]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.2.git/blob - sys/kern/kern_timeout.c
- Copy stable/9 to releng/9.2 as part of the 9.2-RELEASE cycle.
[FreeBSD/releng/9.2.git] / sys / kern / kern_timeout.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
20  *    without specific prior written permission.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  *
34  *      From: @(#)kern_clock.c  8.5 (Berkeley) 1/21/94
35  */
36
37 #include <sys/cdefs.h>
38 __FBSDID("$FreeBSD$");
39
40 #include "opt_kdtrace.h"
41
42 #include <sys/param.h>
43 #include <sys/systm.h>
44 #include <sys/bus.h>
45 #include <sys/callout.h>
46 #include <sys/condvar.h>
47 #include <sys/interrupt.h>
48 #include <sys/kernel.h>
49 #include <sys/ktr.h>
50 #include <sys/lock.h>
51 #include <sys/malloc.h>
52 #include <sys/mutex.h>
53 #include <sys/proc.h>
54 #include <sys/sdt.h>
55 #include <sys/sleepqueue.h>
56 #include <sys/sysctl.h>
57 #include <sys/smp.h>
58
59 #ifdef SMP
60 #include <machine/cpu.h>
61 #endif
62
63 SDT_PROVIDER_DEFINE(callout_execute);
64 SDT_PROBE_DEFINE(callout_execute, kernel, , callout_start, callout-start);
65 SDT_PROBE_ARGTYPE(callout_execute, kernel, , callout_start, 0,
66     "struct callout *");
67 SDT_PROBE_DEFINE(callout_execute, kernel, , callout_end, callout-end); 
68 SDT_PROBE_ARGTYPE(callout_execute, kernel, , callout_end, 0,
69     "struct callout *");
70
71 static int avg_depth;
72 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_depth, CTLFLAG_RD, &avg_depth, 0,
73     "Average number of items examined per softclock call. Units = 1/1000");
74 static int avg_gcalls;
75 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_gcalls, CTLFLAG_RD, &avg_gcalls, 0,
76     "Average number of Giant callouts made per softclock call. Units = 1/1000");
77 static int avg_lockcalls;
78 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_lockcalls, CTLFLAG_RD, &avg_lockcalls, 0,
79     "Average number of lock callouts made per softclock call. Units = 1/1000");
80 static int avg_mpcalls;
81 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, to_avg_mpcalls, CTLFLAG_RD, &avg_mpcalls, 0,
82     "Average number of MP callouts made per softclock call. Units = 1/1000");
83 /*
84  * TODO:
85  *      allocate more timeout table slots when table overflows.
86  */
87 int callwheelsize, callwheelbits, callwheelmask;
88
89 /*
90  * The callout cpu migration entity represents informations necessary for
91  * describing the migrating callout to the new callout cpu.
92  * The cached informations are very important for deferring migration when
93  * the migrating callout is already running.
94  */
95 struct cc_mig_ent {
96 #ifdef SMP
97         void    (*ce_migration_func)(void *);
98         void    *ce_migration_arg;
99         int     ce_migration_cpu;
100         int     ce_migration_ticks;
101 #endif
102 };
103         
104 /*
105  * There is one struct callout_cpu per cpu, holding all relevant
106  * state for the callout processing thread on the individual CPU.
107  * In particular:
108  *      cc_ticks is incremented once per tick in callout_cpu().
109  *      It tracks the global 'ticks' but in a way that the individual
110  *      threads should not worry about races in the order in which
111  *      hardclock() and hardclock_cpu() run on the various CPUs.
112  *      cc_softclock is advanced in callout_cpu() to point to the
113  *      first entry in cc_callwheel that may need handling. In turn,
114  *      a softclock() is scheduled so it can serve the various entries i
115  *      such that cc_softclock <= i <= cc_ticks .
116  *      XXX maybe cc_softclock and cc_ticks should be volatile ?
117  *
118  *      cc_ticks is also used in callout_reset_cpu() to determine
119  *      when the callout should be served.
120  */
121 struct callout_cpu {
122         struct cc_mig_ent       cc_migrating_entity;
123         struct mtx              cc_lock;
124         struct callout          *cc_callout;
125         struct callout_tailq    *cc_callwheel;
126         struct callout_list     cc_callfree;
127         struct callout          *cc_next;
128         struct callout          *cc_curr;
129         void                    *cc_cookie;
130         int                     cc_ticks;
131         int                     cc_softticks;
132         int                     cc_cancel;
133         int                     cc_waiting;
134         int                     cc_firsttick;
135 };
136
137 #ifdef SMP
138 #define cc_migration_func       cc_migrating_entity.ce_migration_func
139 #define cc_migration_arg        cc_migrating_entity.ce_migration_arg
140 #define cc_migration_cpu        cc_migrating_entity.ce_migration_cpu
141 #define cc_migration_ticks      cc_migrating_entity.ce_migration_ticks
142
143 struct callout_cpu cc_cpu[MAXCPU];
144 #define CPUBLOCK        MAXCPU
145 #define CC_CPU(cpu)     (&cc_cpu[(cpu)])
146 #define CC_SELF()       CC_CPU(PCPU_GET(cpuid))
147 #else
148 struct callout_cpu cc_cpu;
149 #define CC_CPU(cpu)     &cc_cpu
150 #define CC_SELF()       &cc_cpu
151 #endif
152 #define CC_LOCK(cc)     mtx_lock_spin(&(cc)->cc_lock)
153 #define CC_UNLOCK(cc)   mtx_unlock_spin(&(cc)->cc_lock)
154 #define CC_LOCK_ASSERT(cc)      mtx_assert(&(cc)->cc_lock, MA_OWNED)
155
156 static int timeout_cpu;
157 void (*callout_new_inserted)(int cpu, int ticks) = NULL;
158
159 static MALLOC_DEFINE(M_CALLOUT, "callout", "Callout datastructures");
160
161 /**
162  * Locked by cc_lock:
163  *   cc_curr         - If a callout is in progress, it is curr_callout.
