]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/8.1.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/sys/dtrace_impl.h
Copy stable/8 to releng/8.1 in preparation for 8.1-RC1.
[FreeBSD/releng/8.1.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  * Use is subject to license terms.
27  */
28
29 #ifndef _SYS_DTRACE_IMPL_H
30 #define _SYS_DTRACE_IMPL_H
31
32 #pragma ident   "%Z%%M% %I%     %E% SMI"
33
34 #ifdef  __cplusplus
35 extern "C" {
36 #endif
37
38 /*
39  * DTrace Dynamic Tracing Software: Kernel Implementation Interfaces
40  *
41  * Note: The contents of this file are private to the implementation of the
42  * Solaris system and DTrace subsystem and are subject to change at any time
43  * without notice.  Applications and drivers using these interfaces will fail
44  * to run on future releases.  These interfaces should not be used for any
45  * purpose except those expressly outlined in dtrace(7D) and libdtrace(3LIB).
46  * Please refer to the "Solaris Dynamic Tracing Guide" for more information.
47  */
48
49 #include <sys/dtrace.h>
50 #if !defined(sun)
51 #ifdef __sparcv9
52 typedef uint32_t                pc_t;
53 #else
54 typedef uintptr_t               pc_t;
55 #endif
56 typedef u_long                  greg_t;
57 #endif
58
59 /*
60  * DTrace Implementation Constants and Typedefs
61  */
62 #define DTRACE_MAXPROPLEN               128
63 #define DTRACE_DYNVAR_CHUNKSIZE         256
64
65 struct dtrace_probe;
66 struct dtrace_ecb;
67 struct dtrace_predicate;
68 struct dtrace_action;
69 struct dtrace_provider;
70 struct dtrace_state;
71
72 typedef struct dtrace_probe dtrace_probe_t;
73 typedef struct dtrace_ecb dtrace_ecb_t;
74 typedef struct dtrace_predicate dtrace_predicate_t;
75 typedef struct dtrace_action dtrace_action_t;
76 typedef struct dtrace_provider dtrace_provider_t;
77 typedef struct dtrace_meta dtrace_meta_t;
78 typedef struct dtrace_state dtrace_state_t;
79 typedef uint32_t dtrace_optid_t;
80 typedef uint32_t dtrace_specid_t;
81 typedef uint64_t dtrace_genid_t;
82
83 /*
84  * DTrace Probes
85  *
86  * The probe is the fundamental unit of the DTrace architecture.  Probes are
87  * created by DTrace providers, and managed by the DTrace framework.  A probe
88  * is identified by a unique <provider, module, function, name> tuple, and has
89  * a unique probe identifier assigned to it.  (Some probes are not associated
90  * with a specific point in text; these are called _unanchored probes_ and have
91  * no module or function associated with them.)  Probes are represented as a
92  * dtrace_probe structure.  To allow quick lookups based on each element of the
93  * probe tuple, probes are hashed by each of provider, module, function and
94  * name.  (If a lookup is performed based on a regular expression, a
95  * dtrace_probekey is prepared, and a linear search is performed.) Each probe
96  * is additionally pointed to by a linear array indexed by its identifier.  The
97  * identifier is the provider's mechanism for indicating to the DTrace
98  * framework that a probe has fired:  the identifier is passed as the first
99  * argument to dtrace_probe(), where it is then mapped into the corresponding
100  * dtrace_probe structure.  From the dtrace_probe structure, dtrace_probe() can
101  * iterate over the probe's list of enabling control blocks; see "DTrace
102  * Enabling Control Blocks", below.)
103  */
104 struct dtrace_probe {
105         dtrace_id_t dtpr_id;                    /* probe identifier */
106         dtrace_ecb_t *dtpr_ecb;                 /* ECB list; see below */
107         dtrace_ecb_t *dtpr_ecb_last;            /* last ECB in list */
108         void *dtpr_arg;                         /* provider argument */
109         dtrace_cacheid_t dtpr_predcache;        /* predicate cache ID */
110         int dtpr_aframes;                       /* artificial frames */
111         dtrace_provider_t *dtpr_provider;       /* pointer to provider */
112         char *dtpr_mod;                         /* probe's module name */
113         char *dtpr_func;                        /* probe's function name */
114         char *dtpr_name;                        /* probe's name */
115         dtrace_probe_t *dtpr_nextmod;           /* next in module hash */
116         dtrace_probe_t *dtpr_prevmod;           /* previous in module hash */
117         dtrace_probe_t *dtpr_nextfunc;          /* next in function hash */
118         dtrace_probe_t *dtpr_prevfunc;          /* previous in function hash */
119         dtrace_probe_t *dtpr_nextname;          /* next in name hash */
120         dtrace_probe_t *dtpr_prevname;          /* previous in name hash */
121         dtrace_genid_t dtpr_gen;                /* probe generation ID */
122 };
123
124 typedef int dtrace_probekey_f(const char *, const char *, int);
125
126 typedef struct dtrace_probekey {
127         char *dtpk_prov;                        /* provider name to match */
128         dtrace_probekey_f *dtpk_pmatch;         /* provider matching function */
129         char *dtpk_mod;                         /* module name to match */
130         dtrace_probekey_f *dtpk_mmatch;         /* module matching function */
131         char *dtpk_func;                        /* func name to match */
132         dtrace_probekey_f *dtpk_fmatch;         /* func matching function */
133         char *dtpk_name;                        /* name to match */
134         dtrace_probekey_f *dtpk_nmatch;         /* name matching function */
135         dtrace_id_t dtpk_id;                    /* identifier to match */
136 } dtrace_probekey_t;
137
138 typedef struct dtrace_hashbucket {
139         struct dtrace_hashbucket *dthb_next;    /* next on hash chain */
140         dtrace_probe_t *dthb_chain;             /* chain of probes */
141         int dthb_len;                           /* number of probes here */
142 } dtrace_hashbucket_t;
143
144 typedef struct dtrace_hash {
145         dtrace_hashbucket_t **dth_tab;          /* hash table */
146         int dth_size;                           /* size of hash table */
147         int dth_mask;                           /* mask to index into table */
148         int dth_nbuckets;                       /* total number of buckets */
149         uintptr_t dth_nextoffs;                 /* offset of next in probe */
150         uintptr_t dth_prevoffs;                 /* offset of prev in probe */
151         uintptr_t dth_stroffs;                  /* offset of str in probe */
152 } dtrace_hash_t;
153
154 /*
155  * DTrace Enabling Control Blocks
156  *
157  * When a provider wishes to fire a probe, it calls into dtrace_probe(),
158  * passing the probe identifier as the first argument.  As described above,
159  * dtrace_probe() maps the identifier into a pointer to a dtrace_probe_t
160  * structure.  This structure contains information about the probe, and a
161  * pointer to the list of Enabling Control Blocks (ECBs).  Each ECB points to
162  * DTrace consumer state, and contains an optional predicate, and a list of
163  * actions.  (Shown schematically below.)  The ECB abstraction allows a single
164  * probe to be multiplexed across disjoint consumers, or across disjoint
165  * enablings of a single probe within one consumer.
166  *
167  *   Enabling Control Block
168  *        dtrace_ecb_t
169  * +------------------------+
170  * | dtrace_epid_t ---------+--------------> Enabled Probe ID (EPID)
171  * | dtrace_state_t * ------+--------------> State associated with this ECB
172  * | dtrace_predicate_t * --+---------+
173  * | dtrace_action_t * -----+----+    |
174  * | dtrace_ecb_t * ---+    |    |    |       Predicate (if any)
175  * +-------------------+----+    |    |       dtrace_predicate_t
176  *                     |         |    +---> +--------------------+
177  *                     |         |          | dtrace_difo_t * ---+----> DIFO
178  *                     |         |          +--------------------+
179  *                     |         |
180  *            Next ECB |         |           Action
181  *            (if any) |         |       dtrace_action_t
182  *                     :         +--> +-------------------+
183  *                     :              | dtrace_actkind_t -+------> kind
184  *                     v              | dtrace_difo_t * --+------> DIFO (if any)
185  *                                    | dtrace_recdesc_t -+------> record descr.
