timers: Plug locking race vs. timer migration
[cascardo/linux.git] / kernel / time / timer.c
1 /*
2  *  linux/kernel/timer.c
3  *
4  *  Kernel internal timers
5  *
6  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
7  *
8  *  1997-01-28  Modified by Finn Arne Gangstad to make timers scale better.
9  *
10  *  1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
11  *              "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
12  *  1998-12-24  Fixed a xtime SMP race (we need the xtime_lock rw spinlock to
13  *              serialize accesses to xtime/lost_ticks).
14  *                              Copyright (C) 1998  Andrea Arcangeli
15  *  1999-03-10  Improved NTP compatibility by Ulrich Windl
16  *  2002-05-31  Move sys_sysinfo here and make its locking sane, Robert Love
17  *  2000-10-05  Implemented scalable SMP per-CPU timer handling.
18  *                              Copyright (C) 2000, 2001, 2002  Ingo Molnar
19  *              Designed by David S. Miller, Alexey Kuznetsov and Ingo Molnar
20  */
21
22 #include <linux/kernel_stat.h>
23 #include <linux/export.h>
24 #include <linux/interrupt.h>
25 #include <linux/percpu.h>
26 #include <linux/init.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/swap.h>
29 #include <linux/pid_namespace.h>
30 #include <linux/notifier.h>
31 #include <linux/thread_info.h>
32 #include <linux/time.h>
33 #include <linux/jiffies.h>
34 #include <linux/posix-timers.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/syscalls.h>
37 #include <linux/delay.h>
38 #include <linux/tick.h>
39 #include <linux/kallsyms.h>
40 #include <linux/irq_work.h>
41 #include <linux/sched.h>
42 #include <linux/sched/sysctl.h>
43 #include <linux/slab.h>
44 #include <linux/compat.h>
45
46 #include <asm/uaccess.h>
47 #include <asm/unistd.h>
48 #include <asm/div64.h>
49 #include <asm/timex.h>
50 #include <asm/io.h>
51
52 #include "tick-internal.h"
53
54 #define CREATE_TRACE_POINTS
55 #include <trace/events/timer.h>
56
57 __visible u64 jiffies_64 __cacheline_aligned_in_smp = INITIAL_JIFFIES;
58
59 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
60
61 /*
62  * The timer wheel has LVL_DEPTH array levels. Each level provides an array of
63  * LVL_SIZE buckets. Each level is driven by its own clock and therefor each
64  * level has a different granularity.
65  *
66  * The level granularity is:            LVL_CLK_DIV ^ lvl
67  * The level clock frequency is:        HZ / (LVL_CLK_DIV ^ level)
68  *
69  * The array level of a newly armed timer depends on the relative expiry
70  * time. The farther the expiry time is away the higher the array level and
71  * therefor the granularity becomes.
72  *
73  * Contrary to the original timer wheel implementation, which aims for 'exact'
74  * expiry of the timers, this implementation removes the need for recascading
75  * the timers into the lower array levels. The previous 'classic' timer wheel
76  * implementation of the kernel already violated the 'exact' expiry by adding
77  * slack to the expiry time to provide batched expiration. The granularity
78  * levels provide implicit batching.
79  *
80  * This is an optimization of the original timer wheel implementation for the
81  * majority of the timer wheel use cases: timeouts. The vast majority of
82  * timeout timers (networking, disk I/O ...) are canceled before expiry. If
83  * the timeout expires it indicates that normal operation is disturbed, so it
84  * does not matter much whether the timeout comes with a slight delay.
85  *
86  * The only exception to this are networking timers with a small expiry
87  * time. They rely on the granularity. Those fit into the first wheel level,
88  * which has HZ granularity.
89  *
90  * We don't have cascading anymore. timers with a expiry time above the
91  * capacity of the last wheel level are force expired at the maximum timeout
92  * value of the last wheel level. From data sampling we know that the maximum
93  * value observed is 5 days (network connection tracking), so this should not
94  * be an issue.
95  *
96  * The currently chosen array constants values are a good compromise between
97  * array size and granularity.