164  *                     If curr_callout is non-NULL, threads waiting in
165  *                     callout_drain() will be woken up as soon as the
166  *                     relevant callout completes.
167  *   cc_cancel       - Changing to 1 with both callout_lock and c_lock held
168  *                     guarantees that the current callout will not run.
169  *                     The softclock() function sets this to 0 before it
170  *                     drops callout_lock to acquire c_lock, and it calls
171  *                     the handler only if curr_cancelled is still 0 after
172  *                     c_lock is successfully acquired.
173  *   cc_waiting      - If a thread is waiting in callout_drain(), then
174  *                     callout_wait is nonzero.  Set only when
175  *                     curr_callout is non-NULL.
176  */
177
178 /*
179  * Resets the migration entity tied to a specific callout cpu.
180  */
181 static void
182 cc_cme_cleanup(struct callout_cpu *cc)
183 {
184
185 #ifdef SMP
186         cc->cc_migration_cpu = CPUBLOCK;
187         cc->cc_migration_ticks = 0;
188         cc->cc_migration_func = NULL;
189         cc->cc_migration_arg = NULL;
190 #endif
191 }
192
193 /*
194  * Checks if migration is requested by a specific callout cpu.
195  */
196 static int
197 cc_cme_migrating(struct callout_cpu *cc)
198 {
199
200 #ifdef SMP
201         return (cc->cc_migration_cpu != CPUBLOCK);
202 #else
203         return (0);
204 #endif
205 }
206
207 /*
208  * kern_timeout_callwheel_alloc() - kernel low level callwheel initialization 
209  *
210  *      This code is called very early in the kernel initialization sequence,
211  *      and may be called more then once.
212  */
213 caddr_t
214 kern_timeout_callwheel_alloc(caddr_t v)
215 {
216         struct callout_cpu *cc;
217
218         timeout_cpu = PCPU_GET(cpuid);
219         cc = CC_CPU(timeout_cpu);
220         /*
221          * Calculate callout wheel size
222          */
223         for (callwheelsize = 1, callwheelbits = 0;
224              callwheelsize < ncallout;
225              callwheelsize <<= 1, ++callwheelbits)
226                 ;
227         callwheelmask = callwheelsize - 1;
228
229         cc->cc_callout = (struct callout *)v;
230         v = (caddr_t)(cc->cc_callout + ncallout);
231         cc->cc_callwheel = (struct callout_tailq *)v;
232         v = (caddr_t)(cc->cc_callwheel + callwheelsize);
233         return(v);
234 }
235
236 static void
237 callout_cpu_init(struct callout_cpu *cc)
238 {
239         struct callout *c;
240         int i;
241
242         mtx_init(&cc->cc_lock, "callout", NULL, MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
243         SLIST_INIT(&cc->cc_callfree);
244         for (i = 0; i < callwheelsize; i++) {
245                 TAILQ_INIT(&cc->cc_callwheel[i]);
246         }
247         cc_cme_cleanup(cc);
248         if (cc->cc_callout == NULL)
249                 return;
250         for (i = 0; i < ncallout; i++) {
251                 c = &cc->cc_callout[i];
252                 callout_init(c, 0);
253                 c->c_flags = CALLOUT_LOCAL_ALLOC;
254                 SLIST_INSERT_HEAD(&cc->cc_callfree, c, c_links.sle);
255         }
256 }
257
258 #ifdef SMP
259 /*
260  * Switches the cpu tied to a specific callout.
261  * The function expects a locked incoming callout cpu and returns with
262  * locked outcoming callout cpu.
263  */
264 static struct callout_cpu *
265 callout_cpu_switch(struct callout *c, struct callout_cpu *cc, int new_cpu)
266 {
267         struct callout_cpu *new_cc;
268
269         MPASS(c != NULL && cc != NULL);
270         CC_LOCK_ASSERT(cc);
271
272         /*
273          * Avoid interrupts and preemption firing after the callout cpu
274          * is blocked in order to avoid deadlocks as the new thread
275          * may be willing to acquire the callout cpu lock.
276          */
277         c->c_cpu = CPUBLOCK;
278         spinlock_enter();
279         CC_UNLOCK(cc);
280         new_cc = CC_CPU(new_cpu);
281         CC_LOCK(new_cc);
282         spinlock_exit();
283         c->c_cpu = new_cpu;
284         return (new_cc);
285 }
286 #endif
287
288 /*
289  * kern_timeout_callwheel_init() - initialize previously reserved callwheel
290  *                                 space.
291  *
292  *      This code is called just once, after the space reserved for the
293  *      callout wheel has been finalized.
294  */
295 void
296 kern_timeout_callwheel_init(void)
297 {
298         callout_cpu_init(CC_CPU(timeout_cpu));
299 }
300
301 /*
302  * Start standard softclock thread.