186  *                                    | dtrace_action_t * +------+
187  *                                    +-------------------+      |
188  *                                                               | Next action
189  *                               +-------------------------------+  (if any)
190  *                               |
191  *                               |           Action
192  *                               |       dtrace_action_t
193  *                               +--> +-------------------+
194  *                                    | dtrace_actkind_t -+------> kind
195  *                                    | dtrace_difo_t * --+------> DIFO (if any)
196  *                                    | dtrace_action_t * +------+
197  *                                    +-------------------+      |
198  *                                                               | Next action
199  *                               +-------------------------------+  (if any)
200  *                               |
201  *                               :
202  *                               v
203  *
204  *
205  * dtrace_probe() iterates over the ECB list.  If the ECB needs less space
206  * than is available in the principal buffer, the ECB is processed:  if the
207  * predicate is non-NULL, the DIF object is executed.  If the result is
208  * non-zero, the action list is processed, with each action being executed
209  * accordingly.  When the action list has been completely executed, processing
210  * advances to the next ECB.  processing advances to the next ECB.  If the
211  * result is non-zero; For each ECB, it first determines the The ECB
212  * abstraction allows disjoint consumers to multiplex on single probes.
213  */
214 struct dtrace_ecb {
215         dtrace_epid_t dte_epid;                 /* enabled probe ID */
216         uint32_t dte_alignment;                 /* required alignment */
217         size_t dte_needed;                      /* bytes needed */
218         size_t dte_size;                        /* total size of payload */
219         dtrace_predicate_t *dte_predicate;      /* predicate, if any */
220         dtrace_action_t *dte_action;            /* actions, if any */
221         dtrace_ecb_t *dte_next;                 /* next ECB on probe */
222         dtrace_state_t *dte_state;              /* pointer to state */
223         uint32_t dte_cond;                      /* security condition */
224         dtrace_probe_t *dte_probe;              /* pointer to probe */
225         dtrace_action_t *dte_action_last;       /* last action on ECB */
226         uint64_t dte_uarg;                      /* library argument */
227 };
228
229 struct dtrace_predicate {
230         dtrace_difo_t *dtp_difo;                /* DIF object */
231         dtrace_cacheid_t dtp_cacheid;           /* cache identifier */
232         int dtp_refcnt;                         /* reference count */
233 };
234
235 struct dtrace_action {
236         dtrace_actkind_t dta_kind;              /* kind of action */
237         uint16_t dta_intuple;                   /* boolean:  in aggregation */
238         uint32_t dta_refcnt;                    /* reference count */
239         dtrace_difo_t *dta_difo;                /* pointer to DIFO */
240         dtrace_recdesc_t dta_rec;               /* record description */
241         dtrace_action_t *dta_prev;              /* previous action */
242         dtrace_action_t *dta_next;              /* next action */
243 };
244
245 typedef struct dtrace_aggregation {
246         dtrace_action_t dtag_action;            /* action; must be first */
247         dtrace_aggid_t dtag_id;                 /* identifier */
248         dtrace_ecb_t *dtag_ecb;                 /* corresponding ECB */
249         dtrace_action_t *dtag_first;            /* first action in tuple */
250         uint32_t dtag_base;                     /* base of aggregation */
251         uint8_t dtag_hasarg;                    /* boolean:  has argument */
252         uint64_t dtag_initial;                  /* initial value */
253         void (*dtag_aggregate)(uint64_t *, uint64_t, uint64_t);
254 } dtrace_aggregation_t;
255
256 /*
257  * DTrace Buffers
258  *
259  * Principal buffers, aggregation buffers, and speculative buffers are all
260  * managed with the dtrace_buffer structure.  By default, this structure
261  * includes twin data buffers -- dtb_tomax and dtb_xamot -- that serve as the
262  * active and passive buffers, respectively.  For speculative buffers,
263  * dtb_xamot will be NULL; for "ring" and "fill" buffers, dtb_xamot will point
264  * to a scratch buffer.  For all buffer types, the dtrace_buffer structure is
265  * always allocated on a per-CPU basis; a single dtrace_buffer structure is
266  * never shared among CPUs.  (That is, there is never true sharing of the
267  * dtrace_buffer structure; to prevent false sharing of the structure, it must
268  * always be aligned to the coherence granularity -- generally 64 bytes.)
269  *
270  * One of the critical design decisions of DTrace is that a given ECB always
271  * stores the same quantity and type of data.  This is done to assure that the
272  * only metadata required for an ECB's traced data is the EPID.  That is, from
273  * the EPID, the consumer can determine the data layout.  (The data buffer
274  * layout is shown schematically below.)  By assuring that one can determine
275  * data layout from the EPID, the metadata stream can be separated from the
276  * data stream -- simplifying the data stream enormously.
277  *
278  *      base of data buffer --->  +------+--------------------+------+
279  *                                | EPID | data               | EPID |
280  *                                +------+--------+------+----+------+
281  *                                | data          | EPID | data      |
282  *                                +---------------+------+-----------+
283  *                                | data, cont.                      |
284  *                                +------+--------------------+------+
285  *                                | EPID | data               |      |
286  *                                +------+--------------------+      |
287  *                                |                ||                |
288  *                                |                ||                |
289  *                                |                \/                |
290  *                                :                                  :
291  *                                .                                  .
292  *                                .                                  .
293  *                                .                                  .
294  *                                :                                  :
295  *                                |                                  |
296  *     limit of data buffer --->  +----------------------------------+
297  *
298  * When evaluating an ECB, dtrace_probe() determines if the ECB's needs of the
299  * principal buffer (both scratch and payload) exceed the available space.  If
300  * the ECB's needs exceed available space (and if the principal buffer policy
301  * is the default "switch" policy), the ECB is dropped, the buffer's drop count
302  * is incremented, and processing advances to the next ECB.  If the ECB's needs
303  * can be met with the available space, the ECB is processed, but the offset in
304  * the principal buffer is only advanced if the ECB completes processing
305  * without error.
306  *
307  * When a buffer is to be switched (either because the buffer is the principal
308  * buffer with a "switch" policy or because it is an aggregation buffer), a
309  * cross call is issued to the CPU associated with the buffer.  In the cross
310  * call context, interrupts are disabled, and the active and the inactive
311  * buffers are atomically switched.  This involves switching the data pointers,
312  * copying the various state fields (offset, drops, errors, etc.) into their
313  * inactive equivalents, and clearing the state fields.  Because interrupts are
314  * disabled during this procedure, the switch is guaranteed to appear atomic to
315  * dtrace_probe().
316  *
317  * DTrace Ring Buffering
318  *
319  * To process a ring buffer correctly, one must know the oldest valid record.
320  * Processing starts at the oldest record in the buffer and continues until
321  * the end of the buffer is reached.  Processing then resumes starting with
322  * the record stored at offset 0 in the buffer, and continues until the
323  * youngest record is processed.  If trace records are of a fixed-length,
324  * determining the oldest record is trivial:
325  *
326  *   - If the ring buffer has not wrapped, the oldest record is the record
327  *     stored at offset 0.
328  *
329  *   - If the ring buffer has wrapped, the oldest record is the record stored
330  *     at the current offset.
331  *
332  * With variable length records, however, just knowing the current offset
333  * doesn't suffice for determining the oldest valid record:  assuming that one
334  * allows for arbitrary data, one has no way of searching forward from the
335  * current offset to find the oldest valid record.  (That is, one has no way
336  * of separating data from metadata.) It would be possible to simply refuse to
337  * process any data in the ring buffer between the current offset and the
338  * limit, but this leaves (potentially) an enormous amount of otherwise valid
339  * data unprocessed.
340  *
341  * To effect ring buffering, we track two offsets in the buffer:  the current
342  * offset and the _wrapped_ offset.  If a request is made to reserve some
343  * amount of data, and the buffer has wrapped, the wrapped offset is
344  * incremented until the wrapped offset minus the current offset is greater
345  * than or equal to the reserve request.  This is done by repeatedly looking
346  * up the ECB corresponding to the EPID at the current wrapped offset, and
347  * incrementing the wrapped offset by the size of the data payload
348  * corresponding to that ECB.  If this offset is greater than or equal to the
349  * limit of the data buffer, the wrapped offset is set to 0.  Thus, the
350  * current offset effectively "chases" the wrapped offset around the buffer.
351  * Schematically:
352  *
353  *      base of data buffer --->  +------+--------------------+------+
354  *                                | EPID | data               | EPID |
355  *                                +------+--------+------+----+------+
356  *                                | data          | EPID | data      |
357  *                                +---------------+------+-----------+
358  *                                | data, cont.                      |
359  *                                +------+---------------------------+
360  *                                | EPID | data                      |
361  *           current offset --->  +------+---------------------------+
362  *                                | invalid data                     |
363  *           wrapped offset --->  +------+--------------------+------+
364  *                                | EPID | data               | EPID |
365  *                                +------+--------+------+----+------+
366  *                                | data          | EPID | data      |
367  *                                +---------------+------+-----------+
368  *                                :                                  :
369  *                                .                                  .