98  *
99  * This results in the following granularity and range levels:
100  *
101  * HZ 1000 steps
102  * Level Offset  Granularity            Range
103  *  0      0         1 ms                0 ms -         63 ms
104  *  1     64         8 ms               64 ms -        511 ms
105  *  2    128        64 ms              512 ms -       4095 ms (512ms - ~4s)
106  *  3    192       512 ms             4096 ms -      32767 ms (~4s - ~32s)
107  *  4    256      4096 ms (~4s)      32768 ms -     262143 ms (~32s - ~4m)
108  *  5    320     32768 ms (~32s)    262144 ms -    2097151 ms (~4m - ~34m)
109  *  6    384    262144 ms (~4m)    2097152 ms -   16777215 ms (~34m - ~4h)
110  *  7    448   2097152 ms (~34m)  16777216 ms -  134217727 ms (~4h - ~1d)
111  *  8    512  16777216 ms (~4h)  134217728 ms - 1073741822 ms (~1d - ~12d)
112  *
113  * HZ  300
114  * Level Offset  Granularity            Range
115  *  0      0         3 ms                0 ms -        210 ms
116  *  1     64        26 ms              213 ms -       1703 ms (213ms - ~1s)
117  *  2    128       213 ms             1706 ms -      13650 ms (~1s - ~13s)
118  *  3    192      1706 ms (~1s)      13653 ms -     109223 ms (~13s - ~1m)
119  *  4    256     13653 ms (~13s)    109226 ms -     873810 ms (~1m - ~14m)
120  *  5    320    109226 ms (~1m)     873813 ms -    6990503 ms (~14m - ~1h)
121  *  6    384    873813 ms (~14m)   6990506 ms -   55924050 ms (~1h - ~15h)
122  *  7    448   6990506 ms (~1h)   55924053 ms -  447392423 ms (~15h - ~5d)
123  *  8    512  55924053 ms (~15h) 447392426 ms - 3579139406 ms (~5d - ~41d)
124  *
125  * HZ  250
126  * Level Offset  Granularity            Range
127  *  0      0         4 ms                0 ms -        255 ms
128  *  1     64        32 ms              256 ms -       2047 ms (256ms - ~2s)
129  *  2    128       256 ms             2048 ms -      16383 ms (~2s - ~16s)
130  *  3    192      2048 ms (~2s)      16384 ms -     131071 ms (~16s - ~2m)
131  *  4    256     16384 ms (~16s)    131072 ms -    1048575 ms (~2m - ~17m)
132  *  5    320    131072 ms (~2m)    1048576 ms -    8388607 ms (~17m - ~2h)
133  *  6    384   1048576 ms (~17m)   8388608 ms -   67108863 ms (~2h - ~18h)
134  *  7    448   8388608 ms (~2h)   67108864 ms -  536870911 ms (~18h - ~6d)
135  *  8    512  67108864 ms (~18h) 536870912 ms - 4294967288 ms (~6d - ~49d)
136  *
137  * HZ  100
138  * Level Offset  Granularity            Range
139  *  0      0         10 ms               0 ms -        630 ms
140  *  1     64         80 ms             640 ms -       5110 ms (640ms - ~5s)
141  *  2    128        640 ms            5120 ms -      40950 ms (~5s - ~40s)
142  *  3    192       5120 ms (~5s)     40960 ms -     327670 ms (~40s - ~5m)
143  *  4    256      40960 ms (~40s)   327680 ms -    2621430 ms (~5m - ~43m)
144  *  5    320     327680 ms (~5m)   2621440 ms -   20971510 ms (~43m - ~5h)
145  *  6    384    2621440 ms (~43m) 20971520 ms -  167772150 ms (~5h - ~1d)
146  *  7    448   20971520 ms (~5h) 167772160 ms - 1342177270 ms (~1d - ~15d)
147  */
148
149 /* Clock divisor for the next level */
150 #define LVL_CLK_SHIFT   3
151 #define LVL_CLK_DIV     (1UL << LVL_CLK_SHIFT)
152 #define LVL_CLK_MASK    (LVL_CLK_DIV - 1)
153 #define LVL_SHIFT(n)    ((n) * LVL_CLK_SHIFT)
154 #define LVL_GRAN(n)     (1UL << LVL_SHIFT(n))
155
156 /*
157  * The time start value for each level to select the bucket at enqueue
158  * time.
