *                 CPU A                                 CPU B
740  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
741  *  |                                 |   |                                 |
742  *  | allocates dynamic object a[123] |   | allocates dynamic object a[123] |
743  *  | by storing the value 345 to it  |   | by storing the value 567 to it  |
744  *  |                                 |   |                                 |
745  *  :                                 :   :                                 :
746  *  .                                 .   .                                 .
747  *
748  * Again, this is a race in the D program.  It can be resolved by having a[123]
749  * hold the value 345 or a[123] hold the value 567 -- but it must be true that
750  * a[123] have only _one_ of these values.  (That is, the racing CPUs may not
751  * put the same element twice on the same hash chain.)  This is resolved
752  * simply:  before the allocation is undertaken, the start of the new chunk's
753  * hash chain is noted.  Later, after the allocation is complete, the hash
754  * chain is atomically switched to point to the new element.  If this fails
755  * (because of either concurrent allocations or an allocation concurrent with a
756  * deletion), the newly allocated chunk is deallocated to the dirty list, and
757  * the whole process of looking up (and potentially allocating) the dynamic
758  * variable is reattempted.
759  *
760  * The final race is a simple deallocation race:
761  *
762  *                 CPU A                                 CPU B
763  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
764  *  |                                 |   |                                 |
765  *  | deallocates dynamic object      |   | deallocates dynamic object      |
766  *  | a[123] by storing the value 0   |   | a[123] by storing the value 0   |
767  *  | to it                           |   | to it                           |
768  *  |                                 |   |                                 |
769  *  :                                 :   :                                 :
770  *  .                                 .   .                                 .
771  *
772  * Once again, this is a race in the D program, but it is one that we must
773  * handle without corrupting the underlying data structures.  Because
774  * deallocations require the deletion of a chunk from the middle of a hash
775  * chain, we cannot use a single-word atomic operation to remove it.  For this,
776  * we add a spin lock to the hash buckets that is _only_ used for deallocations
777  * (allocation races are handled as above).  Further, this spin lock is _only_
778  * held for the duration of the delete; before control is returned to the DIF
779  * emulation code, the hash bucket is unlocked.
780  */
781 typedef struct dtrace_key {
782         uint64_t dttk_value;                    /* data value or data pointer */
783         uint64_t dttk_size;                     /* 0 if by-val, >0 if by-ref */
784 } dtrace_key_t;
785
786 typedef struct dtrace_tuple {
787         uint32_t dtt_nkeys;                     /* number of keys in tuple */
788         uint32_t dtt_pad;                       /* padding */
789         dtrace_key_t dtt_key[1];                /* array of tuple keys */
790 } dtrace_tuple_t;
791
792 typedef struct dtrace_dynvar {
793         uint64_t dtdv_hashval;                  /* hash value -- 0 if free */
794         struct dtrace_dynvar *dtdv_next;        /* next on list or hash chain */
795         void *dtdv_data;                        /* pointer to data */
796         dtrace_tuple_t dtdv_tuple;              /* tuple key */
797 } dtrace_dynvar_t;
798
799 typedef enum dtrace_dynvar_op {
800         DTRACE_DYNVAR_ALLOC,
801         DTRACE_DYNVAR_NOALLOC,
802         DTRACE_DYNVAR_DEALLOC
803 } dtrace_dynvar_op_t;