303  */
304 static void
305 start_softclock(void *dummy)
306 {
307         struct callout_cpu *cc;
308 #ifdef SMP
309         int cpu;
310 #endif
311
312         cc = CC_CPU(timeout_cpu);
313         if (swi_add(&clk_intr_event, "clock", softclock, cc, SWI_CLOCK,
314             INTR_MPSAFE, &cc->cc_cookie))
315                 panic("died while creating standard software ithreads");
316 #ifdef SMP
317         CPU_FOREACH(cpu) {
318                 if (cpu == timeout_cpu)
319                         continue;
320                 cc = CC_CPU(cpu);
321                 if (swi_add(NULL, "clock", softclock, cc, SWI_CLOCK,
322                     INTR_MPSAFE, &cc->cc_cookie))
323                         panic("died while creating standard software ithreads");
324                 cc->cc_callout = NULL;  /* Only cpu0 handles timeout(). */
325                 cc->cc_callwheel = malloc(
326                     sizeof(struct callout_tailq) * callwheelsize, M_CALLOUT,
327                     M_WAITOK);
328                 callout_cpu_init(cc);
329         }
330 #endif
331 }
332
333 SYSINIT(start_softclock, SI_SUB_SOFTINTR, SI_ORDER_FIRST, start_softclock, NULL);
334
335 void
336 callout_tick(void)
337 {
338         struct callout_cpu *cc;
339         int need_softclock;
340         int bucket;
341
342         /*
343          * Process callouts at a very low cpu priority, so we don't keep the
344          * relatively high clock interrupt priority any longer than necessary.
345          */
346         need_softclock = 0;
347         cc = CC_SELF();
348         mtx_lock_spin_flags(&cc->cc_lock, MTX_QUIET);
349         cc->cc_firsttick = cc->cc_ticks = ticks;
350         for (; (cc->cc_softticks - cc->cc_ticks) <= 0; cc->cc_softticks++) {
351                 bucket = cc->cc_softticks & callwheelmask;
352                 if (!TAILQ_EMPTY(&cc->cc_callwheel[bucket])) {
353                         need_softclock = 1;
354                         break;
355                 }
356         }
357         mtx_unlock_spin_flags(&cc->cc_lock, MTX_QUIET);
358         /*
359          * swi_sched acquires the thread lock, so we don't want to call it
360          * with cc_lock held; incorrect locking order.
361          */
362         if (need_softclock)
363                 swi_sched(cc->cc_cookie, 0);
364 }
365
366 int
367 callout_tickstofirst(int limit)
368 {
369         struct callout_cpu *cc;
370         struct callout *c;
371         struct callout_tailq *sc;
372         int curticks;
373         int skip = 1;
374
375         cc = CC_SELF();
376         mtx_lock_spin_flags(&cc->cc_lock, MTX_QUIET);
377         curticks = cc->cc_ticks;
378         while( skip < ncallout && skip < limit ) {
379                 sc = &cc->cc_callwheel[ (curticks+skip) & callwheelmask ];
380                 /* search scanning ticks */
381                 TAILQ_FOREACH( c, sc, c_links.tqe ){
382                         if (c->c_time - curticks <= ncallout)
383                                 goto out;
384                 }
385                 skip++;
386         }
387 out:
388         cc->cc_firsttick = curticks + skip;
389         mtx_unlock_spin_flags(&cc->cc_lock, MTX_QUIET);
390         return (skip);
391 }
392
393 static struct callout_cpu *
394 callout_lock(struct callout *c)
395 {
396         struct callout_cpu *cc;
397         int cpu;
398
399         for (;;) {
400                 cpu = c->c_cpu;
401 #ifdef SMP
402                 if (cpu == CPUBLOCK) {
403                         while (c->c_cpu == CPUBLOCK)
404                                 cpu_spinwait();
405                         continue;
406                 }
407 #endif
408                 cc = CC_CPU(cpu);
409                 CC_LOCK(cc);
410                 if (cpu == c->c_cpu)
411                         break;
412                 CC_UNLOCK(cc);
413         }
414         return (cc);
415 }
416
417 static void
418 callout_cc_add(struct callout *c, struct callout_cpu *cc, int to_ticks,
419     void (*func)(void *), void *arg, int cpu)
420 {
421
422         CC_LOCK_ASSERT(cc);
423
424         if (to_ticks <= 0)
425                 to_ticks = 1;
426         c->c_arg = arg;
427         c->c_flags |= (CALLOUT_ACTIVE | CALLOUT_PENDING);
428         c->c_func = func;
429         c->c_time = ticks + to_ticks;
430         TAILQ_INSERT_TAIL(&cc->cc_callwheel[c->c_time & callwheelmask], 
431             c, c_links.tqe);
432         if ((c->c_time - cc->cc_firsttick) < 0 &&
433             callout_new_inserted != NULL) {
434                 cc->cc_firsttick = c->c_time;
435                 (*callout_new_inserted)(cpu,
436                     to_ticks + (ticks - cc->cc_ticks));
437         }
438 }
439
440 static void
441 callout_cc_del(struct callout *c, struct callout_cpu *cc)
442 {
443
444         if ((c->c_flags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC) == 0)
445                 return;
446         c->c_func = NULL;
447         SLIST_INSERT_HEAD(&cc->cc_callfree, c, c_links.sle);
448 }
449
450 static void
451 softclock_call_cc(struct callout *c, struct callout_cpu *cc, int *mpcalls,
452     int *lockcalls, int *gcalls)
453 {
454         void (*c_func)(void *);
455         void *c_arg;