159  */
160 #define LVL_START(n)    ((LVL_SIZE - 1) << (((n) - 1) * LVL_CLK_SHIFT))
161
162 /* Size of each clock level */
163 #define LVL_BITS        6
164 #define LVL_SIZE        (1UL << LVL_BITS)
165 #define LVL_MASK        (LVL_SIZE - 1)
166 #define LVL_OFFS(n)     ((n) * LVL_SIZE)
167
168 /* Level depth */
169 #if HZ > 100
170 # define LVL_DEPTH      9
171 # else
172 # define LVL_DEPTH      8
173 #endif
174
175 /* The cutoff (max. capacity of the wheel) */
176 #define WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF    (LVL_START(LVL_DEPTH))
177 #define WHEEL_TIMEOUT_MAX       (WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF - LVL_GRAN(LVL_DEPTH - 1))
178
179 /*
180  * The resulting wheel size. If NOHZ is configured we allocate two
181  * wheels so we have a separate storage for the deferrable timers.
182  */
183 #define WHEEL_SIZE      (LVL_SIZE * LVL_DEPTH)
184
185 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
186 # define NR_BASES       2
187 # define BASE_STD       0
188 # define BASE_DEF       1
189 #else
190 # define NR_BASES       1
191 # define BASE_STD       0
192 # define BASE_DEF       0
193 #endif
194
195 struct timer_base {
196         spinlock_t              lock;
197         struct timer_list       *running_timer;
198         unsigned long           clk;
199         unsigned long           next_expiry;
200         unsigned int            cpu;
201         bool                    migration_enabled;
202         bool                    nohz_active;
203         bool                    is_idle;
204         DECLARE_BITMAP(pending_map, WHEEL_SIZE);
205         struct hlist_head       vectors[WHEEL_SIZE];
206 } ____cacheline_aligned;
207
208 static DEFINE_PER_CPU(struct timer_base, timer_bases[NR_BASES]);
209
210 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON)
211 unsigned int sysctl_timer_migration = 1;
212
213 void timers_update_migration(bool update_nohz)
214 {
215         bool on = sysctl_timer_migration && tick_nohz_active;
216         unsigned int cpu;
217
218         /* Avoid the loop, if nothing to update */
219         if (this_cpu_read(timer_bases[BASE_STD].migration_enabled) == on)
220                 return;
221
222         for_each_possible_cpu(cpu) {
223                 per_cpu(timer_bases[BASE_STD].migration_enabled, cpu) = on;
224                 per_cpu(timer_bases[BASE_DEF].migration_enabled, cpu) = on;
225                 per_cpu(hrtimer_bases.migration_enabled, cpu) = on;
226                 if (!update_nohz)
227                         continue;
228                 per_cpu(timer_bases[BASE_STD].nohz_active, cpu) = true;
229                 per_cpu(timer_bases[BASE_DEF].nohz_active, cpu) = true;
230                 per_cpu(hrtimer_bases.nohz_active, cpu) = true;
231         }
232 }
233
234 int timer_migration_handler(struct ctl_table *table, int write,
235                             void __user *buffer, size_t *lenp,
236                             loff_t *ppos)
237 {
238         static DEFINE_MUTEX(mutex);
239         int ret;
240
241         mutex_lock(&mutex);
242         ret = proc_dointvec(table, write, buffer, lenp, ppos);
243         if (!ret && write)
244                 timers_update_migration(false);
245         mutex_unlock(&mutex);
246         return ret;
247 }
248 #endif
249
250 static unsigned long round_jiffies_common(unsigned long j, int cpu,
251                 bool force_up)
252 {
253         int rem;
254         unsigned long original = j;
255
256         /*
257          * We don't want all cpus firing their timers at once hitting the
258          * same lock or cachelines, so we skew each extra cpu with an extra
259          * 3 jiffies. This 3 jiffies came originally from the mm/ code which
260          * already did this.