804
805 typedef struct dtrace_dynhash {
806         dtrace_dynvar_t *dtdh_chain;            /* hash chain for this bucket */
807         uintptr_t dtdh_lock;                    /* deallocation lock */
808 #ifdef _LP64
809         uintptr_t dtdh_pad[6];                  /* pad to avoid false sharing */
810 #else
811         uintptr_t dtdh_pad[14];                 /* pad to avoid false sharing */
812 #endif
813 } dtrace_dynhash_t;
814
815 typedef struct dtrace_dstate_percpu {
816         dtrace_dynvar_t *dtdsc_free;            /* free list for this CPU */
817         dtrace_dynvar_t *dtdsc_dirty;           /* dirty list for this CPU */
818         dtrace_dynvar_t *dtdsc_rinsing;         /* rinsing list for this CPU */
819         dtrace_dynvar_t *dtdsc_clean;           /* clean list for this CPU */
820         uint64_t dtdsc_drops;                   /* number of capacity drops */
821         uint64_t dtdsc_dirty_drops;             /* number of dirty drops */
822         uint64_t dtdsc_rinsing_drops;           /* number of rinsing drops */
823 #ifdef _LP64
824         uint64_t dtdsc_pad;                     /* pad to avoid false sharing */
825 #else
826         uint64_t dtdsc_pad[2];                  /* pad to avoid false sharing */
827 #endif
828 } dtrace_dstate_percpu_t;
829
830 typedef enum dtrace_dstate_state {
831         DTRACE_DSTATE_CLEAN = 0,
832         DTRACE_DSTATE_EMPTY,
833         DTRACE_DSTATE_DIRTY,
834         DTRACE_DSTATE_RINSING
835 } dtrace_dstate_state_t;
836
837 typedef struct dtrace_dstate {
838         void *dtds_base;                        /* base of dynamic var. space */
839         size_t dtds_size;                       /* size of dynamic var. space */
840         size_t dtds_hashsize;                   /* number of buckets in hash */
841         size_t dtds_chunksize;                  /* size of each chunk */
842         dtrace_dynhash_t *dtds_hash;            /* pointer to hash table */
843         dtrace_dstate_state_t dtds_state;       /* current dynamic var. state */
844         dtrace_dstate_percpu_t *dtds_percpu;    /* per-CPU dyn. var. state */
845 } dtrace_dstate_t;
846
847 /*
848  * DTrace Variable State
849  *
850  * The DTrace variable state tracks user-defined variables in its dtrace_vstate
851  * structure.  Each DTrace consumer has exactly one dtrace_vstate structure,
852  * but some dtrace_vstate structures may exist without a corresponding DTrace
853  * consumer (see "DTrace Helpers", below).  As described in <sys/dtrace.h>,
854  * user-defined variables can have one of three scopes:
855  *
856  *  DIFV_SCOPE_GLOBAL  =>  global scope
857  *  DIFV_SCOPE_THREAD  =>  thread-local scope (i.e. "self->" variables)
858  *  DIFV_SCOPE_LOCAL   =>  clause-local scope (i.e. "this->" variables)
859  *
860  * The variable state tracks variables by both their scope and their allocation
861  * type:
862  *
863  *  - The dtvs_globals and dtvs_locals members each point to an array of
864  *    dtrace_statvar structures.  These structures contain both the variable
865  *    metadata (dtrace_difv structures) and the underlying storage for all
866  *    statically allocated variables, including statically allocated
867  *    DIFV_SCOPE_GLOBAL variables and all DIFV_SCOPE_LOCAL variables.
868  *
869  *  - The dtvs_tlocals member points to an array of dtrace_difv structures for
870  *    DIFV_SCOPE_THREAD variables.  As such, this array tracks _only_ the
871  *    variable metadata for DIFV_SCOPE_THREAD variables; the underlying storage
872  *    is allocated out of the dynamic variable space.
873  *
874  *  - The dtvs_dynvars member is the dynamic variable state associated with the
875  *    variable state.  The dynamic variable state (described in "DTrace Dynamic
876  *    Variables", above) tracks all DIFV_SCOPE_THREAD variables and all
877  *    dynamically-allocated DIFV_SCOPE_GLOBAL variables.