370  *                                .        ... valid data ...        .
371  *                                .                                  .
372  *                                :                                  :
373  *                                +------+-------------+------+------+
374  *                                | EPID | data        | EPID | data |
375  *                                +------+------------++------+------+
376  *                                | data, cont.       | leftover     |
377  *     limit of data buffer --->  +-------------------+--------------+
378  *
379  * If the amount of requested buffer space exceeds the amount of space
380  * available between the current offset and the end of the buffer:
381  *
382  *  (1)  all words in the data buffer between the current offset and the limit
383  *       of the data buffer (marked "leftover", above) are set to
384  *       DTRACE_EPIDNONE
385  *
386  *  (2)  the wrapped offset is set to zero
387  *
388  *  (3)  the iteration process described above occurs until the wrapped offset
389  *       is greater than the amount of desired space.
390  *
391  * The wrapped offset is implemented by (re-)using the inactive offset.
392  * In a "switch" buffer policy, the inactive offset stores the offset in
393  * the inactive buffer; in a "ring" buffer policy, it stores the wrapped
394  * offset.
395  *
396  * DTrace Scratch Buffering
397  *
398  * Some ECBs may wish to allocate dynamically-sized temporary scratch memory.
399  * To accommodate such requests easily, scratch memory may be allocated in
400  * the buffer beyond the current offset plus the needed memory of the current
401  * ECB.  If there isn't sufficient room in the buffer for the requested amount
402  * of scratch space, the allocation fails and an error is generated.  Scratch
403  * memory is tracked in the dtrace_mstate_t and is automatically freed when
404  * the ECB ceases processing.  Note that ring buffers cannot allocate their
405  * scratch from the principal buffer -- lest they needlessly overwrite older,
406  * valid data.  Ring buffers therefore have their own dedicated scratch buffer
407  * from which scratch is allocated.
408  */
409 #define DTRACEBUF_RING          0x0001          /* bufpolicy set to "ring" */
410 #define DTRACEBUF_FILL          0x0002          /* bufpolicy set to "fill" */
411 #define DTRACEBUF_NOSWITCH      0x0004          /* do not switch buffer */
412 #define DTRACEBUF_WRAPPED       0x0008          /* ring buffer has wrapped */
413 #define DTRACEBUF_DROPPED       0x0010          /* drops occurred */
414 #define DTRACEBUF_ERROR         0x0020          /* errors occurred */
415 #define DTRACEBUF_FULL          0x0040          /* "fill" buffer is full */
416 #define DTRACEBUF_CONSUMED      0x0080          /* buffer has been consumed */
417 #define DTRACEBUF_INACTIVE      0x0100          /* buffer is not yet active */
418
419 typedef struct dtrace_buffer {
420         uint64_t dtb_offset;                    /* current offset in buffer */
421         uint64_t dtb_size;                      /* size of buffer */
422         uint32_t dtb_flags;                     /* flags */
423         uint32_t dtb_drops;                     /* number of drops */
424         caddr_t dtb_tomax;                      /* active buffer */
425         caddr_t dtb_xamot;                      /* inactive buffer */
426         uint32_t dtb_xamot_flags;               /* inactive flags */
427         uint32_t dtb_xamot_drops;               /* drops in inactive buffer */
428         uint64_t dtb_xamot_offset;              /* offset in inactive buffer */
429         uint32_t dtb_errors;                    /* number of errors */
430         uint32_t dtb_xamot_errors;              /* errors in inactive buffer */
431 #ifndef _LP64
432         uint64_t dtb_pad1;
433 #endif
434 } dtrace_buffer_t;
435
436 /*
437  * DTrace Aggregation Buffers
438  *
439  * Aggregation buffers use much of the same mechanism as described above
440  * ("DTrace Buffers").  However, because an aggregation is fundamentally a
441  * hash, there exists dynamic metadata associated with an aggregation buffer
442  * that is not associated with other kinds of buffers.  This aggregation
443  * metadata is _only_ relevant for the in-kernel implementation of
444  * aggregations; it is not actually relevant to user-level consumers.  To do
445  * this, we allocate dynamic aggregation data (hash keys and hash buckets)
446  * starting below the _limit_ of the buffer, and we allocate data from the
447  * _base_ of the buffer.  When the aggregation buffer is copied out, _only_ the
448  * data is copied out; the metadata is simply discarded.  Schematically,
449  * aggregation buffers look like:
450  *
451  *      base of data buffer --->  +-------+------+-----------+-------+
452  *                                | aggid | key  | value     | aggid |
453  *                                +-------+------+-----------+-------+
454  *                                | key                              |
455  *                                +-------+-------+-----+------------+
456  *                                | value | aggid | key | value      |
457  *                                +-------+------++-----+------+-----+
458  *                                | aggid | key  | value       |     |
459  *                                +-------+------+-------------+     |
460  *                                |                ||                |
461  *                                |                ||                |
462  *                                |                \/                |
463  *                                :                                  :
464  *                                .                                  .
465  *                                .                                  .
466  *                                .                                  .
467  *                                :                                  :
468  *                                |                /\                |
469  *                                |                ||   +------------+
470  *                                |                ||   |            |
471  *                                +---------------------+            |
472  *                                | hash keys                        |
473  *                                | (dtrace_aggkey structures)       |
474  *                                |                                  |
475  *                                +----------------------------------+
476  *                                | hash buckets                     |
477  *                                | (dtrace_aggbuffer structure)     |
478  *                                |                                  |
479  *     limit of data buffer --->  +----------------------------------+
480  *
481  *
482  * As implied above, just as we assure that ECBs always store a constant
483  * amount of data, we assure that a given aggregation -- identified by its
484  * aggregation ID -- always stores data of a constant quantity and type.
485  * As with EPIDs, this allows the aggregation ID to serve as the metadata for a
486  * given record.
487  *
488  * Note that the size of the dtrace_aggkey structure must be sizeof (uintptr_t)
489  * aligned.  (If this the structure changes such that this becomes false, an
490  * assertion will fail in dtrace_aggregate().)
