sys/kern/kern_alq.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2002, Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
   3  * Copyright (c) 2008-2009, Lawrence Stewart <lstewart@freebsd.org>
   4  * Copyright (c) 2009-2010, The FreeBSD Foundation
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Portions of this software were developed at the Centre for Advanced
   8  * Internet Architectures, Swinburne University of Technology, Melbourne,
   9  * Australia by Lawrence Stewart under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
  16  *    disclaimer.
  17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  22  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  23  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  24  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  25  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  26  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  27  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  28  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  29  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  30  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  31  */
  32
  33 #include <sys/cdefs.h>
  34 __FBSDID("$FreeBSD$");
  35
  36 #include "opt_mac.h"
  37
  38 #include <sys/param.h>
  39 #include <sys/systm.h>
  40 #include <sys/kernel.h>
  41 #include <sys/kthread.h>
  42 #include <sys/lock.h>
  43 #include <sys/mount.h>
  44 #include <sys/mutex.h>
  45 #include <sys/namei.h>
  46 #include <sys/proc.h>
  47 #include <sys/vnode.h>
  48 #include <sys/alq.h>
  49 #include <sys/malloc.h>
  50 #include <sys/unistd.h>
  51 #include <sys/fcntl.h>
  52 #include <sys/eventhandler.h>
  53
  54 #include <security/mac/mac_framework.h>
  55
  56 /* Async. Logging Queue */
  57 struct alq {
  58         char    *aq_entbuf;             /* Buffer for stored entries */
  59         int     aq_entmax;              /* Max entries */
  60         int     aq_entlen;              /* Entry length */
  61         int     aq_freebytes;           /* Bytes available in buffer */
  62         int     aq_buflen;              /* Total length of our buffer */
  63         int     aq_writehead;           /* Location for next write */
  64         int     aq_writetail;           /* Flush starts at this location */
  65         int     aq_wrapearly;           /* # bytes left blank at end of buf */
  66         int     aq_flags;               /* Queue flags */
  67         int     aq_waiters;             /* Num threads waiting for resources
  68                                          * NB: Used as a wait channel so must
  69                                          * not be first field in the alq struct
  70                                          */
  71         struct  ale     aq_getpost;     /* ALE for use by get/post */
  72         struct mtx      aq_mtx;         /* Queue lock */
  73         struct vnode    *aq_vp;         /* Open vnode handle */
  74         struct ucred    *aq_cred;       /* Credentials of the opening thread */
  75         LIST_ENTRY(alq) aq_act;         /* List of active queues */
  76         LIST_ENTRY(alq) aq_link;        /* List of all queues */
  77 };
  78
  79 #define AQ_WANTED       0x0001          /* Wakeup sleeper when io is done */
  80 #define AQ_ACTIVE       0x0002          /* on the active list */
  81 #define AQ_FLUSHING     0x0004          /* doing IO */
  82 #define AQ_SHUTDOWN     0x0008          /* Queue no longer valid */
  83 #define AQ_ORDERED      0x0010          /* Queue enforces ordered writes */
  84 #define AQ_LEGACY       0x0020          /* Legacy queue (fixed length writes) */
  85
  86 #define ALQ_LOCK(alq)   mtx_lock_spin(&(alq)->aq_mtx)
  87 #define ALQ_UNLOCK(alq) mtx_unlock_spin(&(alq)->aq_mtx)
  88
  89 #define HAS_PENDING_DATA(alq) ((alq)->aq_freebytes != (alq)->aq_buflen)
  90
  91 static MALLOC_DEFINE(M_ALD, "ALD", "ALD");
  92
  93 /*
  94  * The ald_mtx protects the ald_queues list and the ald_active list.
  95  */
  96 static struct mtx ald_mtx;
  97 static LIST_HEAD(, alq) ald_queues;
  98 static LIST_HEAD(, alq) ald_active;
  99 static int ald_shutingdown = 0;
 100 struct thread *ald_thread;
 101 static struct proc *ald_proc;
 102 static eventhandler_tag alq_eventhandler_tag = NULL;
 103
 104 #define ALD_LOCK()      mtx_lock(&ald_mtx)
 105 #define ALD_UNLOCK()    mtx_unlock(&ald_mtx)
 106
 107 /* Daemon functions */
 108 static int ald_add(struct alq *);
 109 static int ald_rem(struct alq *);
 110 static void ald_startup(void *);
 111 static void ald_daemon(void);
 112 static void ald_shutdown(void *, int);
 113 static void ald_activate(struct alq *);
 114 static void ald_deactivate(struct alq *);
 115
 116 /* Internal queue functions */
 117 static void alq_shutdown(struct alq *);
 118 static void alq_destroy(struct alq *);
 119 static int alq_doio(struct alq *);
 120
 121
 122 /*
 123  * Add a new queue to the global list.  Fail if we're shutting down.