878  */
879 typedef struct dtrace_statvar {
880         uint64_t dtsv_data;                     /* data or pointer to it */
881         size_t dtsv_size;                       /* size of pointed-to data */
882         int dtsv_refcnt;                        /* reference count */
883         dtrace_difv_t dtsv_var;                 /* variable metadata */
884 } dtrace_statvar_t;
885
886 typedef struct dtrace_vstate {
887         dtrace_state_t *dtvs_state;             /* back pointer to state */
888         dtrace_statvar_t **dtvs_globals;        /* statically-allocated glbls */
889         int dtvs_nglobals;                      /* number of globals */
890         dtrace_difv_t *dtvs_tlocals;            /* thread-local metadata */
891         int dtvs_ntlocals;                      /* number of thread-locals */
892         dtrace_statvar_t **dtvs_locals;         /* clause-local data */
893         int dtvs_nlocals;                       /* number of clause-locals */
894         dtrace_dstate_t dtvs_dynvars;           /* dynamic variable state */
895 } dtrace_vstate_t;
896
897 /*
898  * DTrace Machine State
899  *
900  * In the process of processing a fired probe, DTrace needs to track and/or
901  * cache some per-CPU state associated with that particular firing.  This is
902  * state that is always discarded after the probe firing has completed, and
903  * much of it is not specific to any DTrace consumer, remaining valid across
904  * all ECBs.  This state is tracked in the dtrace_mstate structure.
905  */
906 #define DTRACE_MSTATE_ARGS              0x00000001
907 #define DTRACE_MSTATE_PROBE             0x00000002
908 #define DTRACE_MSTATE_EPID              0x00000004
909 #define DTRACE_MSTATE_TIMESTAMP         0x00000008
910 #define DTRACE_MSTATE_STACKDEPTH        0x00000010
911 #define DTRACE_MSTATE_CALLER            0x00000020
912 #define DTRACE_MSTATE_IPL               0x00000040
913 #define DTRACE_MSTATE_FLTOFFS           0x00000080
914 #define DTRACE_MSTATE_WALLTIMESTAMP     0x00000100
915 #define DTRACE_MSTATE_USTACKDEPTH       0x00000200
916 #define DTRACE_MSTATE_UCALLER           0x00000400
917
918 typedef struct dtrace_mstate {
919         uintptr_t dtms_scratch_base;            /* base of scratch space */
920         uintptr_t dtms_scratch_ptr;             /* current scratch pointer */
921         size_t dtms_scratch_size;               /* scratch size */
922         uint32_t dtms_present;                  /* variables that are present */
923         uint64_t dtms_arg[5];                   /* cached arguments */
924         dtrace_epid_t dtms_epid;                /* current EPID */
925         uint64_t dtms_timestamp;                /* cached timestamp */
926         hrtime_t dtms_walltimestamp;            /* cached wall timestamp */
927         int dtms_stackdepth;                    /* cached stackdepth */
928         int dtms_ustackdepth;                   /* cached ustackdepth */
929         struct dtrace_probe *dtms_probe;        /* current probe */
930         uintptr_t dtms_caller;                  /* cached caller */
931         uint64_t dtms_ucaller;                  /* cached user-level caller */
932         int dtms_ipl;                           /* cached interrupt pri lev */
933         int dtms_fltoffs;                       /* faulting DIFO offset */
934         uintptr_t dtms_strtok;                  /* saved strtok() pointer */
935         uint32_t dtms_access;                   /* memory access rights */
936         dtrace_difo_t *dtms_difo;               /* current dif object */
937         file_t *dtms_getf;                      /* cached rval of getf() */
938 } dtrace_mstate_t;
939
940 #define DTRACE_COND_OWNER       0x1
941 #define DTRACE_COND_USERMODE    0x2
942 #define DTRACE_COND_ZONEOWNER   0x4
943
944 #define DTRACE_PROBEKEY_MAXDEPTH        8       /* max glob recursion depth */
945
946 /*
947  * Access flag used by dtrace_mstate.dtms_access.