491  */
492 typedef struct dtrace_aggkey {
493         uint32_t dtak_hashval;                  /* hash value */
494         uint32_t dtak_action:4;                 /* action -- 4 bits */
495         uint32_t dtak_size:28;                  /* size -- 28 bits */
496         caddr_t dtak_data;                      /* data pointer */
497         struct dtrace_aggkey *dtak_next;        /* next in hash chain */
498 } dtrace_aggkey_t;
499
500 typedef struct dtrace_aggbuffer {
501         uintptr_t dtagb_hashsize;               /* number of buckets */
502         uintptr_t dtagb_free;                   /* free list of keys */
503         dtrace_aggkey_t **dtagb_hash;           /* hash table */
504 } dtrace_aggbuffer_t;
505
506 /*
507  * DTrace Speculations
508  *
509  * Speculations have a per-CPU buffer and a global state.  Once a speculation
510  * buffer has been comitted or discarded, it cannot be reused until all CPUs
511  * have taken the same action (commit or discard) on their respective
512  * speculative buffer.  However, because DTrace probes may execute in arbitrary
513  * context, other CPUs cannot simply be cross-called at probe firing time to
514  * perform the necessary commit or discard.  The speculation states thus
515  * optimize for the case that a speculative buffer is only active on one CPU at
516  * the time of a commit() or discard() -- for if this is the case, other CPUs
517  * need not take action, and the speculation is immediately available for
518  * reuse.  If the speculation is active on multiple CPUs, it must be
519  * asynchronously cleaned -- potentially leading to a higher rate of dirty
520  * speculative drops.  The speculation states are as follows:
521  *
522  *  DTRACESPEC_INACTIVE       <= Initial state; inactive speculation
523  *  DTRACESPEC_ACTIVE         <= Allocated, but not yet speculatively traced to
524  *  DTRACESPEC_ACTIVEONE      <= Speculatively traced to on one CPU
525  *  DTRACESPEC_ACTIVEMANY     <= Speculatively traced to on more than one CPU
526  *  DTRACESPEC_COMMITTING     <= Currently being commited on one CPU
527  *  DTRACESPEC_COMMITTINGMANY <= Currently being commited on many CPUs
528  *  DTRACESPEC_DISCARDING     <= Currently being discarded on many CPUs
529  *
530  * The state transition diagram is as follows:
531  *
532  *     +----------------------------------------------------------+
533  *     |                                                          |
534  *     |                      +------------+                      |
535  *     |  +-------------------| COMMITTING |<-----------------+   |
536  *     |  |                   +------------+                  |   |
537  *     |  | copied spec.            ^             commit() on |   | discard() on
538  *     |  | into principal          |              active CPU |   | active CPU
539  *     |  |                         | commit()                |   |
540  *     V  V                         |                         |   |
541  * +----------+                 +--------+                +-----------+
542  * | INACTIVE |---------------->| ACTIVE |--------------->| ACTIVEONE |
543  * +----------+  speculation()  +--------+  speculate()   +-----------+
544  *     ^  ^                         |                         |   |
545  *     |  |                         | discard()               |   |
546  *     |  | asynchronously          |            discard() on |   | speculate()
547  *     |  | cleaned                 V            inactive CPU |   | on inactive
548  *     |  |                   +------------+                  |   | CPU
549  *     |  +-------------------| DISCARDING |<-----------------+   |
550  *     |                      +------------+                      |
551  *     | asynchronously             ^                             |
552  *     | copied spec.               |       discard()             |
553  *     | into principal             +------------------------+    |
554  *     |                                                     |    V
555  *  +----------------+             commit()              +------------+
556  *  | COMMITTINGMANY |<----------------------------------| ACTIVEMANY |
557  *  +----------------+                                   +------------+
558  */
559 typedef enum dtrace_speculation_state {
560         DTRACESPEC_INACTIVE = 0,
561         DTRACESPEC_ACTIVE,
562         DTRACESPEC_ACTIVEONE,
563         DTRACESPEC_ACTIVEMANY,
564         DTRACESPEC_COMMITTING,
565         DTRACESPEC_COMMITTINGMANY,
566         DTRACESPEC_DISCARDING
567 } dtrace_speculation_state_t;
568
569 typedef struct dtrace_speculation {
570         dtrace_speculation_state_t dtsp_state;  /* current speculation state */
571         int dtsp_cleaning;                      /* non-zero if being cleaned */
572         dtrace_buffer_t *dtsp_buffer;           /* speculative buffer */
573 } dtrace_speculation_t;
574
575 /*
576  * DTrace Dynamic Variables
577  *
578  * The dynamic variable problem is obviously decomposed into two subproblems:
579  * allocating new dynamic storage, and freeing old dynamic storage.  The
580  * presence of the second problem makes the first much more complicated -- or
581  * rather, the absence of the second renders the first trivial.  This is the
582  * case with aggregations, for which there is effectively no deallocation of
583  * dynamic storage.  (Or more accurately, all dynamic storage is deallocated
584  * when a snapshot is taken of the aggregation.)  As DTrace dynamic variables
585  * allow for both dynamic allocation and dynamic deallocation, the
586  * implementation of dynamic variables is quite a bit more complicated than
587  * that of their aggregation kin.
588  *
589  * We observe that allocating new dynamic storage is tricky only because the
590  * size can vary -- the allocation problem is much easier if allocation sizes
591  * are uniform.  We further observe that in D, the size of dynamic variables is
592  * actually _not_ dynamic -- dynamic variable sizes may be determined by static
593  * analysis of DIF text.  (This is true even of putatively dynamically-sized
594  * objects like strings and stacks, the sizes of which are dictated by the
595  * "stringsize" and "stackframes" variables, respectively.)  We exploit this by
596  * performing this analysis on all DIF before enabling any probes.  For each
597  * dynamic load or store, we calculate the dynamically-allocated size plus the
598  * size of the dtrace_dynvar structure plus the storage required to key the
599  * data.  For all DIF, we take the largest value and dub it the _chunksize_.
600  * We then divide dynamic memory into two parts:  a hash table that is wide
601  * enough to have every chunk in its own bucket, and a larger region of equal
602  * chunksize units.  Whenever we wish to dynamically allocate a variable, we
603  * always allocate a single chunk of memory.  Depending on the uniformity of
604  * allocation, this will waste some amount of memory -- but it eliminates the
605  * non-determinism inherent in traditional heap fragmentation.
606  *
607  * Dynamic objects are allocated by storing a non-zero value to them; they are
608  * deallocated by storing a zero value to them.  Dynamic variables are
609  * complicated enormously by being shared between CPUs.  In particular,
610  * consider the following scenario:
611  *
612  *                 CPU A                                 CPU B
613  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
614  *  |                                 |   |                                 |
615  *  | allocates dynamic object a[123] |   |                                 |
616  *  | by storing the value 345 to it  |   |                                 |
617  *  |                               --------->                              |
618  *  |                                 |   | wishing to load from object     |
619  *  |                                 |   | a[123], performs lookup in      |
620  *  |                                 |   | dynamic variable space          |
621  *  |                               <---------                              |
622  *  | deallocates object a[123] by    |   |                                 |
623  *  | storing 0 to it                 |   |                                 |
624  *  |                                 |   |                                 |
625  *  | allocates dynamic object b[567] |   | performs load from a[123]       |
626  *  | by storing the value 789 to it  |   |                                 |
627  *  :                                 :   :                                 :
628  *  .                                 .   .                                 .
629  *
630  * This is obviously a race in the D program, but there are nonetheless only
631  * two valid values for CPU B's load from a[123]:  345 or 0.  Most importantly,
632  * CPU B may _not_ see the value 789 for a[123].
633  *
634  * There are essentially two ways to deal with this:
635  *
636  *  (1)  Explicitly spin-lock variables.  That is, if CPU B wishes to load
637  *       from a[123], it needs to lock a[123] and hold the lock for the
638  *       duration that it wishes to manipulate it.
639  *
640  *  (2)  Avoid reusing freed chunks until it is known that no CPU is referring
641  *       to them.
642  *
643  * The implementation of (1) is rife with complexity, because it requires the
644  * user of a dynamic variable to explicitly decree when they are done using it.
645  * Were all variables by value, this perhaps wouldn't be debilitating -- but
646  * dynamic variables of non-scalar types are tracked by reference.  That is, if
647  * a dynamic variable is, say, a string, and that variable is to be traced to,
648  * say, the principal buffer, the DIF emulation code returns to the main
649  * dtrace_probe() loop a pointer to the underlying storage, not the contents of
650  * the storage.  Further, code calling on DIF emulation would have to be aware
651  * that the DIF emulation has returned a reference to a dynamic variable that
652  * has been potentially locked.  The variable would have to be unlocked after
653  * the main dtrace_probe() loop is finished with the variable, and the main
654  * dtrace_probe() loop would have to be careful to not call any further DIF
655  * emulation while the variable is locked to avoid deadlock.  More generally,
656  * if one were to implement (1), DIF emulation code dealing with dynamic
657  * variables could only deal with one dynamic variable at a time (lest deadlock
658  * result).  To sum, (1) exports too much subtlety to the users of dynamic
659  * variables -- increasing maintenance burden and imposing serious constraints
660  * on future DTrace development.
661  *
662  * The implementation of (2) is also complex, but the complexity is more
663  * manageable.  We need to be sure that when a variable is deallocated, it is
664  * not placed on a traditional free list, but rather on a _dirty_ list.  Once a
665  * variable is on a dirty list, it cannot be found by CPUs performing a
666  * subsequent lookup of the variable -- but it may still be in use by other
667  * CPUs.  To assure that all CPUs that may be seeing the old variable have
668  * cleared out of probe context, a dtrace_sync() can be issued.  Once the
669  * dtrace_sync() has completed, it can be known that all CPUs are done
670  * manipulating the dynamic variable -- the dirty list can be atomically
671  * appended to the free list.  Unfortunately, there's a slight hiccup in this
672  * mechanism:  dtrace_sync() may not be issued from probe context.  The
673  * dtrace_sync() must be therefore issued asynchronously from non-probe
674  * context.  For this we rely on the DTrace cleaner, a cyclic that runs at the
675  * "cleanrate" frequency.  To ease this implementation, we define several chunk
676  * lists:
677  *
678  *   - Dirty.  Deallocated chunks, not yet cleaned.  Not available.