456         struct lock_class *class;
457         struct lock_object *c_lock;
458         int c_flags, sharedlock;
459 #ifdef SMP
460         struct callout_cpu *new_cc;
461         void (*new_func)(void *);
462         void *new_arg;
463         int new_cpu, new_ticks;
464 #endif
465 #ifdef DIAGNOSTIC
466         struct bintime bt1, bt2;
467         struct timespec ts2;
468         static uint64_t maxdt = 36893488147419102LL;    /* 2 msec */
469         static timeout_t *lastfunc;
470 #endif
471
472         KASSERT((c->c_flags & (CALLOUT_PENDING | CALLOUT_ACTIVE)) ==
473             (CALLOUT_PENDING | CALLOUT_ACTIVE),
474             ("softclock_call_cc: pend|act %p %x", c, c->c_flags));
475         class = (c->c_lock != NULL) ? LOCK_CLASS(c->c_lock) : NULL;
476         sharedlock = (c->c_flags & CALLOUT_SHAREDLOCK) ? 0 : 1;
477         c_lock = c->c_lock;
478         c_func = c->c_func;
479         c_arg = c->c_arg;
480         c_flags = c->c_flags;
481         if (c->c_flags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC)
482                 c->c_flags = CALLOUT_LOCAL_ALLOC;
483         else
484                 c->c_flags &= ~CALLOUT_PENDING;
485         cc->cc_curr = c;
486         cc->cc_cancel = 0;
487         CC_UNLOCK(cc);
488         if (c_lock != NULL) {
489                 class->lc_lock(c_lock, sharedlock);
490                 /*
491                  * The callout may have been cancelled
492                  * while we switched locks.
493                  */
494                 if (cc->cc_cancel) {
495                         class->lc_unlock(c_lock);
496                         goto skip;
497                 }
498                 /* The callout cannot be stopped now. */
499                 cc->cc_cancel = 1;
500
501                 if (c_lock == &Giant.lock_object) {
502                         (*gcalls)++;
503                         CTR3(KTR_CALLOUT, "callout %p func %p arg %p",
504                             c, c_func, c_arg);
505                 } else {
506                         (*lockcalls)++;
507                         CTR3(KTR_CALLOUT, "callout lock %p func %p arg %p",
508                             c, c_func, c_arg);
509                 }
510         } else {
511                 (*mpcalls)++;
512                 CTR3(KTR_CALLOUT, "callout mpsafe %p func %p arg %p",
513                     c, c_func, c_arg);
514         }
515 #ifdef DIAGNOSTIC
516         binuptime(&bt1);
517 #endif
518         THREAD_NO_SLEEPING();
519         SDT_PROBE(callout_execute, kernel, , callout_start, c, 0, 0, 0, 0);
520         c_func(c_arg);
521         SDT_PROBE(callout_execute, kernel, , callout_end, c, 0, 0, 0, 0);
522         THREAD_SLEEPING_OK();
523 #ifdef DIAGNOSTIC
524         binuptime(&bt2);
525         bintime_sub(&bt2, &bt1);
526         if (bt2.frac > maxdt) {
527                 if (lastfunc != c_func || bt2.frac > maxdt * 2) {
528                         bintime2timespec(&bt2, &ts2);
529                         printf(
530                 "Expensive timeout(9) function: %p(%p) %jd.%09ld s\n",
531                             c_func, c_arg, (intmax_t)ts2.tv_sec, ts2.tv_nsec);
532                 }
533                 maxdt = bt2.frac;
534                 lastfunc = c_func;
535         }
536 #endif
537         CTR1(KTR_CALLOUT, "callout %p finished", c);
538         if ((c_flags & CALLOUT_RETURNUNLOCKED) == 0)
539                 class->lc_unlock(c_lock);
540 skip:
541         CC_LOCK(cc);
542         KASSERT(cc->cc_curr == c, ("mishandled cc_curr"));
543         cc->cc_curr = NULL;
544         if (cc->cc_waiting) {
545                 /*
546                  * There is someone waiting for the
547                  * callout to complete.
548                  * If the callout was scheduled for
549                  * migration just cancel it.
550                  */
551                 if (cc_cme_migrating(cc)) {
552                         cc_cme_cleanup(cc);
553
554                         /*
555                          * It should be assert here that the callout is not
556                          * destroyed but that is not easy.
557                          */
558                         c->c_flags &= ~CALLOUT_DFRMIGRATION;
559                 }
560                 cc->cc_waiting = 0;
561                 CC_UNLOCK(cc);
562                 wakeup(&cc->cc_waiting);
563                 CC_LOCK(cc);
564         } else if (cc_cme_migrating(cc)) {
565                 KASSERT((c_flags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC) == 0,
566                     ("Migrating legacy callout %p", c));
567 #ifdef SMP
568                 /*
569                  * If the callout was scheduled for
570                  * migration just perform it now.
571                  */
572                 new_cpu = cc->cc_migration_cpu;
573                 new_ticks = cc->cc_migration_ticks;
574                 new_func = cc->cc_migration_func;
575                 new_arg = cc->cc_migration_arg;
576                 cc_cme_cleanup(cc);
577
578                 /*
579                  * It should be assert here that the callout is not destroyed
580                  * but that is not easy.