 124  */
 125 static int
 126 ald_add(struct alq *alq)
 127 {
 128         int error;
 129
 130         error = 0;
 131
 132         ALD_LOCK();
 133         if (ald_shutingdown) {
 134                 error = EBUSY;
 135                 goto done;
 136         }
 137         LIST_INSERT_HEAD(&ald_queues, alq, aq_link);
 138 done:
 139         ALD_UNLOCK();
 140         return (error);
 141 }
 142
 143 /*
 144  * Remove a queue from the global list unless we're shutting down.  If so,
 145  * the ald will take care of cleaning up it's resources.
 146  */
 147 static int
 148 ald_rem(struct alq *alq)
 149 {
 150         int error;
 151
 152         error = 0;
 153
 154         ALD_LOCK();
 155         if (ald_shutingdown) {
 156                 error = EBUSY;
 157                 goto done;
 158         }
 159         LIST_REMOVE(alq, aq_link);
 160 done:
 161         ALD_UNLOCK();
 162         return (error);
 163 }
 164
 165 /*
 166  * Put a queue on the active list.  This will schedule it for writing.
 167  */
 168 static void
 169 ald_activate(struct alq *alq)
 170 {
 171         LIST_INSERT_HEAD(&ald_active, alq, aq_act);
 172         wakeup(&ald_active);
 173 }
 174
 175 static void
 176 ald_deactivate(struct alq *alq)
 177 {
 178         LIST_REMOVE(alq, aq_act);
 179         alq->aq_flags &= ~AQ_ACTIVE;
 180 }
 181
 182 static void
 183 ald_startup(void *unused)
 184 {
 185         mtx_init(&ald_mtx, "ALDmtx", NULL, MTX_DEF|MTX_QUIET);
 186         LIST_INIT(&ald_queues);
 187         LIST_INIT(&ald_active);
 188 }
 189
 190 static void
 191 ald_daemon(void)
 192 {
 193         int needwakeup;
 194         struct alq *alq;
 195
 196         ald_thread = FIRST_THREAD_IN_PROC(ald_proc);
 197
 198         alq_eventhandler_tag = EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync,
 199             ald_shutdown, NULL, SHUTDOWN_PRI_FIRST);
 200
 201         ALD_LOCK();
 202
 203         for (;;) {
 204                 while ((alq = LIST_FIRST(&ald_active)) == NULL &&
 205                     !ald_shutingdown)
 206                         mtx_sleep(&ald_active, &ald_mtx, PWAIT, "aldslp", 0);
 207
 208                 /* Don't shutdown until all active ALQs are flushed. */
 209                 if (ald_shutingdown && alq == NULL) {
 210                         ALD_UNLOCK();
 211                         break;
 212                 }
 213
 214                 ALQ_LOCK(alq);
 215                 ald_deactivate(alq);
 216                 ALD_UNLOCK();
 217                 needwakeup = alq_doio(alq);
 218                 ALQ_UNLOCK(alq);
 219                 if (needwakeup)
 220                         wakeup_one(alq);
 221                 ALD_LOCK();
 222         }
 223
 224         kproc_exit(0);
 225 }
 226
 227 static void
 228 ald_shutdown(void *arg, int howto)
 229 {
 230         struct alq *alq;
 231
 232         ALD_LOCK();
 233
 234         /* Ensure no new queues can be created. */
 235         ald_shutingdown = 1;
 236
 237         /* Shutdown all ALQs prior to terminating the ald_daemon. */
 238         while ((alq = LIST_FIRST(&ald_queues)) != NULL) {
 239                 LIST_REMOVE(alq, aq_link);
 240                 ALD_UNLOCK();
 241                 alq_shutdown(alq);
 242                 ALD_LOCK();
 243         }
 244
 245         /* At this point, all ALQs are flushed and shutdown. */
 246
 247         /*
 248          * Wake ald_daemon so that it exits. It won't be able to do
 249          * anything until we mtx_sleep because we hold the ald_mtx.
 250          */
 251         wakeup(&ald_active);
 252
 253         /* Wait for ald_daemon to exit. */
 254         mtx_sleep(ald_proc, &ald_mtx, PWAIT, "aldslp", 0);
 255
 256         ALD_UNLOCK();
 257 }
 258
 259 static void
 260 alq_shutdown(struct alq *alq)
 261 {
 262         ALQ_LOCK(alq);
 263
 264         /* Stop any new writers. */
 265         alq->aq_flags |= AQ_SHUTDOWN;
 266
 267         /*
 268          * If the ALQ isn't active but has unwritten data (possible if
 269          * the ALQ_NOACTIVATE flag has been used), explicitly activate the
 270          * ALQ here so that the pending data gets flushed by the ald_daemon.