261          * The skew is done by adding 3*cpunr, then round, then subtract this
262          * extra offset again.
263          */
264         j += cpu * 3;
265
266         rem = j % HZ;
267
268         /*
269          * If the target jiffie is just after a whole second (which can happen
270          * due to delays of the timer irq, long irq off times etc etc) then
271          * we should round down to the whole second, not up. Use 1/4th second
272          * as cutoff for this rounding as an extreme upper bound for this.
273          * But never round down if @force_up is set.
274          */
275         if (rem < HZ/4 && !force_up) /* round down */
276                 j = j - rem;
277         else /* round up */
278                 j = j - rem + HZ;
279
280         /* now that we have rounded, subtract the extra skew again */
281         j -= cpu * 3;
282
283         /*
284          * Make sure j is still in the future. Otherwise return the
285          * unmodified value.
286          */
287         return time_is_after_jiffies(j) ? j : original;
288 }
289
290 /**
291  * __round_jiffies - function to round jiffies to a full second
292  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
293  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
294  *
295  * __round_jiffies() rounds an absolute time in the future (in jiffies)
296  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
297  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
298  * they fire approximately every X seconds.
299  *
300  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
301  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
302  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
303  *
304  * The exact rounding is skewed for each processor to avoid all
305  * processors firing at the exact same time, which could lead
306  * to lock contention or spurious cache line bouncing.
307  *
308  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
309  */
310 unsigned long __round_jiffies(unsigned long j, int cpu)
311 {
312         return round_jiffies_common(j, cpu, false);
313 }
314 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies);
315
316 /**
317  * __round_jiffies_relative - function to round jiffies to a full second
318  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
319  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
320  *
321  * __round_jiffies_relative() rounds a time delta  in the future (in jiffies)
322  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
323  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
324  * they fire approximately every X seconds.
325  *
326  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
327  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
328  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
329  *
330  * The exact rounding is skewed for each processor to avoid all
331  * processors firing at the exact same time, which could lead
332  * to lock contention or spurious cache line bouncing.
333  *
334  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
335  */
336 unsigned long __round_jiffies_relative(unsigned long j, int cpu)
337 {
338         unsigned long j0 = jiffies;
339
340         /* Use j0 because jiffies might change while we run */
341         return round_jiffies_common(j + j0, cpu, false) - j0;
342 }
343 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_relative);
344
345 /**
346  * round_jiffies - function to round jiffies to a full second
347  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
348  *
349  * round_jiffies() rounds an absolute time in the future (in jiffies)
350  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
351  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
352  * they fire approximately every X seconds.
353  *
354  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
355  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
356  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
357  *
358  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
359  */
360 unsigned long round_jiffies(unsigned long j)
361 {
362         return round_jiffies_common(j, raw_smp_processor_id(), false);
363 }
364 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies);
365
366 /**
367  * round_jiffies_relative - function to round jiffies to a full second
368  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
369  *
370  * round_jiffies_relative() rounds a time delta  in the future (in jiffies)
371  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
372  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
373  * they fire approximately every X seconds.
374  *
375  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
376  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
377  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
378  *
379  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
380  */
381 unsigned long round_jiffies_relative(unsigned long j)
382 {
383         return __round_jiffies_relative(j, raw_smp_processor_id());
384 }
385 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_relative);
386
387 /**
388  * __round_jiffies_up - function to round jiffies up to a full second
389  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
390  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
391  *
392  * This is the same as __round_jiffies() except that it will never
393  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
394  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
395  * early.
396  */
397 unsigned long __round_jiffies_up(unsigned long j, int cpu)
398 {
399         return round_jiffies_common(j, cpu, true);
400 }
401 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_up);
402
403 /**
404  * __round_jiffies_up_relative - function to round jiffies up to a full second
405  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
406  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
407  *
408  * This is the same as __round_jiffies_relative() except that it will never
409  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
410  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
411  * early.