581                  *
582                  * As first thing, handle deferred callout stops.
583                  */
584                 if ((c->c_flags & CALLOUT_DFRMIGRATION) == 0) {
585                         CTR3(KTR_CALLOUT,
586                              "deferred cancelled %p func %p arg %p",
587                              c, new_func, new_arg);
588                         callout_cc_del(c, cc);
589                         return;
590                 }
591                 c->c_flags &= ~CALLOUT_DFRMIGRATION;
592
593                 new_cc = callout_cpu_switch(c, cc, new_cpu);
594                 callout_cc_add(c, new_cc, new_ticks, new_func, new_arg,
595                     new_cpu);
596                 CC_UNLOCK(new_cc);
597                 CC_LOCK(cc);
598 #else
599                 panic("migration should not happen");
600 #endif
601         }
602         /*
603          * If the current callout is locally allocated (from
604          * timeout(9)) then put it on the freelist.
605          *
606          * Note: we need to check the cached copy of c_flags because
607          * if it was not local, then it's not safe to deref the
608          * callout pointer.
609          */
610         KASSERT((c_flags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC) == 0 ||
611             c->c_flags == CALLOUT_LOCAL_ALLOC,
612             ("corrupted callout"));
613         if (c_flags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC)
614                 callout_cc_del(c, cc);
615 }
616
617 /*
618  * The callout mechanism is based on the work of Adam M. Costello and 
619  * George Varghese, published in a technical report entitled "Redesigning
620  * the BSD Callout and Timer Facilities" and modified slightly for inclusion
621  * in FreeBSD by Justin T. Gibbs.  The original work on the data structures
622  * used in this implementation was published by G. Varghese and T. Lauck in
623  * the paper "Hashed and Hierarchical Timing Wheels: Data Structures for
624  * the Efficient Implementation of a Timer Facility" in the Proceedings of
625  * the 11th ACM Annual Symposium on Operating Systems Principles,
626  * Austin, Texas Nov 1987.
627  */
628
629 /*
630  * Software (low priority) clock interrupt.
631  * Run periodic events from timeout queue.
632  */
633 void
634 softclock(void *arg)
635 {
636         struct callout_cpu *cc;
637         struct callout *c;
638         struct callout_tailq *bucket;
639         int curticks;
640         int steps;      /* #steps since we last allowed interrupts */
641         int depth;
642         int mpcalls;
643         int lockcalls;
644         int gcalls;
645
646 #ifndef MAX_SOFTCLOCK_STEPS
647 #define MAX_SOFTCLOCK_STEPS 100 /* Maximum allowed value of steps. */
648 #endif /* MAX_SOFTCLOCK_STEPS */
649
650         mpcalls = 0;
651         lockcalls = 0;
652         gcalls = 0;
653         depth = 0;
654         steps = 0;
655         cc = (struct callout_cpu *)arg;
656         CC_LOCK(cc);
657         while (cc->cc_softticks - 1 != cc->cc_ticks) {
658                 /*
659                  * cc_softticks may be modified by hard clock, so cache
660                  * it while we work on a given bucket.
661                  */
662                 curticks = cc->cc_softticks;
663                 cc->cc_softticks++;
664                 bucket = &cc->cc_callwheel[curticks & callwheelmask];
665                 c = TAILQ_FIRST(bucket);
666                 while (c != NULL) {
667                         depth++;
668                         if (c->c_time != curticks) {
669                                 c = TAILQ_NEXT(c, c_links.tqe);
670                                 ++steps;
671                                 if (steps >= MAX_SOFTCLOCK_STEPS) {
672                                         cc->cc_next = c;
673                                         /* Give interrupts a chance. */
674                                         CC_UNLOCK(cc);
675                                         ;       /* nothing */
676                                         CC_LOCK(cc);
677                                         c = cc->cc_next;
678                                         steps = 0;
679                                 }
680                         } else {
681                                 cc->cc_next = TAILQ_NEXT(c, c_links.tqe);
682                                 TAILQ_REMOVE(bucket, c, c_links.tqe);
683                                 softclock_call_cc(c, cc, &mpcalls,
684                                     &lockcalls, &gcalls);
685                                 steps = 0;
686                                 c = cc->cc_next;
687                         }
688                 }
689         }
690         avg_depth += (depth * 1000 - avg_depth) >> 8;
691         avg_mpcalls += (mpcalls * 1000 - avg_mpcalls) >> 8;
692         avg_lockcalls += (lockcalls * 1000 - avg_lockcalls) >> 8;
693         avg_gcalls += (gcalls * 1000 - avg_gcalls) >> 8;
694         cc->cc_next = NULL;
695         CC_UNLOCK(cc);
696 }
697
698 /*
699  * timeout --
700  *      Execute a function after a specified length of time.
701  *
702  * untimeout --
703  *      Cancel previous timeout function call.
704  *
705  * callout_handle_init --
706  *      Initialize a handle so that using it with untimeout is benign.
707  *
708  *      See AT&T BCI Driver Reference Manual for specification.  This
709  *      implementation differs from that one in that although an 
710  *      identification value is returned from timeout, the original
711  *      arguments to timeout as well as the identifier are used to
712  *      identify entries for untimeout.