 271          */
 272         if (!(alq->aq_flags & AQ_ACTIVE) && HAS_PENDING_DATA(alq)) {
 273                 alq->aq_flags |= AQ_ACTIVE;
 274                 ALQ_UNLOCK(alq);
 275                 ALD_LOCK();
 276                 ald_activate(alq);
 277                 ALD_UNLOCK();
 278                 ALQ_LOCK(alq);
 279         }
 280
 281         /* Drain IO */
 282         while (alq->aq_flags & AQ_ACTIVE) {
 283                 alq->aq_flags |= AQ_WANTED;
 284                 msleep_spin(alq, &alq->aq_mtx, "aldclose", 0);
 285         }
 286         ALQ_UNLOCK(alq);
 287
 288         vn_close(alq->aq_vp, FWRITE, alq->aq_cred,
 289             curthread);
 290         crfree(alq->aq_cred);
 291 }
 292
 293 void
 294 alq_destroy(struct alq *alq)
 295 {
 296         /* Drain all pending IO. */
 297         alq_shutdown(alq);
 298
 299         mtx_destroy(&alq->aq_mtx);
 300         free(alq->aq_entbuf, M_ALD);
 301         free(alq, M_ALD);
 302 }
 303
 304 /*
 305  * Flush all pending data to disk.  This operation will block.
 306  */
 307 static int
 308 alq_doio(struct alq *alq)
 309 {
 310         struct thread *td;
 311         struct mount *mp;
 312         struct vnode *vp;
 313         struct uio auio;
 314         struct iovec aiov[2];
 315         int totlen;
 316         int iov;
 317         int vfslocked;
 318         int wrapearly;
 319
 320         KASSERT((HAS_PENDING_DATA(alq)), ("%s: queue empty!", __func__));
 321
 322         vp = alq->aq_vp;
 323         td = curthread;
 324         totlen = 0;
 325         iov = 1;
 326         wrapearly = alq->aq_wrapearly;
 327
 328         bzero(&aiov, sizeof(aiov));
 329         bzero(&auio, sizeof(auio));
 330
 331         /* Start the write from the location of our buffer tail pointer. */
 332         aiov[0].iov_base = alq->aq_entbuf + alq->aq_writetail;
 333
 334         if (alq->aq_writetail < alq->aq_writehead) {
 335                 /* Buffer not wrapped. */
 336                 totlen = aiov[0].iov_len = alq->aq_writehead - alq->aq_writetail;
 337         } else if (alq->aq_writehead == 0) {
 338                 /* Buffer not wrapped (special case to avoid an empty iov). */
 339                 totlen = aiov[0].iov_len = alq->aq_buflen - alq->aq_writetail -
 340                     wrapearly;
 341         } else {
 342                 /*
 343                  * Buffer wrapped, requires 2 aiov entries:
 344                  * - first is from writetail to end of buffer
 345                  * - second is from start of buffer to writehead
 346                  */
 347                 aiov[0].iov_len = alq->aq_buflen - alq->aq_writetail -
 348                     wrapearly;
 349                 iov++;
 350                 aiov[1].iov_base = alq->aq_entbuf;
 351                 aiov[1].iov_len =  alq->aq_writehead;
 352                 totlen = aiov[0].iov_len + aiov[1].iov_len;
 353         }
 354
 355         alq->aq_flags |= AQ_FLUSHING;
 356         ALQ_UNLOCK(alq);
 357
 358         auio.uio_iov = &aiov[0];
 359         auio.uio_offset = 0;
 360         auio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
 361         auio.uio_rw = UIO_WRITE;
 362         auio.uio_iovcnt = iov;
 363         auio.uio_resid = totlen;
 364         auio.uio_td = td;
 365
 366         /*
 367          * Do all of the junk required to write now.
 368          */
 369         vfslocked = VFS_LOCK_GIANT(vp->v_mount);
 370         vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
 371         vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
 372         /*
 373          * XXX: VOP_WRITE error checks are ignored.
 374          */
 375 #ifdef MAC
 376         if (mac_vnode_check_write(alq->aq_cred, NOCRED, vp) == 0)
 377 #endif
 378                 VOP_WRITE(vp, &auio, IO_UNIT | IO_APPEND, alq->aq_cred);
 379         VOP_UNLOCK(vp, 0);
 380         vn_finished_write(mp);
 381         VFS_UNLOCK_GIANT(vfslocked);
 382
 383         ALQ_LOCK(alq);
 384         alq->aq_flags &= ~AQ_FLUSHING;
 385
 386         /* Adjust writetail as required, taking into account wrapping. */
 387         alq->aq_writetail = (alq->aq_writetail + totlen + wrapearly) %
 388             alq->aq_buflen;
 389         alq->aq_freebytes += totlen + wrapearly;
 390
 391         /*
 392          * If we just flushed part of the buffer which wrapped, reset the
 393          * wrapearly indicator.