948  */
949 #define DTRACE_ACCESS_KERNEL    0x1             /* the priv to read kmem */
950
951
952 /*
953  * DTrace Activity
954  *
955  * Each DTrace consumer is in one of several states, which (for purposes of
956  * avoiding yet-another overloading of the noun "state") we call the current
957  * _activity_.  The activity transitions on dtrace_go() (from DTRACIOCGO), on
958  * dtrace_stop() (from DTRACIOCSTOP) and on the exit() action.  Activities may
959  * only transition in one direction; the activity transition diagram is a
960  * directed acyclic graph.  The activity transition diagram is as follows:
961  *
962  *
963  * +----------+                   +--------+                   +--------+
964  * | INACTIVE |------------------>| WARMUP |------------------>| ACTIVE |
965  * +----------+   dtrace_go(),    +--------+   dtrace_go(),    +--------+
966  *                before BEGIN        |        after BEGIN       |  |  |
967  *                                    |                          |  |  |
968  *                      exit() action |                          |  |  |
969  *                     from BEGIN ECB |                          |  |  |
970  *                                    |                          |  |  |
971  *                                    v                          |  |  |
972  *                               +----------+     exit() action  |  |  |
973  * +-----------------------------| DRAINING |<-------------------+  |  |
974  * |                             +----------+                       |  |
975  * |                                  |                             |  |
976  * |                   dtrace_stop(), |                             |  |
977  * |                     before END   |                             |  |
978  * |                                  |                             |  |
979  * |                                  v                             |  |
980  * | +---------+                 +----------+                       |  |
981  * | | STOPPED |<----------------| COOLDOWN |<----------------------+  |
982  * | +---------+  dtrace_stop(), +----------+     dtrace_stop(),       |
983  * |                after END                       before END         |
984  * |                                                                   |
985  * |                              +--------+                           |
986  * +----------------------------->| KILLED |<--------------------------+
987  *       deadman timeout or       +--------+     deadman timeout or
988  *        killed consumer                         killed consumer
989  *
990  * Note that once a DTrace consumer has stopped tracing, there is no way to
991  * restart it; if a DTrace consumer wishes to restart tracing, it must reopen
992  * the DTrace pseudodevice.
993  */
994 typedef enum dtrace_activity {
995         DTRACE_ACTIVITY_INACTIVE = 0,           /* not yet running */
996         DTRACE_ACTIVITY_WARMUP,                 /* while starting */
997         DTRACE_ACTIVITY_ACTIVE,                 /* running */
998         DTRACE_ACTIVITY_DRAINING,               /* before stopping */
999         DTRACE_ACTIVITY_COOLDOWN,               /* while stopping */
1000         DTRACE_ACTIVITY_STOPPED,                /* after stopping */
1001         DTRACE_ACTIVITY_KILLED                  /* killed */
1002 } dtrace_activity_t;
1003
1004 /*
1005  * DTrace Helper Implementation
1006  *
1007  * A description of the helper architecture may be found in <sys/dtrace.h>.
1008  * Each process contains a pointer to its helpers in its p_dtrace_helpers
1009  * member.  This is a pointer to a dtrace_helpers structure, which contains an
1010  * array of pointers to dtrace_helper structures, helper variable state (shared
1011  * among a process's helpers) and a generation count.  (The generation count is
1012  * used to provide an identifier when a helper is added so that it may be
1013  * subsequently removed.)  The dtrace_helper structure is self-explanatory,
1014  * containing pointers to the objects needed to execute the helper.  Note that
1015  * helpers are _duplicated_ across fork(2), and destroyed on exec(2).  No more
1016  * than dtrace_helpers_max are allowed per-process.