713  */
714 struct callout_handle
715 timeout(ftn, arg, to_ticks)
716         timeout_t *ftn;
717         void *arg;
718         int to_ticks;
719 {
720         struct callout_cpu *cc;
721         struct callout *new;
722         struct callout_handle handle;
723
724         cc = CC_CPU(timeout_cpu);
725         CC_LOCK(cc);
726         /* Fill in the next free callout structure. */
727         new = SLIST_FIRST(&cc->cc_callfree);
728         if (new == NULL)
729                 /* XXX Attempt to malloc first */
730                 panic("timeout table full");
731         SLIST_REMOVE_HEAD(&cc->cc_callfree, c_links.sle);
732         callout_reset(new, to_ticks, ftn, arg);
733         handle.callout = new;
734         CC_UNLOCK(cc);
735
736         return (handle);
737 }
738
739 void
740 untimeout(ftn, arg, handle)
741         timeout_t *ftn;
742         void *arg;
743         struct callout_handle handle;
744 {
745         struct callout_cpu *cc;
746
747         /*
748          * Check for a handle that was initialized
749          * by callout_handle_init, but never used
750          * for a real timeout.
751          */
752         if (handle.callout == NULL)
753                 return;
754
755         cc = callout_lock(handle.callout);
756         if (handle.callout->c_func == ftn && handle.callout->c_arg == arg)
757                 callout_stop(handle.callout);
758         CC_UNLOCK(cc);
759 }
760
761 void
762 callout_handle_init(struct callout_handle *handle)
763 {
764         handle->callout = NULL;
765 }
766
767 /*
768  * New interface; clients allocate their own callout structures.
769  *
770  * callout_reset() - establish or change a timeout
771  * callout_stop() - disestablish a timeout
772  * callout_init() - initialize a callout structure so that it can
773  *      safely be passed to callout_reset() and callout_stop()
774  *
775  * <sys/callout.h> defines three convenience macros:
776  *
777  * callout_active() - returns truth if callout has not been stopped,
778  *      drained, or deactivated since the last time the callout was
779  *      reset.
780  * callout_pending() - returns truth if callout is still waiting for timeout
781  * callout_deactivate() - marks the callout as having been serviced
782  */
783 int
784 callout_reset_on(struct callout *c, int to_ticks, void (*ftn)(void *),
785     void *arg, int cpu)
786 {
787         struct callout_cpu *cc;
788         int cancelled = 0;
789
790         /*
791          * Don't allow migration of pre-allocated callouts lest they
792          * become unbalanced.
793          */
794         if (c->c_flags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC)
795                 cpu = c->c_cpu;
796         cc = callout_lock(c);
797         if (cc->cc_curr == c) {
798                 /*
799                  * We're being asked to reschedule a callout which is
800                  * currently in progress.  If there is a lock then we
801                  * can cancel the callout if it has not really started.
802                  */
803                 if (c->c_lock != NULL && !cc->cc_cancel)
804                         cancelled = cc->cc_cancel = 1;
805                 if (cc->cc_waiting) {
806                         /*
807                          * Someone has called callout_drain to kill this
808                          * callout.  Don't reschedule.
809                          */
810                         CTR4(KTR_CALLOUT, "%s %p func %p arg %p",
811                             cancelled ? "cancelled" : "failed to cancel",
812                             c, c->c_func, c->c_arg);
813                         CC_UNLOCK(cc);
814                         return (cancelled);
815                 }
816         }
817         if (c->c_flags & CALLOUT_PENDING) {
818                 if (cc->cc_next == c) {
819                         cc->cc_next = TAILQ_NEXT(c, c_links.tqe);
820                 }
821                 TAILQ_REMOVE(&cc->cc_callwheel[c->c_time & callwheelmask], c,
822                     c_links.tqe);
823
824                 cancelled = 1;
825                 c->c_flags &= ~(CALLOUT_ACTIVE | CALLOUT_PENDING);
826         }
827
828 #ifdef SMP
829         /*
830          * If the callout must migrate try to perform it immediately.
831          * If the callout is currently running, just defer the migration
832          * to a more appropriate moment.
833          */
834         if (c->c_cpu != cpu) {
835                 if (cc->cc_curr == c) {
836                         cc->cc_migration_cpu = cpu;
837                         cc->cc_migration_ticks = to_ticks;
838                         cc->cc_migration_func = ftn;
839                         cc->cc_migration_arg = arg;
840                         c->c_flags |= CALLOUT_DFRMIGRATION;
841                         CTR5(KTR_CALLOUT,
842                     "migration of %p func %p arg %p in %d to %u deferred",
843                             c, c->c_func, c->c_arg, to_ticks, cpu);
844                         CC_UNLOCK(cc);
845                         return (cancelled);
846                 }
847                 cc = callout_cpu_switch(c, cc, cpu);
848         }
849 #endif
850
851         callout_cc_add(c, cc, to_ticks, ftn, arg, cpu);
852         CTR5(KTR_CALLOUT, "%sscheduled %p func %p arg %p in %d",
853             cancelled ? "re" : "", c, c->c_func, c->c_arg, to_ticks);
854         CC_UNLOCK(cc);
855
856         return (cancelled);
857 }
858
859 /*
860  * Common idioms that can be optimized in the future.