 394          */
 395         if (wrapearly)
 396                 alq->aq_wrapearly = 0;
 397
 398         /*
 399          * If we just flushed the buffer completely, reset indexes to 0 to
 400          * minimise buffer wraps.
 401          * This is also required to ensure alq_getn() can't wedge itself.
 402          */
 403         if (!HAS_PENDING_DATA(alq))
 404                 alq->aq_writehead = alq->aq_writetail = 0;
 405
 406         KASSERT((alq->aq_writetail >= 0 && alq->aq_writetail < alq->aq_buflen),
 407             ("%s: aq_writetail < 0 || aq_writetail >= aq_buflen", __func__));
 408
 409         if (alq->aq_flags & AQ_WANTED) {
 410                 alq->aq_flags &= ~AQ_WANTED;
 411                 return (1);
 412         }
 413
 414         return(0);
 415 }
 416
 417 static struct kproc_desc ald_kp = {
 418         "ALQ Daemon",
 419         ald_daemon,
 420         &ald_proc
 421 };
 422
 423 SYSINIT(aldthread, SI_SUB_KTHREAD_IDLE, SI_ORDER_ANY, kproc_start, &ald_kp);
 424 SYSINIT(ald, SI_SUB_LOCK, SI_ORDER_ANY, ald_startup, NULL);
 425
 426
 427 /* User visible queue functions */
 428
 429 /*
 430  * Create the queue data structure, allocate the buffer, and open the file.
 431  */
 432
 433 int
 434 alq_open_flags(struct alq **alqp, const char *file, struct ucred *cred, int cmode,
 435     int size, int flags)
 436 {
 437         struct thread *td;
 438         struct nameidata nd;
 439         struct alq *alq;
 440         int oflags;
 441         int error;
 442         int vfslocked;
 443
 444         KASSERT((size > 0), ("%s: size <= 0", __func__));
 445
 446         *alqp = NULL;
 447         td = curthread;
 448
 449         NDINIT(&nd, LOOKUP, NOFOLLOW | MPSAFE, UIO_SYSSPACE, file, td);
 450         oflags = FWRITE | O_NOFOLLOW | O_CREAT;
 451
 452         error = vn_open_cred(&nd, &oflags, cmode, 0, cred, NULL);
 453         if (error)
 454                 return (error);
 455
 456         vfslocked = NDHASGIANT(&nd);
 457         NDFREE(&nd, NDF_ONLY_PNBUF);
 458         /* We just unlock so we hold a reference */
 459         VOP_UNLOCK(nd.ni_vp, 0);
 460         VFS_UNLOCK_GIANT(vfslocked);
 461
 462         alq = malloc(sizeof(*alq), M_ALD, M_WAITOK|M_ZERO);
 463         alq->aq_vp = nd.ni_vp;
 464         alq->aq_cred = crhold(cred);
 465
 466         mtx_init(&alq->aq_mtx, "ALD Queue", NULL, MTX_SPIN|MTX_QUIET);
 467
 468         alq->aq_buflen = size;
 469         alq->aq_entmax = 0;
 470         alq->aq_entlen = 0;
 471
 472         alq->aq_freebytes = alq->aq_buflen;
 473         alq->aq_entbuf = malloc(alq->aq_buflen, M_ALD, M_WAITOK|M_ZERO);
 474         alq->aq_writehead = alq->aq_writetail = 0;
 475         if (flags & ALQ_ORDERED)
 476                 alq->aq_flags |= AQ_ORDERED;
 477
 478         if ((error = ald_add(alq)) != 0) {
 479                 alq_destroy(alq);
 480                 return (error);
 481         }
 482
 483         *alqp = alq;
 484
 485         return (0);
 486 }
 487
 488 int
 489 alq_open(struct alq **alqp, const char *file, struct ucred *cred, int cmode,
 490     int size, int count)
 491 {
 492         int ret;
 493
 494         KASSERT((count >= 0), ("%s: count < 0", __func__));
 495
 496         if (count > 0) {
 497                 ret = alq_open_flags(alqp, file, cred, cmode, size*count, 0);
 498                 (*alqp)->aq_flags |= AQ_LEGACY;
 499                 (*alqp)->aq_entmax = count;
 500                 (*alqp)->aq_entlen = size;
 501         } else
 502                 ret = alq_open_flags(alqp, file, cred, cmode, size, 0);
 503
 504         return (ret);
 505 }
 506
 507
 508 /*
 509  * Copy a new entry into the queue.  If the operation would block either
 510  * wait or return an error depending on the value of waitok.