1017  */
1018 #define DTRACE_HELPER_ACTION_USTACK     0
1019 #define DTRACE_NHELPER_ACTIONS          1
1020
1021 typedef struct dtrace_helper_action {
1022         int dtha_generation;                    /* helper action generation */
1023         int dtha_nactions;                      /* number of actions */
1024         dtrace_difo_t *dtha_predicate;          /* helper action predicate */
1025         dtrace_difo_t **dtha_actions;           /* array of actions */
1026         struct dtrace_helper_action *dtha_next; /* next helper action */
1027 } dtrace_helper_action_t;
1028
1029 typedef struct dtrace_helper_provider {
1030         int dthp_generation;                    /* helper provider generation */
1031         uint32_t dthp_ref;                      /* reference count */
1032         dof_helper_t dthp_prov;                 /* DOF w/ provider and probes */
1033 } dtrace_helper_provider_t;
1034
1035 typedef struct dtrace_helpers {
1036         dtrace_helper_action_t **dthps_actions; /* array of helper actions */
1037         dtrace_vstate_t dthps_vstate;           /* helper action var. state */
1038         dtrace_helper_provider_t **dthps_provs; /* array of providers */
1039         uint_t dthps_nprovs;                    /* count of providers */
1040         uint_t dthps_maxprovs;                  /* provider array size */
1041         int dthps_generation;                   /* current generation */
1042         pid_t dthps_pid;                        /* pid of associated proc */
1043         int dthps_deferred;                     /* helper in deferred list */
1044         struct dtrace_helpers *dthps_next;      /* next pointer */
1045         struct dtrace_helpers *dthps_prev;      /* prev pointer */
1046 } dtrace_helpers_t;
1047
1048 /*
1049  * DTrace Helper Action Tracing
1050  *
1051  * Debugging helper actions can be arduous.  To ease the development and
1052  * debugging of helpers, DTrace contains a tracing-framework-within-a-tracing-
1053  * framework: helper tracing.  If dtrace_helptrace_enabled is non-zero (which
1054  * it is by default on DEBUG kernels), all helper activity will be traced to a
1055  * global, in-kernel ring buffer.  Each entry includes a pointer to the specific
1056  * helper, the location within the helper, and a trace of all local variables.
1057  * The ring buffer may be displayed in a human-readable format with the
1058  * ::dtrace_helptrace mdb(1) dcmd.
1059  */
1060 #define DTRACE_HELPTRACE_NEXT   (-1)
1061 #define DTRACE_HELPTRACE_DONE   (-2)
1062 #define DTRACE_HELPTRACE_ERR    (-3)
1063
1064 typedef struct dtrace_helptrace {
1065         dtrace_helper_action_t  *dtht_helper;   /* helper action */
1066         int dtht_where;                         /* where in helper action */
1067         int dtht_nlocals;                       /* number of locals */
1068         int dtht_fault;                         /* type of fault (if any) */
1069         int dtht_fltoffs;                       /* DIF offset */
1070         uint64_t dtht_illval;                   /* faulting value */
1071         uint64_t dtht_locals[1];                /* local variables */
1072 } dtrace_helptrace_t;
1073
1074 /*
1075  * DTrace Credentials
1076  *
1077  * In probe context, we have limited flexibility to examine the credentials
1078  * of the DTrace consumer that created a particular enabling.  We use
1079  * the Least Privilege interfaces to cache the consumer's cred pointer and
1080  * some facts about that credential in a dtrace_cred_t structure. These
1081  * can limit the consumer's breadth of visibility and what actions the
1082  * consumer may take.
1083  */
1084 #define DTRACE_CRV_ALLPROC              0x01
1085 #define DTRACE_CRV_KERNEL               0x02
1086 #define DTRACE_CRV_ALLZONE              0x04
1087
1088 #define DTRACE_CRV_ALL          (DTRACE_CRV_ALLPROC | DTRACE_CRV_KERNEL | \
1089         DTRACE_CRV_ALLZONE)
1090
1091 #define DTRACE_CRA_PROC                         0x0001
1092 #define DTRACE_CRA_PROC_CONTROL                 0x0002
1093 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLUSER     0x0004
1094 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLZONE     0x0008
1095 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_CREDCHG     0x0010
1096 #define DTRACE_CRA_KERNEL                       0x0020
1097 #define DTRACE_CRA_KERNEL_DESTRUCTIVE           0x0040
1098
1099 #define DTRACE_CRA_ALL          (DTRACE_CRA_PROC | \
1100         DTRACE_CRA_PROC_CONTROL | \
1101         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLUSER | \
1102         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLZONE | \
1103         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_CREDCHG | \
1104         DTRACE_CRA_KERNEL | \
1105         DTRACE_CRA_KERNEL_DESTRUCTIVE)
1106
1107 typedef struct dtrace_cred {
1108         cred_t                  *dcr_cred;
1109         uint8_t                 dcr_destructive;
1110         uint8_t                 dcr_visible;
1111         uint16_t                dcr_action;
1112 } dtrace_cred_t;
1113
1114 /*
1115  * DTrace Consumer State
1116  *
1117  * Each DTrace consumer has an associated dtrace_state structure that contains
1118  * its in-kernel DTrace state -- including options, credentials, statistics and
1119  * pointers to ECBs, buffers, speculations and formats.  A dtrace_state
1120  * structure is also allocated for anonymous enablings.  When anonymous state
1121  * is grabbed, the grabbing consumers dts_anon pointer is set to the grabbed
1122  * dtrace_state structure.