861  */
862 int
863 callout_schedule_on(struct callout *c, int to_ticks, int cpu)
864 {
865         return callout_reset_on(c, to_ticks, c->c_func, c->c_arg, cpu);
866 }
867
868 int
869 callout_schedule(struct callout *c, int to_ticks)
870 {
871         return callout_reset_on(c, to_ticks, c->c_func, c->c_arg, c->c_cpu);
872 }
873
874 int
875 _callout_stop_safe(c, safe)
876         struct  callout *c;
877         int     safe;
878 {
879         struct callout_cpu *cc, *old_cc;
880         struct lock_class *class;
881         int use_lock, sq_locked;
882
883         /*
884          * Some old subsystems don't hold Giant while running a callout_stop(),
885          * so just discard this check for the moment.
886          */
887         if (!safe && c->c_lock != NULL) {
888                 if (c->c_lock == &Giant.lock_object)
889                         use_lock = mtx_owned(&Giant);
890                 else {
891                         use_lock = 1;
892                         class = LOCK_CLASS(c->c_lock);
893                         class->lc_assert(c->c_lock, LA_XLOCKED);
894                 }
895         } else
896                 use_lock = 0;
897
898         sq_locked = 0;
899         old_cc = NULL;
900 again:
901         cc = callout_lock(c);
902
903         /*
904          * If the callout was migrating while the callout cpu lock was
905          * dropped,  just drop the sleepqueue lock and check the states
906          * again.
907          */
908         if (sq_locked != 0 && cc != old_cc) {
909 #ifdef SMP
910                 CC_UNLOCK(cc);
911                 sleepq_release(&old_cc->cc_waiting);
912                 sq_locked = 0;
913                 old_cc = NULL;
914                 goto again;
915 #else
916                 panic("migration should not happen");
917 #endif
918         }
919
920         /*
921          * If the callout isn't pending, it's not on the queue, so
922          * don't attempt to remove it from the queue.  We can try to
923          * stop it by other means however.
924          */
925         if (!(c->c_flags & CALLOUT_PENDING)) {
926                 c->c_flags &= ~CALLOUT_ACTIVE;
927
928                 /*
929                  * If it wasn't on the queue and it isn't the current
930                  * callout, then we can't stop it, so just bail.
931                  */
932                 if (cc->cc_curr != c) {
933                         CTR3(KTR_CALLOUT, "failed to stop %p func %p arg %p",
934                             c, c->c_func, c->c_arg);
935                         CC_UNLOCK(cc);
936                         if (sq_locked)
937                                 sleepq_release(&cc->cc_waiting);
938                         return (0);
939                 }
940
941                 if (safe) {
942                         /*
943                          * The current callout is running (or just
944                          * about to run) and blocking is allowed, so
945                          * just wait for the current invocation to
946                          * finish.
947                          */
948                         while (cc->cc_curr == c) {
949
950                                 /*
951                                  * Use direct calls to sleepqueue interface
952                                  * instead of cv/msleep in order to avoid
953                                  * a LOR between cc_lock and sleepqueue
954                                  * chain spinlocks.  This piece of code
955                                  * emulates a msleep_spin() call actually.
956                                  *
957                                  * If we already have the sleepqueue chain
958                                  * locked, then we can safely block.  If we
959                                  * don't already have it locked, however,
960                                  * we have to drop the cc_lock to lock
961                                  * it.  This opens several races, so we
962                                  * restart at the beginning once we have
963                                  * both locks.  If nothing has changed, then
964                                  * we will end up back here with sq_locked
965                                  * set.
966                                  */
967                                 if (!sq_locked) {
968                                         CC_UNLOCK(cc);
969                                         sleepq_lock(&cc->cc_waiting);
970                                         sq_locked = 1;
971                                         old_cc = cc;
972                                         goto again;
973                                 }
974
975                                 /*
976                                  * Migration could be cancelled here, but
977                                  * as long as it is still not sure when it
978                                  * will be packed up, just let softclock()
979                                  * take care of it.
980                                  */
981                                 cc->cc_waiting = 1;
982                                 DROP_GIANT();
983                                 CC_UNLOCK(cc);
984                                 sleepq_add(&cc->cc_waiting,
985                                     &cc->cc_lock.lock_object, "codrain",
986                                     SLEEPQ_SLEEP, 0);
987                                 sleepq_wait(&cc->cc_waiting, 0);
988                                 sq_locked = 0;
989                                 old_cc = NULL;
990
991                                 /* Reacquire locks previously released. */
992                                 PICKUP_GIANT();
993                                 CC_LOCK(cc);
994                         }
995                 } else if (use_lock && !cc->cc_cancel) {
996                         /*
997                          * The current callout is waiting for its
998                          * lock which we hold.  Cancel the callout
999                          * and return.  After our caller drops the
1000                          * lock, the callout will be skipped in
1001                          * softclock().