412  */
413 unsigned long __round_jiffies_up_relative(unsigned long j, int cpu)
414 {
415         unsigned long j0 = jiffies;
416
417         /* Use j0 because jiffies might change while we run */
418         return round_jiffies_common(j + j0, cpu, true) - j0;
419 }
420 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_up_relative);
421
422 /**
423  * round_jiffies_up - function to round jiffies up to a full second
424  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
425  *
426  * This is the same as round_jiffies() except that it will never
427  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
428  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
429  * early.
430  */
431 unsigned long round_jiffies_up(unsigned long j)
432 {
433         return round_jiffies_common(j, raw_smp_processor_id(), true);
434 }
435 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_up);
436
437 /**
438  * round_jiffies_up_relative - function to round jiffies up to a full second
439  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
440  *
441  * This is the same as round_jiffies_relative() except that it will never
442  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
443  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
444  * early.
445  */
446 unsigned long round_jiffies_up_relative(unsigned long j)
447 {
448         return __round_jiffies_up_relative(j, raw_smp_processor_id());
449 }
450 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_up_relative);
451
452
453 static inline unsigned int timer_get_idx(struct timer_list *timer)
454 {
455         return (timer->flags & TIMER_ARRAYMASK) >> TIMER_ARRAYSHIFT;
456 }
457
458 static inline void timer_set_idx(struct timer_list *timer, unsigned int idx)
459 {
460         timer->flags = (timer->flags & ~TIMER_ARRAYMASK) |
461                         idx << TIMER_ARRAYSHIFT;
462 }
463
464 /*
465  * Helper function to calculate the array index for a given expiry
466  * time.
467  */
468 static inline unsigned calc_index(unsigned expires, unsigned lvl)
469 {
470         expires = (expires + LVL_GRAN(lvl)) >> LVL_SHIFT(lvl);
471         return LVL_OFFS(lvl) + (expires & LVL_MASK);
472 }
473
474 static int calc_wheel_index(unsigned long expires, unsigned long clk)
475 {
476         unsigned long delta = expires - clk;
477         unsigned int idx;
478
479         if (delta < LVL_START(1)) {
480                 idx = calc_index(expires, 0);
481         } else if (delta < LVL_START(2)) {
482                 idx = calc_index(expires, 1);
483         } else if (delta < LVL_START(3)) {
484                 idx = calc_index(expires, 2);
485         } else if (delta < LVL_START(4)) {
486                 idx = calc_index(expires, 3);
487         } else if (delta < LVL_START(5)) {
488                 idx = calc_index(expires, 4);
489         } else if (delta < LVL_START(6)) {
490                 idx = calc_index(expires, 5);
491         } else if (delta < LVL_START(7)) {
492                 idx = calc_index(expires, 6);
493         } else if (LVL_DEPTH > 8 && delta < LVL_START(8)) {
494                 idx = calc_index(expires, 7);
495         } else if ((long) delta < 0) {
496                 idx = clk & LVL_MASK;
497         } else {
498                 /*
499                  * Force expire obscene large timeouts to expire at the
500                  * capacity limit of the wheel.
501                  */
502                 if (expires >= WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF)
503                         expires = WHEEL_TIMEOUT_MAX;
504
505                 idx = calc_index(expires, LVL_DEPTH - 1);
506         }
507         return idx;
508 }
509
510 /*
511  * Enqueue the timer into the hash bucket, mark it pending in
512  * the bitmap and store the index in the timer flags.
513  */
514 static void enqueue_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer,
515                           unsigned int idx)
516 {
517         hlist_add_head(&timer->entry, base->vectors + idx);
518         __set_bit(idx, base->pending_map);
519         timer_set_idx(timer, idx);
520 }
521
522 static void
523 __internal_add_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
524 {
525         unsigned int idx;
526
527         idx = calc_wheel_index(timer->expires, base->clk);
528         enqueue_timer(base, timer, idx);
529 }
530
531 static void
532 trigger_dyntick_cpu(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
533 {
534         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || !base->nohz_active)
535                 return;
536
537         /*
538          * TODO: This wants some optimizing similar to the code below, but we
539          * will do that when we switch from push to pull for deferrable timers.