1123  */
1124 struct dtrace_state {
1125 #if defined(sun)
1126         dev_t dts_dev;                          /* device */
1127 #else
1128         struct cdev *dts_dev;                   /* device */
1129 #endif
1130         int dts_necbs;                          /* total number of ECBs */
1131         dtrace_ecb_t **dts_ecbs;                /* array of ECBs */
1132         dtrace_epid_t dts_epid;                 /* next EPID to allocate */
1133         size_t dts_needed;                      /* greatest needed space */
1134         struct dtrace_state *dts_anon;          /* anon. state, if grabbed */
1135         dtrace_activity_t dts_activity;         /* current activity */
1136         dtrace_vstate_t dts_vstate;             /* variable state */
1137         dtrace_buffer_t *dts_buffer;            /* principal buffer */
1138         dtrace_buffer_t *dts_aggbuffer;         /* aggregation buffer */
1139         dtrace_speculation_t *dts_speculations; /* speculation array */
1140         int dts_nspeculations;                  /* number of speculations */
1141         int dts_naggregations;                  /* number of aggregations */
1142         dtrace_aggregation_t **dts_aggregations; /* aggregation array */
1143 #if defined(sun)
1144         vmem_t *dts_aggid_arena;                /* arena for aggregation IDs */
1145 #else
1146         struct unrhdr *dts_aggid_arena;         /* arena for aggregation IDs */
1147 #endif
1148         uint64_t dts_errors;                    /* total number of errors */
1149         uint32_t dts_speculations_busy;         /* number of spec. busy */
1150         uint32_t dts_speculations_unavail;      /* number of spec unavail */
1151         uint32_t dts_stkstroverflows;           /* stack string tab overflows */
1152         uint32_t dts_dblerrors;                 /* errors in ERROR probes */
1153         uint32_t dts_reserve;                   /* space reserved for END */
1154         hrtime_t dts_laststatus;                /* time of last status */
1155 #if defined(sun)
1156         cyclic_id_t dts_cleaner;                /* cleaning cyclic */
1157         cyclic_id_t dts_deadman;                /* deadman cyclic */
1158 #else
1159         struct callout dts_cleaner;             /* Cleaning callout. */
1160         struct callout dts_deadman;             /* Deadman callout. */
1161 #endif
1162         hrtime_t dts_alive;                     /* time last alive */
1163         char dts_speculates;                    /* boolean: has speculations */
1164         char dts_destructive;                   /* boolean: has dest. actions */
1165         int dts_nformats;                       /* number of formats */
1166         char **dts_formats;                     /* format string array */
1167         dtrace_optval_t dts_options[DTRACEOPT_MAX]; /* options */
1168         dtrace_cred_t dts_cred;                 /* credentials */
1169         size_t dts_nretained;                   /* number of retained enabs */
1170         int dts_getf;                           /* number of getf() calls */
1171 };
1172
1173 struct dtrace_provider {
1174         dtrace_pattr_t dtpv_attr;               /* provider attributes */
1175         dtrace_ppriv_t dtpv_priv;               /* provider privileges */
1176         dtrace_pops_t dtpv_pops;                /* provider operations */
1177         char *dtpv_name;                        /* provider name */
1178         void *dtpv_arg;                         /* provider argument */
1179         hrtime_t dtpv_defunct;                  /* when made defunct */
1180         struct dtrace_provider *dtpv_next;      /* next provider */
1181 };
1182
1183 struct dtrace_meta {
1184         dtrace_mops_t dtm_mops;                 /* meta provider operations */
1185         char *dtm_name;                         /* meta provider name */
1186         void *dtm_arg;                          /* meta provider user arg */
1187         uint64_t dtm_count;                     /* no. of associated provs. */