 511  */
 512 int
 513 alq_writen(struct alq *alq, void *data, int len, int flags)
 514 {
 515         int activate, copy, ret;
 516         void *waitchan;
 517
 518         KASSERT((len > 0 && len <= alq->aq_buflen),
 519             ("%s: len <= 0 || len > aq_buflen", __func__));
 520
 521         activate = ret = 0;
 522         copy = len;
 523         waitchan = NULL;
 524
 525         ALQ_LOCK(alq);
 526
 527         /*
 528          * Fail to perform the write and return EWOULDBLOCK if:
 529          * - The message is larger than our underlying buffer.
 530          * - The ALQ is being shutdown.
 531          * - There is insufficient free space in our underlying buffer
 532          *   to accept the message and the user can't wait for space.
 533          * - There is insufficient free space in our underlying buffer
 534          *   to accept the message and the alq is inactive due to prior
 535          *   use of the ALQ_NOACTIVATE flag (which would lead to deadlock).
 536          */
 537         if (len > alq->aq_buflen ||
 538             alq->aq_flags & AQ_SHUTDOWN ||
 539             (((flags & ALQ_NOWAIT) || (!(alq->aq_flags & AQ_ACTIVE) &&
 540             HAS_PENDING_DATA(alq))) && alq->aq_freebytes < len)) {
 541                 ALQ_UNLOCK(alq);
 542                 return (EWOULDBLOCK);
 543         }
 544
 545         /*
 546          * If we want ordered writes and there is already at least one thread
 547          * waiting for resources to become available, sleep until we're woken.
 548          */
 549         if (alq->aq_flags & AQ_ORDERED && alq->aq_waiters > 0) {
 550                 KASSERT(!(flags & ALQ_NOWAIT),
 551                     ("%s: ALQ_NOWAIT set but incorrectly ignored!", __func__));
 552                 alq->aq_waiters++;
 553                 msleep_spin(&alq->aq_waiters, &alq->aq_mtx, "alqwnord", 0);
 554                 alq->aq_waiters--;
 555         }
 556
 557         /*
 558          * (ALQ_WAITOK && aq_freebytes < len) or aq_freebytes >= len, either
 559          * enter while loop and sleep until we have enough free bytes (former)
 560          * or skip (latter). If AQ_ORDERED is set, only 1 thread at a time will
 561          * be in this loop. Otherwise, multiple threads may be sleeping here
 562          * competing for ALQ resources.
 563          */
 564         while (alq->aq_freebytes < len && !(alq->aq_flags & AQ_SHUTDOWN)) {
 565                 KASSERT(!(flags & ALQ_NOWAIT),
 566                     ("%s: ALQ_NOWAIT set but incorrectly ignored!", __func__));
 567                 alq->aq_flags |= AQ_WANTED;
 568                 alq->aq_waiters++;
 569                 if (waitchan)
 570                         wakeup(waitchan);
 571                 msleep_spin(alq, &alq->aq_mtx, "alqwnres", 0);
 572                 alq->aq_waiters--;
 573
 574                 /*
 575                  * If we're the first thread to wake after an AQ_WANTED wakeup
 576                  * but there isn't enough free space for us, we're going to loop
 577                  * and sleep again. If there are other threads waiting in this
 578                  * loop, schedule a wakeup so that they can see if the space
 579                  * they require is available.
 580                  */
 581                 if (alq->aq_waiters > 0 && !(alq->aq_flags & AQ_ORDERED) &&
 582                     alq->aq_freebytes < len && !(alq->aq_flags & AQ_WANTED))
 583                         waitchan = alq;
 584                 else
 585                         waitchan = NULL;
 586         }
 587
 588         /*
 589          * If there are waiters, we need to signal the waiting threads after we
 590          * complete our work. The alq ptr is used as a wait channel for threads
 591          * requiring resources to be freed up. In the AQ_ORDERED case, threads
 592          * are not allowed to concurrently compete for resources in the above
 593          * while loop, so we use a different wait channel in this case.
 594          */
 595         if (alq->aq_waiters > 0) {
 596                 if (alq->aq_flags & AQ_ORDERED)
 597                         waitchan = &alq->aq_waiters;
 598                 else
 599                         waitchan = alq;
 600         } else
 601                 waitchan = NULL;
 602
 603         /* Bail if we're shutting down. */
 604         if (alq->aq_flags & AQ_SHUTDOWN) {
 605                 ret = EWOULDBLOCK;
 606                 goto unlock;
 607         }
 608
 609         /*
 610          * If we need to wrap the buffer to accommodate the write,
 611          * we'll need 2 calls to bcopy.