540          */
541         if (timer->flags & TIMER_DEFERRABLE) {
542                 if (tick_nohz_full_cpu(base->cpu))
543                         wake_up_nohz_cpu(base->cpu);
544                 return;
545         }
546
547         /*
548          * We might have to IPI the remote CPU if the base is idle and the
549          * timer is not deferrable. If the other CPU is on the way to idle
550          * then it can't set base->is_idle as we hold the base lock:
551          */
552         if (!base->is_idle)
553                 return;
554
555         /* Check whether this is the new first expiring timer: */
556         if (time_after_eq(timer->expires, base->next_expiry))
557                 return;
558
559         /*
560          * Set the next expiry time and kick the CPU so it can reevaluate the
561          * wheel:
562          */
563         base->next_expiry = timer->expires;
564                 wake_up_nohz_cpu(base->cpu);
565 }
566
567 static void
568 internal_add_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
569 {
570         __internal_add_timer(base, timer);
571         trigger_dyntick_cpu(base, timer);
572 }
573
574 #ifdef CONFIG_TIMER_STATS
575 void __timer_stats_timer_set_start_info(struct timer_list *timer, void *addr)
576 {
577         if (timer->start_site)
578                 return;
579
580         timer->start_site = addr;
581         memcpy(timer->start_comm, current->comm, TASK_COMM_LEN);
582         timer->start_pid = current->pid;
583 }
584
585 static void timer_stats_account_timer(struct timer_list *timer)
586 {
587         void *site;
588
589         /*
590          * start_site can be concurrently reset by
591          * timer_stats_timer_clear_start_info()
592          */
593         site = READ_ONCE(timer->start_site);
594         if (likely(!site))
595                 return;
596
597         timer_stats_update_stats(timer, timer->start_pid, site,
598                                  timer->function, timer->start_comm,
599                                  timer->flags);
600 }
601
602 #else
603 static void timer_stats_account_timer(struct timer_list *timer) {}
604 #endif
605
606 #ifdef CONFIG_DEBUG_OBJECTS_TIMERS
607
608 static struct debug_obj_descr timer_debug_descr;
609
610 static void *timer_debug_hint(void *addr)
611 {
612         return ((struct timer_list *) addr)->function;
613 }
614
615 static bool timer_is_static_object(void *addr)
616 {
617         struct timer_list *timer = addr;
618
619         return (timer->entry.pprev == NULL &&
620                 timer->entry.next == TIMER_ENTRY_STATIC);
621 }
622
623 /*
624  * fixup_init is called when:
625  * - an active object is initialized
626  */
627 static bool timer_fixup_init(void *addr, enum debug_obj_state state)
628 {
629         struct timer_list *timer = addr;
630
631         switch (state) {
632         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
633                 del_timer_sync(timer);
634                 debug_object_init(timer, &timer_debug_descr);
635                 return true;
636         default:
637                 return false;
638         }
639 }
640
641 /* Stub timer callback for improperly used timers. */
642 static void stub_timer(unsigned long data)
643 {
644         WARN_ON(1);
645 }
646
647 /*
648  * fixup_activate is called when:
649  * - an active object is activated
650  * - an unknown non-static object is activated
651  */
652 static bool timer_fixup_activate(void *addr, enum debug_obj_state state)
653 {
654         struct timer_list *timer = addr;
655
656         switch (state) {
657         case ODEBUG_STATE_NOTAVAILABLE:
658                 setup_timer(timer, stub_timer, 0);
659                 return true;
660
661         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
662                 WARN_ON(1);
663
664         default:
665                 return false;
666         }
667 }
668
669 /*
670  * fixup_free is called when:
671  * - an active object is freed
672  */
673 static bool timer_fixup_free(void *addr, enum debug_obj_state state)
674 {
675         struct timer_list *timer = addr;
676
677         switch (state) {
678         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
679                 del_timer_sync(timer);
680                 debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
681                 return true;