679  *
680  *   - Rinsing.  Formerly dirty chunks that are currently being asynchronously
681  *     cleaned.  Not available, but will be shortly.  Dynamic variable
682  *     allocation may not spin or block for availability, however.
683  *
684  *   - Clean.  Clean chunks, ready for allocation -- but not on the free list.
685  *
686  *   - Free.  Available for allocation.
687  *
688  * Moreover, to avoid absurd contention, _each_ of these lists is implemented
689  * on a per-CPU basis.  This is only for performance, not correctness; chunks
690  * may be allocated from another CPU's free list.  The algorithm for allocation
691  * then is this:
692  *
693  *   (1)  Attempt to atomically allocate from current CPU's free list.  If list
694  *        is non-empty and allocation is successful, allocation is complete.
695  *
696  *   (2)  If the clean list is non-empty, atomically move it to the free list,
697  *        and reattempt (1).
698  *
699  *   (3)  If the dynamic variable space is in the CLEAN state, look for free
700  *        and clean lists on other CPUs by setting the current CPU to the next
701  *        CPU, and reattempting (1).  If the next CPU is the current CPU (that
702  *        is, if all CPUs have been checked), atomically switch the state of
703  *        the dynamic variable space based on the following:
704  *
705  *        - If no free chunks were found and no dirty chunks were found,
706  *          atomically set the state to EMPTY.
707  *
708  *        - If dirty chunks were found, atomically set the state to DIRTY.
709  *
710  *        - If rinsing chunks were found, atomically set the state to RINSING.
711  *
712  *   (4)  Based on state of dynamic variable space state, increment appropriate
713  *        counter to indicate dynamic drops (if in EMPTY state) vs. dynamic
714  *        dirty drops (if in DIRTY state) vs. dynamic rinsing drops (if in
715  *        RINSING state).  Fail the allocation.
716  *
717  * The cleaning cyclic operates with the following algorithm:  for all CPUs
718  * with a non-empty dirty list, atomically move the dirty list to the rinsing
719  * list.  Perform a dtrace_sync().  For all CPUs with a non-empty rinsing list,
720  * atomically move the rinsing list to the clean list.  Perform another
721  * dtrace_sync().  By this point, all CPUs have seen the new clean list; the
722  * state of the dynamic variable space can be restored to CLEAN.
723  *
724  * There exist two final races that merit explanation.  The first is a simple
725  * allocation race:
726  *
727  *                 CPU A                                 CPU B
728  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
729  *  |                                 |   |                                 |
730  *  | allocates dynamic object a[123] |   | allocates dynamic object a[123] |
731  *  | by storing the value 345 to it  |   | by storing the value 567 to it  |
732  *  |                                 |   |                                 |
733  *  :                                 :   :                                 :
734  *  .                                 .   .                                 .
735  *
736  * Again, this is a race in the D program.  It can be resolved by having a[123]
737  * hold the value 345 or a[123] hold the value 567 -- but it must be true that
738  * a[123] have only _one_ of these values.  (That is, the racing CPUs may not
739  * put the same element twice on the same hash chain.)  This is resolved
740  * simply:  before the allocation is undertaken, the start of the new chunk's
741  * hash chain is noted.  Later, after the allocation is complete, the hash
742  * chain is atomically switched to point to the new element.  If this fails
743  * (because of either concurrent allocations or an allocation concurrent with a
744  * deletion), the newly allocated chunk is deallocated to the dirty list, and
745  * the whole process of looking up (and potentially allocating) the dynamic
746  * variable is reattempted.
747  *
748  * The final race is a simple deallocation race:
749  *
750  *                 CPU A                                 CPU B
751  *  +---------------------------------+   +---------------------------------+
752  *  |                                 |   |                                 |
753  *  | deallocates dynamic object      |   | deallocates dynamic object      |
754  *  | a[123] by storing the value 0   |   | a[123] by storing the value 0   |
755  *  | to it                           |   | to it                           |
756  *  |                                 |   |                                 |
757  *  :                                 :   :                                 :
758  *  .                                 .   .                                 .
759  *
760  * Once again, this is a race in the D program, but it is one that we must
761  * handle without corrupting the underlying data structures.  Because
762  * deallocations require the deletion of a chunk from the middle of a hash
763  * chain, we cannot use a single-word atomic operation to remove it.  For this,
764  * we add a spin lock to the hash buckets that is _only_ used for deallocations
765  * (allocation races are handled as above).  Further, this spin lock is _only_
766  * held for the duration of the delete; before control is returned to the DIF
767  * emulation code, the hash bucket is unlocked.
768  */
769 typedef struct dtrace_key {
770         uint64_t dttk_value;                    /* data value or data pointer */
771         uint64_t dttk_size;                     /* 0 if by-val, >0 if by-ref */
772 } dtrace_key_t;
773
774 typedef struct dtrace_tuple {
775         uint32_t dtt_nkeys;                     /* number of keys in tuple */
776         uint32_t dtt_pad;                       /* padding */
777         dtrace_key_t dtt_key[1];                /* array of tuple keys */
778 } dtrace_tuple_t;
779
780 typedef struct dtrace_dynvar {
781         uint64_t dtdv_hashval;                  /* hash value -- 0 if free */
782         struct dtrace_dynvar *dtdv_next;        /* next on list or hash chain */
783         void *dtdv_data;                        /* pointer to data */
784         dtrace_tuple_t dtdv_tuple;              /* tuple key */
785 } dtrace_dynvar_t;
786
787 typedef enum dtrace_dynvar_op {
788         DTRACE_DYNVAR_ALLOC,
789         DTRACE_DYNVAR_NOALLOC,
790         DTRACE_DYNVAR_DEALLOC
791 } dtrace_dynvar_op_t;
792
793 typedef struct dtrace_dynhash {
794         dtrace_dynvar_t *dtdh_chain;            /* hash chain for this bucket */
795         uintptr_t dtdh_lock;                    /* deallocation lock */
796 #ifdef _LP64
797         uintptr_t dtdh_pad[6];                  /* pad to avoid false sharing */
798 #else
799         uintptr_t dtdh_pad[14];                 /* pad to avoid false sharing */
800 #endif
801 } dtrace_dynhash_t;
802
803 typedef struct dtrace_dstate_percpu {
804         dtrace_dynvar_t *dtdsc_free;            /* free list for this CPU */
805         dtrace_dynvar_t *dtdsc_dirty;           /* dirty list for this CPU */
806         dtrace_dynvar_t *dtdsc_rinsing;         /* rinsing list for this CPU */
807         dtrace_dynvar_t *dtdsc_clean;           /* clean list for this CPU */
808         uint64_t dtdsc_drops;                   /* number of capacity drops */
809         uint64_t dtdsc_dirty_drops;             /* number of dirty drops */
810         uint64_t dtdsc_rinsing_drops;           /* number of rinsing drops */
811 #ifdef _LP64
812         uint64_t dtdsc_pad;                     /* pad to avoid false sharing */
813 #else
814         uint64_t dtdsc_pad[2];                  /* pad to avoid false sharing */
815 #endif
816 } dtrace_dstate_percpu_t;
817
818 typedef enum dtrace_dstate_state {
819         DTRACE_DSTATE_CLEAN = 0,
820         DTRACE_DSTATE_EMPTY,
821         DTRACE_DSTATE_DIRTY,
822         DTRACE_DSTATE_RINSING
823 } dtrace_dstate_state_t;
824
825 typedef struct dtrace_dstate {
826         void *dtds_base;                        /* base of dynamic var. space */
827         size_t dtds_size;                       /* size of dynamic var. space */
828         size_t dtds_hashsize;                   /* number of buckets in hash */
829         size_t dtds_chunksize;                  /* size of each chunk */
830         dtrace_dynhash_t *dtds_hash;            /* pointer to hash table */
831         dtrace_dstate_state_t dtds_state;       /* current dynamic var. state */
832         dtrace_dstate_percpu_t *dtds_percpu;    /* per-CPU dyn. var. state */
833 } dtrace_dstate_t;
834
835 /*
836  * DTrace Variable State
837  *
838  * The DTrace variable state tracks user-defined variables in its dtrace_vstate
839  * structure.  Each DTrace consumer has exactly one dtrace_vstate structure,
840  * but some dtrace_vstate structures may exist without a corresponding DTrace
841  * consumer (see "DTrace Helpers", below).  As described in <sys/dtrace.h>,
842  * user-defined variables can have one of three scopes:
843  *
844  *  DIFV_SCOPE_GLOBAL  =>  global scope
845  *  DIFV_SCOPE_THREAD  =>  thread-local scope (i.e. "self->" variables)
846  *  DIFV_SCOPE_LOCAL   =>  clause-local scope (i.e. "this->" variables)
847  *
848  * The variable state tracks variables by both their scope and their allocation
849  * type:
850  *
851  *  - The dtvs_globals and dtvs_locals members each point to an array of
852  *    dtrace_statvar structures.  These structures contain both the variable
853  *    metadata (dtrace_difv structures) and the underlying storage for all
854  *    statically allocated variables, including statically allocated
855  *    DIFV_SCOPE_GLOBAL variables and all DIFV_SCOPE_LOCAL variables.