 612          */
 613         if ((alq->aq_buflen - alq->aq_writehead) < len)
 614                 copy = alq->aq_buflen - alq->aq_writehead;
 615
 616         /* Copy message (or part thereof if wrap required) to the buffer. */
 617         bcopy(data, alq->aq_entbuf + alq->aq_writehead, copy);
 618         alq->aq_writehead += copy;
 619
 620         if (alq->aq_writehead >= alq->aq_buflen) {
 621                 KASSERT((alq->aq_writehead == alq->aq_buflen),
 622                     ("%s: alq->aq_writehead (%d) > alq->aq_buflen (%d)",
 623                     __func__,
 624                     alq->aq_writehead,
 625                     alq->aq_buflen));
 626                 alq->aq_writehead = 0;
 627         }
 628
 629         if (copy != len) {
 630                 /*
 631                  * Wrap the buffer by copying the remainder of our message
 632                  * to the start of the buffer and resetting aq_writehead.
 633                  */
 634                 bcopy(((uint8_t *)data)+copy, alq->aq_entbuf, len - copy);
 635                 alq->aq_writehead = len - copy;
 636         }
 637
 638         KASSERT((alq->aq_writehead >= 0 && alq->aq_writehead < alq->aq_buflen),
 639             ("%s: aq_writehead < 0 || aq_writehead >= aq_buflen", __func__));
 640
 641         alq->aq_freebytes -= len;
 642
 643         if (!(alq->aq_flags & AQ_ACTIVE) && !(flags & ALQ_NOACTIVATE)) {
 644                 alq->aq_flags |= AQ_ACTIVE;
 645                 activate = 1;
 646         }
 647
 648         KASSERT((HAS_PENDING_DATA(alq)), ("%s: queue empty!", __func__));
 649
 650 unlock:
 651         ALQ_UNLOCK(alq);
 652
 653         if (activate) {
 654                 ALD_LOCK();
 655                 ald_activate(alq);
 656                 ALD_UNLOCK();
 657         }
 658
 659         /* NB: We rely on wakeup_one waking threads in a FIFO manner. */
 660         if (waitchan != NULL)
 661                 wakeup_one(waitchan);
 662
 663         return (ret);
 664 }
 665
 666 int
 667 alq_write(struct alq *alq, void *data, int flags)
 668 {
 669         /* Should only be called in fixed length message (legacy) mode. */
 670         KASSERT((alq->aq_flags & AQ_LEGACY),
 671             ("%s: fixed length write on variable length queue", __func__));
 672         return (alq_writen(alq, data, alq->aq_entlen, flags));
 673 }
 674
 675 /*
 676  * Retrieve a pointer for the ALQ to write directly into, avoiding bcopy.
 677  */
 678 struct ale *
 679 alq_getn(struct alq *alq, int len, int flags)
 680 {
 681         int contigbytes;
 682         void *waitchan;
 683
 684         KASSERT((len > 0 && len <= alq->aq_buflen),
 685             ("%s: len <= 0 || len > alq->aq_buflen", __func__));
 686
 687         waitchan = NULL;
 688
 689         ALQ_LOCK(alq);
 690
 691         /*
 692          * Determine the number of free contiguous bytes.
 693          * We ensure elsewhere that if aq_writehead == aq_writetail because
 694          * the buffer is empty, they will both be set to 0 and therefore
 695          * aq_freebytes == aq_buflen and is fully contiguous.
 696          * If they are equal and the buffer is not empty, aq_freebytes will
 697          * be 0 indicating the buffer is full.
 698          */
 699         if (alq->aq_writehead <= alq->aq_writetail)
 700                 contigbytes = alq->aq_freebytes;
 701         else {
 702                 contigbytes = alq->aq_buflen - alq->aq_writehead;
 703
 704                 if (contigbytes < len) {
 705                         /*
 706                          * Insufficient space at end of buffer to handle a
 707                          * contiguous write. Wrap early if there's space at
 708                          * the beginning. This will leave a hole at the end
 709                          * of the buffer which we will have to skip over when
 710                          * flushing the buffer to disk.
 711                          */
 712                         if (alq->aq_writetail >= len || flags & ALQ_WAITOK) {
 713                                 /* Keep track of # bytes left blank. */
 714                                 alq->aq_wrapearly = contigbytes;
 715                                 /* Do the wrap and adjust counters. */
 716                                 contigbytes = alq->aq_freebytes =
 717                                     alq->aq_writetail;
 718                                 alq->aq_writehead = 0;
 719                         }
 720                 }
 721         }
 722
 723         /*
 724          * Return a NULL ALE if:
 725          * - The message is larger than our underlying buffer.
 726          * - The ALQ is being shutdown.
 727          * - There is insufficient free space in our underlying buffer
 728          *   to accept the message and the user can't wait for space.
 729          * - There is insufficient free space in our underlying buffer
 730          *   to accept the message and the alq is inactive due to prior
 731          *   use of the ALQ_NOACTIVATE flag (which would lead to deadlock).