682         default:
683                 return false;
684         }
685 }
686
687 /*
688  * fixup_assert_init is called when:
689  * - an untracked/uninit-ed object is found
690  */
691 static bool timer_fixup_assert_init(void *addr, enum debug_obj_state state)
692 {
693         struct timer_list *timer = addr;
694
695         switch (state) {
696         case ODEBUG_STATE_NOTAVAILABLE:
697                 setup_timer(timer, stub_timer, 0);
698                 return true;
699         default:
700                 return false;
701         }
702 }
703
704 static struct debug_obj_descr timer_debug_descr = {
705         .name                   = "timer_list",
706         .debug_hint             = timer_debug_hint,
707         .is_static_object       = timer_is_static_object,
708         .fixup_init             = timer_fixup_init,
709         .fixup_activate         = timer_fixup_activate,
710         .fixup_free             = timer_fixup_free,
711         .fixup_assert_init      = timer_fixup_assert_init,
712 };
713
714 static inline void debug_timer_init(struct timer_list *timer)
715 {
716         debug_object_init(timer, &timer_debug_descr);
717 }
718
719 static inline void debug_timer_activate(struct timer_list *timer)
720 {
721         debug_object_activate(timer, &timer_debug_descr);
722 }
723
724 static inline void debug_timer_deactivate(struct timer_list *timer)
725 {
726         debug_object_deactivate(timer, &timer_debug_descr);
727 }
728
729 static inline void debug_timer_free(struct timer_list *timer)
730 {
731         debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
732 }
733
734 static inline void debug_timer_assert_init(struct timer_list *timer)
735 {
736         debug_object_assert_init(timer, &timer_debug_descr);
737 }
738
739 static void do_init_timer(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
740                           const char *name, struct lock_class_key *key);
741
742 void init_timer_on_stack_key(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
743                              const char *name, struct lock_class_key *key)
744 {
745         debug_object_init_on_stack(timer, &timer_debug_descr);
746         do_init_timer(timer, flags, name, key);
747 }
748 EXPORT_SYMBOL_GPL(init_timer_on_stack_key);
749
750 void destroy_timer_on_stack(struct timer_list *timer)
751 {
752         debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
753 }
754 EXPORT_SYMBOL_GPL(destroy_timer_on_stack);
755
756 #else
757 static inline void debug_timer_init(struct timer_list *timer) { }
758 static inline void debug_timer_activate(struct timer_list *timer) { }
759 static inline void debug_timer_deactivate(struct timer_list *timer) { }
760 static inline void debug_timer_assert_init(struct timer_list *timer) { }
761 #endif
762
763 static inline void debug_init(struct timer_list *timer)
764 {
765         debug_timer_init(timer);
766         trace_timer_init(timer);
767 }
768
769 static inline void
770 debug_activate(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
771 {
772         debug_timer_activate(timer);
773         trace_timer_start(timer, expires, timer->flags);
774 }
775
776 static inline void debug_deactivate(struct timer_list *timer)
777 {
778         debug_timer_deactivate(timer);
779         trace_timer_cancel(timer);
780 }
781
782 static inline void debug_assert_init(struct timer_list *timer)
783 {
784         debug_timer_assert_init(timer);
785 }
786
787 static void do_init_timer(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
788                           const char *name, struct lock_class_key *key)
789 {
790         timer->entry.pprev = NULL;
791         timer->flags = flags | raw_smp_processor_id();
792 #ifdef CONFIG_TIMER_STATS
793         timer->start_site = NULL;
794         timer->start_pid = -1;
795         memset(timer->start_comm, 0, TASK_COMM_LEN);
796 #endif
797         lockdep_init_map(&timer->lockdep_map, name, key, 0);
798 }
799
800 /**
801  * init_timer_key - initialize a timer
802  * @timer: the timer to be initialized
803  * @flags: timer flags
804  * @name: name of the timer
805  * @key: lockdep class key of the fake lock used for tracking timer
806  *       sync lock dependencies
807  *
808  * init_timer_key() must be done to a timer prior calling *any* of the
809  * other timer functions.