856  *
857  *  - The dtvs_tlocals member points to an array of dtrace_difv structures for
858  *    DIFV_SCOPE_THREAD variables.  As such, this array tracks _only_ the
859  *    variable metadata for DIFV_SCOPE_THREAD variables; the underlying storage
860  *    is allocated out of the dynamic variable space.
861  *
862  *  - The dtvs_dynvars member is the dynamic variable state associated with the
863  *    variable state.  The dynamic variable state (described in "DTrace Dynamic
864  *    Variables", above) tracks all DIFV_SCOPE_THREAD variables and all
865  *    dynamically-allocated DIFV_SCOPE_GLOBAL variables.
866  */
867 typedef struct dtrace_statvar {
868         uint64_t dtsv_data;                     /* data or pointer to it */
869         size_t dtsv_size;                       /* size of pointed-to data */
870         int dtsv_refcnt;                        /* reference count */
871         dtrace_difv_t dtsv_var;                 /* variable metadata */
872 } dtrace_statvar_t;
873
874 typedef struct dtrace_vstate {
875         dtrace_state_t *dtvs_state;             /* back pointer to state */
876         dtrace_statvar_t **dtvs_globals;        /* statically-allocated glbls */
877         int dtvs_nglobals;                      /* number of globals */
878         dtrace_difv_t *dtvs_tlocals;            /* thread-local metadata */
879         int dtvs_ntlocals;                      /* number of thread-locals */
880         dtrace_statvar_t **dtvs_locals;         /* clause-local data */
881         int dtvs_nlocals;                       /* number of clause-locals */
882         dtrace_dstate_t dtvs_dynvars;           /* dynamic variable state */
883 } dtrace_vstate_t;
884
885 /*
886  * DTrace Machine State
887  *
888  * In the process of processing a fired probe, DTrace needs to track and/or
889  * cache some per-CPU state associated with that particular firing.  This is
890  * state that is always discarded after the probe firing has completed, and
891  * much of it is not specific to any DTrace consumer, remaining valid across
892  * all ECBs.  This state is tracked in the dtrace_mstate structure.
893  */
894 #define DTRACE_MSTATE_ARGS              0x00000001
895 #define DTRACE_MSTATE_PROBE             0x00000002
896 #define DTRACE_MSTATE_EPID              0x00000004
897 #define DTRACE_MSTATE_TIMESTAMP         0x00000008
898 #define DTRACE_MSTATE_STACKDEPTH        0x00000010
899 #define DTRACE_MSTATE_CALLER            0x00000020
900 #define DTRACE_MSTATE_IPL               0x00000040
901 #define DTRACE_MSTATE_FLTOFFS           0x00000080
902 #define DTRACE_MSTATE_WALLTIMESTAMP     0x00000100
903 #define DTRACE_MSTATE_USTACKDEPTH       0x00000200
904 #define DTRACE_MSTATE_UCALLER           0x00000400
905
906 typedef struct dtrace_mstate {
907         uintptr_t dtms_scratch_base;            /* base of scratch space */
908         uintptr_t dtms_scratch_ptr;             /* current scratch pointer */
909         size_t dtms_scratch_size;               /* scratch size */
910         uint32_t dtms_present;                  /* variables that are present */
911         uint64_t dtms_arg[5];                   /* cached arguments */
912         dtrace_epid_t dtms_epid;                /* current EPID */
913         uint64_t dtms_timestamp;                /* cached timestamp */
914         hrtime_t dtms_walltimestamp;            /* cached wall timestamp */
915         int dtms_stackdepth;                    /* cached stackdepth */
916         int dtms_ustackdepth;                   /* cached ustackdepth */
917         struct dtrace_probe *dtms_probe;        /* current probe */
918         uintptr_t dtms_caller;                  /* cached caller */
919         uint64_t dtms_ucaller;                  /* cached user-level caller */
920         int dtms_ipl;                           /* cached interrupt pri lev */
921         int dtms_fltoffs;                       /* faulting DIFO offset */
922         uintptr_t dtms_strtok;                  /* saved strtok() pointer */
923         uint32_t dtms_access;                   /* memory access rights */
924         dtrace_difo_t *dtms_difo;               /* current dif object */
925 } dtrace_mstate_t;
926
927 #define DTRACE_COND_OWNER       0x1
928 #define DTRACE_COND_USERMODE    0x2
929 #define DTRACE_COND_ZONEOWNER   0x4
930
931 #define DTRACE_PROBEKEY_MAXDEPTH        8       /* max glob recursion depth */
932
933 /*
934  * Access flag used by dtrace_mstate.dtms_access.
935  */
936 #define DTRACE_ACCESS_KERNEL    0x1             /* the priv to read kmem */
937
938
939 /*
940  * DTrace Activity
941  *
942  * Each DTrace consumer is in one of several states, which (for purposes of
943  * avoiding yet-another overloading of the noun "state") we call the current
944  * _activity_.  The activity transitions on dtrace_go() (from DTRACIOCGO), on
945  * dtrace_stop() (from DTRACIOCSTOP) and on the exit() action.  Activities may
946  * only transition in one direction; the activity transition diagram is a
947  * directed acyclic graph.  The activity transition diagram is as follows:
948  *
949  *
950  * +----------+                   +--------+                   +--------+
951  * | INACTIVE |------------------>| WARMUP |------------------>| ACTIVE |
952  * +----------+   dtrace_go(),    +--------+   dtrace_go(),    +--------+
953  *                before BEGIN        |        after BEGIN       |  |  |
954  *                                    |                          |  |  |
955  *                      exit() action |                          |  |  |
956  *                     from BEGIN ECB |                          |  |  |
957  *                                    |                          |  |  |
958  *                                    v                          |  |  |
959  *                               +----------+     exit() action  |  |  |
960  * +-----------------------------| DRAINING |<-------------------+  |  |
961  * |                             +----------+                       |  |
962  * |                                  |                             |  |
963  * |                   dtrace_stop(), |                             |  |
964  * |                     before END   |                             |  |
965  * |                                  |                             |  |
966  * |                                  v                             |  |
967  * | +---------+                 +----------+                       |  |
968  * | | STOPPED |<----------------| COOLDOWN |<----------------------+  |
969  * | +---------+  dtrace_stop(), +----------+     dtrace_stop(),       |
970  * |                after END                       before END         |
971  * |                                                                   |
972  * |                              +--------+                           |
973  * +----------------------------->| KILLED |<--------------------------+
974  *       deadman timeout or       +--------+     deadman timeout or
975  *        killed consumer                         killed consumer
976  *
977  * Note that once a DTrace consumer has stopped tracing, there is no way to
978  * restart it; if a DTrace consumer wishes to restart tracing, it must reopen
979  * the DTrace pseudodevice.
980  */
981 typedef enum dtrace_activity {
982         DTRACE_ACTIVITY_INACTIVE = 0,           /* not yet running */
983         DTRACE_ACTIVITY_WARMUP,                 /* while starting */
984         DTRACE_ACTIVITY_ACTIVE,                 /* running */
985         DTRACE_ACTIVITY_DRAINING,               /* before stopping */
986         DTRACE_ACTIVITY_COOLDOWN,               /* while stopping */
987         DTRACE_ACTIVITY_STOPPED,                /* after stopping */
988         DTRACE_ACTIVITY_KILLED                  /* killed */
989 } dtrace_activity_t;
990
991 /*
992  * DTrace Helper Implementation
993  *
994  * A description of the helper architecture may be found in <sys/dtrace.h>.