 732          */
 733         if (len > alq->aq_buflen ||
 734             alq->aq_flags & AQ_SHUTDOWN ||
 735             (((flags & ALQ_NOWAIT) || (!(alq->aq_flags & AQ_ACTIVE) &&
 736             HAS_PENDING_DATA(alq))) && contigbytes < len)) {
 737                 ALQ_UNLOCK(alq);
 738                 return (NULL);
 739         }
 740
 741         /*
 742          * If we want ordered writes and there is already at least one thread
 743          * waiting for resources to become available, sleep until we're woken.
 744          */
 745         if (alq->aq_flags & AQ_ORDERED && alq->aq_waiters > 0) {
 746                 KASSERT(!(flags & ALQ_NOWAIT),
 747                     ("%s: ALQ_NOWAIT set but incorrectly ignored!", __func__));
 748                 alq->aq_waiters++;
 749                 msleep_spin(&alq->aq_waiters, &alq->aq_mtx, "alqgnord", 0);
 750                 alq->aq_waiters--;
 751         }
 752
 753         /*
 754          * (ALQ_WAITOK && contigbytes < len) or contigbytes >= len, either enter
 755          * while loop and sleep until we have enough contiguous free bytes
 756          * (former) or skip (latter). If AQ_ORDERED is set, only 1 thread at a
 757          * time will be in this loop. Otherwise, multiple threads may be
 758          * sleeping here competing for ALQ resources.
 759          */
 760         while (contigbytes < len && !(alq->aq_flags & AQ_SHUTDOWN)) {
 761                 KASSERT(!(flags & ALQ_NOWAIT),
 762                     ("%s: ALQ_NOWAIT set but incorrectly ignored!", __func__));
 763                 alq->aq_flags |= AQ_WANTED;
 764                 alq->aq_waiters++;
 765                 if (waitchan)
 766                         wakeup(waitchan);
 767                 msleep_spin(alq, &alq->aq_mtx, "alqgnres", 0);
 768                 alq->aq_waiters--;
 769
 770                 if (alq->aq_writehead <= alq->aq_writetail)
 771                         contigbytes = alq->aq_freebytes;
 772                 else
 773                         contigbytes = alq->aq_buflen - alq->aq_writehead;
 774
 775                 /*
 776                  * If we're the first thread to wake after an AQ_WANTED wakeup
 777                  * but there isn't enough free space for us, we're going to loop
 778                  * and sleep again. If there are other threads waiting in this
 779                  * loop, schedule a wakeup so that they can see if the space
 780                  * they require is available.
 781                  */
 782                 if (alq->aq_waiters > 0 && !(alq->aq_flags & AQ_ORDERED) &&
 783                     contigbytes < len && !(alq->aq_flags & AQ_WANTED))
 784                         waitchan = alq;
 785                 else
 786                         waitchan = NULL;
 787         }
 788
 789         /*
 790          * If there are waiters, we need to signal the waiting threads after we
 791          * complete our work. The alq ptr is used as a wait channel for threads
 792          * requiring resources to be freed up. In the AQ_ORDERED case, threads
 793          * are not allowed to concurrently compete for resources in the above
 794          * while loop, so we use a different wait channel in this case.
 795          */
 796         if (alq->aq_waiters > 0) {
 797                 if (alq->aq_flags & AQ_ORDERED)
 798                         waitchan = &alq->aq_waiters;
 799                 else
 800                         waitchan = alq;
 801         } else
 802                 waitchan = NULL;
 803
 804         /* Bail if we're shutting down. */
 805         if (alq->aq_flags & AQ_SHUTDOWN) {
 806                 ALQ_UNLOCK(alq);
 807                 if (waitchan != NULL)
 808                         wakeup_one(waitchan);
 809                 return (NULL);
 810         }
 811
 812         /*
 813          * If we are here, we have a contiguous number of bytes >= len
 814          * available in our buffer starting at aq_writehead.