1188 };
1189
1190 /*
1191  * DTrace Enablings
1192  *
1193  * A dtrace_enabling structure is used to track a collection of ECB
1194  * descriptions -- before they have been turned into actual ECBs.  This is
1195  * created as a result of DOF processing, and is generally used to generate
1196  * ECBs immediately thereafter.  However, enablings are also generally
1197  * retained should the probes they describe be created at a later time; as
1198  * each new module or provider registers with the framework, the retained
1199  * enablings are reevaluated, with any new match resulting in new ECBs.  To
1200  * prevent probes from being matched more than once, the enabling tracks the
1201  * last probe generation matched, and only matches probes from subsequent
1202  * generations.
1203  */
1204 typedef struct dtrace_enabling {
1205         dtrace_ecbdesc_t **dten_desc;           /* all ECB descriptions */
1206         int dten_ndesc;                         /* number of ECB descriptions */
1207         int dten_maxdesc;                       /* size of ECB array */
1208         dtrace_vstate_t *dten_vstate;           /* associated variable state */
1209         dtrace_genid_t dten_probegen;           /* matched probe generation */
1210         dtrace_ecbdesc_t *dten_current;         /* current ECB description */
1211         int dten_error;                         /* current error value */
1212         int dten_primed;                        /* boolean: set if primed */
1213         struct dtrace_enabling *dten_prev;      /* previous enabling */
1214         struct dtrace_enabling *dten_next;      /* next enabling */
1215 } dtrace_enabling_t;
1216
1217 /*
1218  * DTrace Anonymous Enablings
1219  *
1220  * Anonymous enablings are DTrace enablings that are not associated with a
1221  * controlling process, but rather derive their enabling from DOF stored as
1222  * properties in the dtrace.conf file.  If there is an anonymous enabling, a
1223  * DTrace consumer state and enabling are created on attach.  The state may be
1224  * subsequently grabbed by the first consumer specifying the "grabanon"
1225  * option.  As long as an anonymous DTrace enabling exists, dtrace(7D) will
1226  * refuse to unload.
1227  */
1228 typedef struct dtrace_anon {
1229         dtrace_state_t *dta_state;              /* DTrace consumer state */
1230         dtrace_enabling_t *dta_enabling;        /* pointer to enabling */
1231         processorid_t dta_beganon;              /* which CPU BEGIN ran on */
1232 } dtrace_anon_t;
1233
1234 /*
1235  * DTrace Error Debugging
1236  */
1237 #ifdef DEBUG
1238 #define DTRACE_ERRDEBUG
1239 #endif
1240
1241 #ifdef DTRACE_ERRDEBUG
1242
1243 typedef struct dtrace_errhash {
1244         const char      *dter_msg;      /* error message */
1245         int             dter_count;     /* number of times seen */
1246 } dtrace_errhash_t;
1247
1248 #define DTRACE_ERRHASHSZ        256     /* must be > number of err msgs */
1249
1250 #endif  /* DTRACE_ERRDEBUG */
1251
1252 /*
1253  * DTrace Toxic Ranges
1254  *
1255  * DTrace supports safe loads from probe context; if the address turns out to
1256  * be invalid, a bit will be set by the kernel indicating that DTrace
1257  * encountered a memory error, and DTrace will propagate the error to the user
1258  * accordingly.  However, there may exist some regions of memory in which an
1259  * arbitrary load can change system state, and from which it is impossible to
1260  * recover from such a load after it has been attempted.  Examples of this may
1261  * include memory in which programmable I/O registers are mapped (for which a
1262  * read may have some implications for the device) or (in the specific case of
1263  * UltraSPARC-I and -II) the virtual address hole.  The platform is required
1264  * to make DTrace aware of these toxic ranges; DTrace will then check that
1265  * target addresses are not in a toxic range before attempting to issue a
1266  * safe load.