995  * Each process contains a pointer to its helpers in its p_dtrace_helpers
996  * member.  This is a pointer to a dtrace_helpers structure, which contains an
997  * array of pointers to dtrace_helper structures, helper variable state (shared
998  * among a process's helpers) and a generation count.  (The generation count is
999  * used to provide an identifier when a helper is added so that it may be
1000  * subsequently removed.)  The dtrace_helper structure is self-explanatory,
1001  * containing pointers to the objects needed to execute the helper.  Note that
1002  * helpers are _duplicated_ across fork(2), and destroyed on exec(2).  No more
1003  * than dtrace_helpers_max are allowed per-process.
1004  */
1005 #define DTRACE_HELPER_ACTION_USTACK     0
1006 #define DTRACE_NHELPER_ACTIONS          1
1007
1008 typedef struct dtrace_helper_action {
1009         int dtha_generation;                    /* helper action generation */
1010         int dtha_nactions;                      /* number of actions */
1011         dtrace_difo_t *dtha_predicate;          /* helper action predicate */
1012         dtrace_difo_t **dtha_actions;           /* array of actions */
1013         struct dtrace_helper_action *dtha_next; /* next helper action */
1014 } dtrace_helper_action_t;
1015
1016 typedef struct dtrace_helper_provider {
1017         int dthp_generation;                    /* helper provider generation */
1018         uint32_t dthp_ref;                      /* reference count */
1019         dof_helper_t dthp_prov;                 /* DOF w/ provider and probes */
1020 } dtrace_helper_provider_t;
1021
1022 typedef struct dtrace_helpers {
1023         dtrace_helper_action_t **dthps_actions; /* array of helper actions */
1024         dtrace_vstate_t dthps_vstate;           /* helper action var. state */
1025         dtrace_helper_provider_t **dthps_provs; /* array of providers */
1026         uint_t dthps_nprovs;                    /* count of providers */
1027         uint_t dthps_maxprovs;                  /* provider array size */
1028         int dthps_generation;                   /* current generation */
1029         pid_t dthps_pid;                        /* pid of associated proc */
1030         int dthps_deferred;                     /* helper in deferred list */
1031         struct dtrace_helpers *dthps_next;      /* next pointer */
1032         struct dtrace_helpers *dthps_prev;      /* prev pointer */
1033 } dtrace_helpers_t;
1034
1035 /*
1036  * DTrace Helper Action Tracing
1037  *
1038  * Debugging helper actions can be arduous.  To ease the development and
1039  * debugging of helpers, DTrace contains a tracing-framework-within-a-tracing-
1040  * framework: helper tracing.  If dtrace_helptrace_enabled is non-zero (which
1041  * it is by default on DEBUG kernels), all helper activity will be traced to a
1042  * global, in-kernel ring buffer.  Each entry includes a pointer to the specific
1043  * helper, the location within the helper, and a trace of all local variables.
1044  * The ring buffer may be displayed in a human-readable format with the
1045  * ::dtrace_helptrace mdb(1) dcmd.
1046  */
1047 #define DTRACE_HELPTRACE_NEXT   (-1)
1048 #define DTRACE_HELPTRACE_DONE   (-2)
1049 #define DTRACE_HELPTRACE_ERR    (-3)
1050
1051 typedef struct dtrace_helptrace {
1052         dtrace_helper_action_t  *dtht_helper;   /* helper action */
1053         int dtht_where;                         /* where in helper action */
1054         int dtht_nlocals;                       /* number of locals */
1055         int dtht_fault;                         /* type of fault (if any) */
1056         int dtht_fltoffs;                       /* DIF offset */
1057         uint64_t dtht_illval;                   /* faulting value */
1058         uint64_t dtht_locals[1];                /* local variables */
1059 } dtrace_helptrace_t;
1060
1061 /*
1062  * DTrace Credentials
1063  *
1064  * In probe context, we have limited flexibility to examine the credentials
1065  * of the DTrace consumer that created a particular enabling.  We use
1066  * the Least Privilege interfaces to cache the consumer's cred pointer and
1067  * some facts about that credential in a dtrace_cred_t structure. These
1068  * can limit the consumer's breadth of visibility and what actions the
1069  * consumer may take.
1070  */
1071 #define DTRACE_CRV_ALLPROC              0x01
1072 #define DTRACE_CRV_KERNEL               0x02
1073 #define DTRACE_CRV_ALLZONE              0x04
1074
1075 #define DTRACE_CRV_ALL          (DTRACE_CRV_ALLPROC | DTRACE_CRV_KERNEL | \
1076         DTRACE_CRV_ALLZONE)
1077
1078 #define DTRACE_CRA_PROC                         0x0001
1079 #define DTRACE_CRA_PROC_CONTROL                 0x0002
1080 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLUSER     0x0004
1081 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLZONE     0x0008
1082 #define DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_CREDCHG     0x0010
1083 #define DTRACE_CRA_KERNEL                       0x0020
1084 #define DTRACE_CRA_KERNEL_DESTRUCTIVE           0x0040
1085
1086 #define DTRACE_CRA_ALL          (DTRACE_CRA_PROC | \
1087         DTRACE_CRA_PROC_CONTROL | \
1088         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLUSER | \
1089         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_ALLZONE | \
1090         DTRACE_CRA_PROC_DESTRUCTIVE_CREDCHG | \
1091         DTRACE_CRA_KERNEL | \
1092         DTRACE_CRA_KERNEL_DESTRUCTIVE)
1093
1094 typedef struct dtrace_cred {
1095         cred_t                  *dcr_cred;
1096         uint8_t                 dcr_destructive;
1097         uint8_t                 dcr_visible;
1098         uint16_t                dcr_action;
1099 } dtrace_cred_t;
1100
1101 /*
1102  * DTrace Consumer State
1103  *
1104  * Each DTrace consumer has an associated dtrace_state structure that contains
1105  * its in-kernel DTrace state -- including options, credentials, statistics and
1106  * pointers to ECBs, buffers, speculations and formats.  A dtrace_state
1107  * structure is also allocated for anonymous enablings.  When anonymous state
1108  * is grabbed, the grabbing consumers dts_anon pointer is set to the grabbed
1109  * dtrace_state structure.
1110  */
1111 struct dtrace_state {
1112 #if defined(sun)
1113         dev_t dts_dev;                          /* device */
1114 #else
1115         struct cdev *dts_dev;                   /* device */
1116 #endif
1117         int dts_necbs;                          /* total number of ECBs */
1118         dtrace_ecb_t **dts_ecbs;                /* array of ECBs */
1119         dtrace_epid_t dts_epid;                 /* next EPID to allocate */
1120         size_t dts_needed;                      /* greatest needed space */
1121         struct dtrace_state *dts_anon;          /* anon. state, if grabbed */
1122         dtrace_activity_t dts_activity;         /* current activity */
1123         dtrace_vstate_t dts_vstate;             /* variable state */
1124         dtrace_buffer_t *dts_buffer;            /* principal buffer */
1125         dtrace_buffer_t *dts_aggbuffer;         /* aggregation buffer */
1126         dtrace_speculation_t *dts_speculations; /* speculation array */
1127         int dts_nspeculations;                  /* number of speculations */
1128         int dts_naggregations;                  /* number of aggregations */
1129         dtrace_aggregation_t **dts_aggregations; /* aggregation array */
1130 #if defined(sun)
1131         vmem_t *dts_aggid_arena;                /* arena for aggregation IDs */
1132 #else
1133         struct unrhdr *dts_aggid_arena;         /* arena for aggregation IDs */
1134 #endif
1135         uint64_t dts_errors;                    /* total number of errors */
1136         uint32_t dts_speculations_busy;         /* number of spec. busy */
1137         uint32_t dts_speculations_unavail;      /* number of spec unavail */
1138         uint32_t dts_stkstroverflows;           /* stack string tab overflows */
1139         uint32_t dts_dblerrors;                 /* errors in ERROR probes */
1140         uint32_t dts_reserve;                   /* space reserved for END */
1141         hrtime_t dts_laststatus;                /* time of last status */
1142 #if defined(sun)
1143         cyclic_id_t dts_cleaner;                /* cleaning cyclic */
1144         cyclic_id_t dts_deadman;                /* deadman cyclic */
1145 #else
1146         struct callout dts_cleaner;             /* Cleaning callout. */
1147         struct callout dts_deadman;             /* Deadman callout. */
1148 #endif
1149         hrtime_t dts_alive;                     /* time last alive */
1150         char dts_speculates;                    /* boolean: has speculations */
1151         char dts_destructive;                   /* boolean: has dest. actions */
1152         int dts_nformats;                       /* number of formats */
1153         char **dts_formats;                     /* format string array */
1154         dtrace_optval_t dts_options[DTRACEOPT_MAX]; /* options */
1155         dtrace_cred_t dts_cred;                 /* credentials */
1156         size_t dts_nretained;                   /* number of retained enabs */
1157 };
1158
1159 struct dtrace_provider {
1160         dtrace_pattr_t dtpv_attr;               /* provider attributes */
1161         dtrace_ppriv_t dtpv_priv;               /* provider privileges */
1162         dtrace_pops_t dtpv_pops;                /* provider operations */
1163         char *dtpv_name;                        /* provider name */
1164         void *dtpv_arg;                         /* provider argument */
1165         uint_t dtpv_defunct;                    /* boolean: defunct provider */
1166         struct dtrace_provider *dtpv_next;      /* next provider */
1167 };
1168
1169 struct dtrace_meta {
1170         dtrace_mops_t dtm_mops;                 /* meta provider operations */
1171         char *dtm_name;                         /* meta provider name */
1172         void *dtm_arg;                          /* meta provider user arg */
1173         uint64_t dtm_count;                     /* no. of associated provs. */
1174 };
1175
1176 /*
1177  * DTrace Enablings
1178  *
1179  * A dtrace_enabling structure is used to track a collection of ECB
1180  * descriptions -- before they have been turned into actual ECBs.  This is
1181  * created as a result of DOF processing, and is generally used to generate
1182  * ECBs immediately thereafter.  However, enablings are also generally
1183  * retained should the probes they describe be created at a later time; as
1184  * each new module or provider registers with the framework, the retained
1185  * enablings are reevaluated, with any new match resulting in new ECBs.  To
1186  * prevent probes from being matched more than once, the enabling tracks the
1187  * last probe generation matched, and only matches probes from subsequent
1188  * generations.