 815          */
 816         alq->aq_getpost.ae_data = alq->aq_entbuf + alq->aq_writehead;
 817         alq->aq_getpost.ae_bytesused = len;
 818
 819         return (&alq->aq_getpost);
 820 }
 821
 822 struct ale *
 823 alq_get(struct alq *alq, int flags)
 824 {
 825         /* Should only be called in fixed length message (legacy) mode. */
 826         KASSERT((alq->aq_flags & AQ_LEGACY),
 827             ("%s: fixed length get on variable length queue", __func__));
 828         return (alq_getn(alq, alq->aq_entlen, flags));
 829 }
 830
 831 void
 832 alq_post_flags(struct alq *alq, struct ale *ale, int flags)
 833 {
 834         int activate;
 835         void *waitchan;
 836
 837         activate = 0;
 838
 839         if (ale->ae_bytesused > 0) {
 840                 if (!(alq->aq_flags & AQ_ACTIVE) &&
 841                     !(flags & ALQ_NOACTIVATE)) {
 842                         alq->aq_flags |= AQ_ACTIVE;
 843                         activate = 1;
 844                 }
 845
 846                 alq->aq_writehead += ale->ae_bytesused;
 847                 alq->aq_freebytes -= ale->ae_bytesused;
 848
 849                 /* Wrap aq_writehead if we filled to the end of the buffer. */
 850                 if (alq->aq_writehead == alq->aq_buflen)
 851                         alq->aq_writehead = 0;
 852
 853                 KASSERT((alq->aq_writehead >= 0 &&
 854                     alq->aq_writehead < alq->aq_buflen),
 855                     ("%s: aq_writehead < 0 || aq_writehead >= aq_buflen",
 856                     __func__));
 857
 858                 KASSERT((HAS_PENDING_DATA(alq)), ("%s: queue empty!", __func__));
 859         }
 860
 861         /*
 862          * If there are waiters, we need to signal the waiting threads after we
 863          * complete our work. The alq ptr is used as a wait channel for threads
 864          * requiring resources to be freed up. In the AQ_ORDERED case, threads
 865          * are not allowed to concurrently compete for resources in the
 866          * alq_getn() while loop, so we use a different wait channel in this case.
 867          */
 868         if (alq->aq_waiters > 0) {
 869                 if (alq->aq_flags & AQ_ORDERED)
 870                         waitchan = &alq->aq_waiters;
 871                 else
 872                         waitchan = alq;
 873         } else
 874                 waitchan = NULL;
 875
 876         ALQ_UNLOCK(alq);
 877
 878         if (activate) {
 879                 ALD_LOCK();
 880                 ald_activate(alq);
 881                 ALD_UNLOCK();
 882         }
 883
 884         /* NB: We rely on wakeup_one waking threads in a FIFO manner. */
 885         if (waitchan != NULL)
 886                 wakeup_one(waitchan);
 887 }
 888
 889 void
 890 alq_flush(struct alq *alq)
 891 {
 892         int needwakeup = 0;
 893
 894         ALD_LOCK();
 895         ALQ_LOCK(alq);
 896
 897         /*
 898          * Pull the lever iff there is data to flush and we're
 899          * not already in the middle of a flush operation.
 900          */
 901         if (HAS_PENDING_DATA(alq) && !(alq->aq_flags & AQ_FLUSHING)) {
 902                 if (alq->aq_flags & AQ_ACTIVE)
 903                         ald_deactivate(alq);
 904
 905                 ALD_UNLOCK();
 906                 needwakeup = alq_doio(alq);
 907         } else
 908                 ALD_UNLOCK();
 909
 910         ALQ_UNLOCK(alq);
 911
 912         if (needwakeup)
 913                 wakeup_one(alq);
 914 }
 915
 916 /*
 917  * Flush remaining data, close the file and free all resources.
 918  */
 919 void
 920 alq_close(struct alq *alq)
 921 {
 922         /* Only flush and destroy alq if not already shutting down. */
 923         if (ald_rem(alq) == 0)
 924                 alq_destroy(alq);
 925 }
 926
 927 static int
 928 alq_load_handler(module_t mod, int what, void *arg)
 929 {
 930         int ret;
 931
 932         ret = 0;
 933
 934         switch (what) {
 935         case MOD_LOAD:
 936         case MOD_SHUTDOWN:
 937                 break;
 938
 939         case MOD_QUIESCE:
 940                 ALD_LOCK();
 941                 /* Only allow unload if there are no open queues. */
 942                 if (LIST_FIRST(&ald_queues) == NULL) {
 943                         ald_shutingdown = 1;
 944                         ALD_UNLOCK();
 945                         EVENTHANDLER_DEREGISTER(shutdown_pre_sync,
 946                             alq_eventhandler_tag);
 947                         ald_shutdown(NULL, 0);
 948                         mtx_destroy(&ald_mtx);
 949                 } else {
 950                         ALD_UNLOCK();
 951                         ret = EBUSY;
 952                 }
 953                 break;
 954
 955         case MOD_UNLOAD:
 956                 /* If MOD_QUIESCE failed we must fail here too. */
 957                 if (ald_shutingdown == 0)
 958                         ret = EBUSY;
 959                 break;
 960
 961         default:
 962                 ret = EINVAL;
 963                 break;
 964         }
 965
 966         return (ret);
 967 }
 968
 969 static moduledata_t alq_mod =
 970 {
 971         "alq",
 972         alq_load_handler,
 973         NULL
 974 };
 975
 976 DECLARE_MODULE(alq, alq_mod, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_ANY);
 977 MODULE_VERSION(alq, 1);