1267  */
1268 typedef struct dtrace_toxrange {
1269         uintptr_t       dtt_base;               /* base of toxic range */
1270         uintptr_t       dtt_limit;              /* limit of toxic range */
1271 } dtrace_toxrange_t;
1272
1273 #if defined(sun)
1274 extern uint64_t dtrace_getarg(int, int);
1275 #else
1276 extern uint64_t __noinline dtrace_getarg(int, int);
1277 #endif
1278 extern greg_t dtrace_getfp(void);
1279 extern int dtrace_getipl(void);
1280 extern uintptr_t dtrace_caller(int);
1281 extern uint32_t dtrace_cas32(uint32_t *, uint32_t, uint32_t);
1282 extern void *dtrace_casptr(volatile void *, volatile void *, volatile void *);
1283 extern void dtrace_copyin(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1284 extern void dtrace_copyinstr(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1285 extern void dtrace_copyout(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1286 extern void dtrace_copyoutstr(uintptr_t, uintptr_t, size_t,
1287     volatile uint16_t *);
1288 extern void dtrace_getpcstack(pc_t *, int, int, uint32_t *);
1289 extern ulong_t dtrace_getreg(struct trapframe *, uint_t);
1290 extern int dtrace_getstackdepth(int);
1291 extern void dtrace_getupcstack(uint64_t *, int);
1292 extern void dtrace_getufpstack(uint64_t *, uint64_t *, int);
1293 extern int dtrace_getustackdepth(void);
1294 extern uintptr_t dtrace_fulword(void *);
1295 extern uint8_t dtrace_fuword8(void *);
1296 extern uint16_t dtrace_fuword16(void *);
1297 extern uint32_t dtrace_fuword32(void *);
1298 extern uint64_t dtrace_fuword64(void *);
1299 extern void dtrace_probe_error(dtrace_state_t *, dtrace_epid_t, int, int,
1300     int, uintptr_t);
1301 extern int dtrace_assfail(const char *, const char *, int);
1302 extern int dtrace_attached(void);
1303 #if defined(sun)
1304 extern hrtime_t dtrace_gethrestime(void);
1305 #endif
1306
1307 #ifdef __sparc
1308 extern void dtrace_flush_windows(void);
1309 extern void dtrace_flush_user_windows(void);
1310 extern uint_t dtrace_getotherwin(void);
1311 extern uint_t dtrace_getfprs(void);
1312 #else
1313 extern void dtrace_copy(uintptr_t, uintptr_t, size_t);
1314 extern void dtrace_copystr(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1315 #endif
1316
1317 /*
1318  * DTrace Assertions
1319  *
1320  * DTrace calls ASSERT from probe context.  To assure that a failed ASSERT
1321  * does not induce a markedly more catastrophic failure (e.g., one from which
1322  * a dump cannot be gleaned), DTrace must define its own ASSERT to be one that
1323  * may safely be called from probe context.  This header file must thus be
1324  * included by any DTrace component that calls ASSERT from probe context, and
1325  * _only_ by those components.  (The only exception to this is kernel
1326  * debugging infrastructure at user-level that doesn't depend on calling
1327  * ASSERT.)
1328  */
1329 #undef ASSERT
1330 #ifdef DEBUG
1331 #define ASSERT(EX)      ((void)((EX) || \
1332                         dtrace_assfail(#EX, __FILE__, __LINE__)))
1333 #else
1334 #define ASSERT(X)       ((void)0)
1335 #endif
1336
1337 #ifdef  __cplusplus
1338 }
1339 #endif
1340
1341 #endif /* _SYS_DTRACE_IMPL_H */