1189  */
1190 typedef struct dtrace_enabling {
1191         dtrace_ecbdesc_t **dten_desc;           /* all ECB descriptions */
1192         int dten_ndesc;                         /* number of ECB descriptions */
1193         int dten_maxdesc;                       /* size of ECB array */
1194         dtrace_vstate_t *dten_vstate;           /* associated variable state */
1195         dtrace_genid_t dten_probegen;           /* matched probe generation */
1196         dtrace_ecbdesc_t *dten_current;         /* current ECB description */
1197         int dten_error;                         /* current error value */
1198         int dten_primed;                        /* boolean: set if primed */
1199         struct dtrace_enabling *dten_prev;      /* previous enabling */
1200         struct dtrace_enabling *dten_next;      /* next enabling */
1201 } dtrace_enabling_t;
1202
1203 /*
1204  * DTrace Anonymous Enablings
1205  *
1206  * Anonymous enablings are DTrace enablings that are not associated with a
1207  * controlling process, but rather derive their enabling from DOF stored as
1208  * properties in the dtrace.conf file.  If there is an anonymous enabling, a
1209  * DTrace consumer state and enabling are created on attach.  The state may be
1210  * subsequently grabbed by the first consumer specifying the "grabanon"
1211  * option.  As long as an anonymous DTrace enabling exists, dtrace(7D) will
1212  * refuse to unload.
1213  */
1214 typedef struct dtrace_anon {
1215         dtrace_state_t *dta_state;              /* DTrace consumer state */
1216         dtrace_enabling_t *dta_enabling;        /* pointer to enabling */
1217         processorid_t dta_beganon;              /* which CPU BEGIN ran on */
1218 } dtrace_anon_t;
1219
1220 /*
1221  * DTrace Error Debugging
1222  */
1223 #ifdef DEBUG
1224 #define DTRACE_ERRDEBUG
1225 #endif
1226
1227 #ifdef DTRACE_ERRDEBUG
1228
1229 typedef struct dtrace_errhash {
1230         const char      *dter_msg;      /* error message */
1231         int             dter_count;     /* number of times seen */
1232 } dtrace_errhash_t;
1233
1234 #define DTRACE_ERRHASHSZ        256     /* must be > number of err msgs */
1235
1236 #endif  /* DTRACE_ERRDEBUG */
1237
1238 /*
1239  * DTrace Toxic Ranges
1240  *
1241  * DTrace supports safe loads from probe context; if the address turns out to
1242  * be invalid, a bit will be set by the kernel indicating that DTrace
1243  * encountered a memory error, and DTrace will propagate the error to the user
1244  * accordingly.  However, there may exist some regions of memory in which an
1245  * arbitrary load can change system state, and from which it is impossible to
1246  * recover from such a load after it has been attempted.  Examples of this may
1247  * include memory in which programmable I/O registers are mapped (for which a
1248  * read may have some implications for the device) or (in the specific case of
1249  * UltraSPARC-I and -II) the virtual address hole.  The platform is required
1250  * to make DTrace aware of these toxic ranges; DTrace will then check that
1251  * target addresses are not in a toxic range before attempting to issue a
1252  * safe load.
1253  */
1254 typedef struct dtrace_toxrange {
1255         uintptr_t       dtt_base;               /* base of toxic range */
1256         uintptr_t       dtt_limit;              /* limit of toxic range */
1257 } dtrace_toxrange_t;
1258
1259 extern uint64_t dtrace_getarg(int, int);
1260 extern greg_t dtrace_getfp(void);
1261 extern int dtrace_getipl(void);
1262 extern uintptr_t dtrace_caller(int);
1263 extern uint32_t dtrace_cas32(uint32_t *, uint32_t, uint32_t);
1264 extern void *dtrace_casptr(volatile void *, volatile void *, volatile void *);
1265 extern void dtrace_copyin(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1266 extern void dtrace_copyinstr(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1267 extern void dtrace_copyout(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1268 extern void dtrace_copyoutstr(uintptr_t, uintptr_t, size_t,
1269     volatile uint16_t *);
1270 extern void dtrace_getpcstack(pc_t *, int, int, uint32_t *);
1271 extern ulong_t dtrace_getreg(struct regs *, uint_t);
1272 extern int dtrace_getstackdepth(int);
1273 extern void dtrace_getupcstack(uint64_t *, int);
1274 extern void dtrace_getufpstack(uint64_t *, uint64_t *, int);
1275 extern int dtrace_getustackdepth(void);
1276 extern uintptr_t dtrace_fulword(void *);
1277 extern uint8_t dtrace_fuword8(void *);
1278 extern uint16_t dtrace_fuword16(void *);
1279 extern uint32_t dtrace_fuword32(void *);
1280 extern uint64_t dtrace_fuword64(void *);
1281 extern void dtrace_probe_error(dtrace_state_t *, dtrace_epid_t, int, int,
1282     int, uintptr_t);
1283 extern int dtrace_assfail(const char *, const char *, int);
1284 extern int dtrace_attached(void);
1285 #if defined(sun)
1286 extern hrtime_t dtrace_gethrestime(void);
1287 #endif
1288
1289 #ifdef __sparc
1290 extern void dtrace_flush_windows(void);
1291 extern void dtrace_flush_user_windows(void);
1292 extern uint_t dtrace_getotherwin(void);
1293 extern uint_t dtrace_getfprs(void);
1294 #else
1295 extern void dtrace_copy(uintptr_t, uintptr_t, size_t);
1296 extern void dtrace_copystr(uintptr_t, uintptr_t, size_t, volatile uint16_t *);
1297 #endif
1298
1299 /*
1300  * DTrace Assertions
1301  *
1302  * DTrace calls ASSERT from probe context.  To assure that a failed ASSERT
1303  * does not induce a markedly more catastrophic failure (e.g., one from which
1304  * a dump cannot be gleaned), DTrace must define its own ASSERT to be one that
1305  * may safely be called from probe context.  This header file must thus be
1306  * included by any DTrace component that calls ASSERT from probe context, and
1307  * _only_ by those components.  (The only exception to this is kernel
1308  * debugging infrastructure at user-level that doesn't depend on calling
1309  * ASSERT.)
1310  */
1311 #undef ASSERT
1312 #ifdef DEBUG
1313 #define ASSERT(EX)      ((void)((EX) || \
1314                         dtrace_assfail(#EX, __FILE__, __LINE__)))
1315 #else
1316 #define ASSERT(X)       ((void)0)
1317 #endif
1318
1319 #ifdef  __cplusplus
1320 }
1321 #endif
1322
1323 #endif /* _SYS_DTRACE_IMPL_H */