1002                          */
1003                         cc->cc_cancel = 1;
1004                         CTR3(KTR_CALLOUT, "cancelled %p func %p arg %p",
1005                             c, c->c_func, c->c_arg);
1006                         KASSERT(!cc_cme_migrating(cc),
1007                             ("callout wrongly scheduled for migration"));
1008                         CC_UNLOCK(cc);
1009                         KASSERT(!sq_locked, ("sleepqueue chain locked"));
1010                         return (1);
1011                 } else if ((c->c_flags & CALLOUT_DFRMIGRATION) != 0) {
1012                         c->c_flags &= ~CALLOUT_DFRMIGRATION;
1013                         CTR3(KTR_CALLOUT, "postponing stop %p func %p arg %p",
1014                             c, c->c_func, c->c_arg);
1015                         CC_UNLOCK(cc);
1016                         return (1);
1017                 }
1018                 CTR3(KTR_CALLOUT, "failed to stop %p func %p arg %p",
1019                     c, c->c_func, c->c_arg);
1020                 CC_UNLOCK(cc);
1021                 KASSERT(!sq_locked, ("sleepqueue chain still locked"));
1022                 return (0);
1023         }
1024         if (sq_locked)
1025                 sleepq_release(&cc->cc_waiting);
1026
1027         c->c_flags &= ~(CALLOUT_ACTIVE | CALLOUT_PENDING);
1028
1029         CTR3(KTR_CALLOUT, "cancelled %p func %p arg %p",
1030             c, c->c_func, c->c_arg);
1031         if (cc->cc_next == c)
1032                 cc->cc_next = TAILQ_NEXT(c, c_links.tqe);
1033         TAILQ_REMOVE(&cc->cc_callwheel[c->c_time & callwheelmask], c,
1034             c_links.tqe);
1035         callout_cc_del(c, cc);
1036
1037         CC_UNLOCK(cc);
1038         return (1);
1039 }
1040
1041 void
1042 callout_init(c, mpsafe)
1043         struct  callout *c;
1044         int mpsafe;
1045 {
1046         bzero(c, sizeof *c);
1047         if (mpsafe) {
1048                 c->c_lock = NULL;
1049                 c->c_flags = CALLOUT_RETURNUNLOCKED;
1050         } else {
1051                 c->c_lock = &Giant.lock_object;
1052                 c->c_flags = 0;
1053         }
1054         c->c_cpu = timeout_cpu;
1055 }
1056
1057 void
1058 _callout_init_lock(c, lock, flags)
1059         struct  callout *c;
1060         struct  lock_object *lock;
1061         int flags;
1062 {
1063         bzero(c, sizeof *c);
1064         c->c_lock = lock;
1065         KASSERT((flags & ~(CALLOUT_RETURNUNLOCKED | CALLOUT_SHAREDLOCK)) == 0,
1066             ("callout_init_lock: bad flags %d", flags));
1067         KASSERT(lock != NULL || (flags & CALLOUT_RETURNUNLOCKED) == 0,
1068             ("callout_init_lock: CALLOUT_RETURNUNLOCKED with no lock"));
1069         KASSERT(lock == NULL || !(LOCK_CLASS(lock)->lc_flags &
1070             (LC_SPINLOCK | LC_SLEEPABLE)), ("%s: invalid lock class",
1071             __func__));
1072         c->c_flags = flags & (CALLOUT_RETURNUNLOCKED | CALLOUT_SHAREDLOCK);
1073         c->c_cpu = timeout_cpu;
1074 }
1075
1076 #ifdef APM_FIXUP_CALLTODO
1077 /* 
1078  * Adjust the kernel calltodo timeout list.  This routine is used after 
1079  * an APM resume to recalculate the calltodo timer list values with the 
1080  * number of hz's we have been sleeping.  The next hardclock() will detect 
1081  * that there are fired timers and run softclock() to execute them.
1082  *
1083  * Please note, I have not done an exhaustive analysis of what code this
1084  * might break.  I am motivated to have my select()'s and alarm()'s that
1085  * have expired during suspend firing upon resume so that the applications
1086  * which set the timer can do the maintanence the timer was for as close
1087  * as possible to the originally intended time.  Testing this code for a 
1088  * week showed that resuming from a suspend resulted in 22 to 25 timers 
1089  * firing, which seemed independant on whether the suspend was 2 hours or
1090  * 2 days.  Your milage may vary.   - Ken Key <key@cs.utk.edu>
1091  */
1092 void
1093 adjust_timeout_calltodo(time_change)
1094     struct timeval *time_change;
1095 {
1096         register struct callout *p;
1097         unsigned long delta_ticks;
1098
1099         /* 
1100          * How many ticks were we asleep?
1101          * (stolen from tvtohz()).
1102          */
1103
1104         /* Don't do anything */
1105         if (time_change->tv_sec < 0)
1106                 return;
1107         else if (time_change->tv_sec <= LONG_MAX / 1000000)
1108                 delta_ticks = (time_change->tv_sec * 1000000 +
1109                                time_change->tv_usec + (tick - 1)) / tick + 1;
1110         else if (time_change->tv_sec <= LONG_MAX / hz)
1111                 delta_ticks = time_change->tv_sec * hz +
1112                               (time_change->tv_usec + (tick - 1)) / tick + 1;
1113         else
1114                 delta_ticks = LONG_MAX;
1115
1116         if (delta_ticks > INT_MAX)
1117                 delta_ticks = INT_MAX;
1118
1119         /* 
1120          * Now rip through the timer calltodo list looking for timers
1121          * to expire.
1122          */
1123
1124         /* don't collide with softclock() */
1125         CC_LOCK(cc);
1126         for (p = calltodo.c_next; p != NULL; p = p->c_next) {
1127                 p->c_time -= delta_ticks;
1128
1129                 /* Break if the timer had more time on it than delta_ticks */
1130                 if (p->c_time > 0)
1131                         break;
1132
1133                 /* take back the ticks the timer didn't use (p->c_time <= 0) */
1134                 delta_ticks = -p->c_time;
1135         }
1136         CC_UNLOCK(cc);
1137
1138         return;
1139 }
1140 #endif /* APM_FIXUP_CALLTODO */