810  */
811 void init_timer_key(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
812                     const char *name, struct lock_class_key *key)
813 {
814         debug_init(timer);
815         do_init_timer(timer, flags, name, key);
816 }
817 EXPORT_SYMBOL(init_timer_key);
818
819 static inline void detach_timer(struct timer_list *timer, bool clear_pending)
820 {
821         struct hlist_node *entry = &timer->entry;
822
823         debug_deactivate(timer);
824
825         __hlist_del(entry);
826         if (clear_pending)
827                 entry->pprev = NULL;
828         entry->next = LIST_POISON2;
829 }
830
831 static int detach_if_pending(struct timer_list *timer, struct timer_base *base,
832                              bool clear_pending)
833 {
834         unsigned idx = timer_get_idx(timer);
835
836         if (!timer_pending(timer))
837                 return 0;
838
839         if (hlist_is_singular_node(&timer->entry, base->vectors + idx))
840                 __clear_bit(idx, base->pending_map);
841
842         detach_timer(timer, clear_pending);
843         return 1;
844 }
845
846 static inline struct timer_base *get_timer_cpu_base(u32 tflags, u32 cpu)
847 {
848         struct timer_base *base = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD], cpu);
849
850         /*
851          * If the timer is deferrable and nohz is active then we need to use
852          * the deferrable base.
853          */
854         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && base->nohz_active &&
855             (tflags & TIMER_DEFERRABLE))
856                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF], cpu);
857         return base;
858 }
859
860 static inline struct timer_base *get_timer_this_cpu_base(u32 tflags)
861 {
862         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
863
864         /*
865          * If the timer is deferrable and nohz is active then we need to use
866          * the deferrable base.
867          */
868         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && base->nohz_active &&
869             (tflags & TIMER_DEFERRABLE))
870                 base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF]);
871         return base;
872 }
873
874 static inline struct timer_base *get_timer_base(u32 tflags)
875 {
876         return get_timer_cpu_base(tflags, tflags & TIMER_CPUMASK);
877 }
878
879 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
880 static inline struct timer_base *
881 __get_target_base(struct timer_base *base, unsigned tflags)
882 {
883 #ifdef CONFIG_SMP
884         if ((tflags & TIMER_PINNED) || !base->migration_enabled)
885                 return get_timer_this_cpu_base(tflags);
886         return get_timer_cpu_base(tflags, get_nohz_timer_target());
887 #else
888         return get_timer_this_cpu_base(tflags);
889 #endif
890 }
891
892 static inline void forward_timer_base(struct timer_base *base)
893 {
894         /*
895          * We only forward the base when it's idle and we have a delta between
896          * base clock and jiffies.
897          */
898         if (!base->is_idle || (long) (jiffies - base->clk) < 2)
899                 return;
900
901         /*
902          * If the next expiry value is > jiffies, then we fast forward to
903          * jiffies otherwise we forward to the next expiry value.
904          */
905         if (time_after(base->next_expiry, jiffies))
906                 base->clk = jiffies;
907         else
908                 base->clk = base->next_expiry;
909 }
910 #else
911 static inline struct timer_base *
912 __get_target_base(struct timer_base *base, unsigned tflags)
913 {
914         return get_timer_this_cpu_base(tflags);
915 }
916
917 static inline void forward_timer_base(struct timer_base *base) { }
918 #endif
919
920 static inline struct timer_base *
921 get_target_base(struct timer_base *base, unsigned tflags)
922 {
923         struct timer_base *target = __get_target_base(base, tflags);
924
925         forward_timer_base(target);
926         return target;
927 }
928
929 /*
930  * We are using hashed locking: Holding per_cpu(timer_bases[x]).lock means
931  * that all timers which are tied to this base are locked, and the base itself
932  * is locked too.
933  *
934  * So __run_timers/migrate_timers can safely modify all timers which could
935  * be found in the base->vectors array.
936  *
937  * When a timer is migrating then the TIMER_MIGRATING flag is set and we need
938  * to wait until the migration is done.
939  */
940 static struct timer_base *lock_timer_base(struct timer_list *timer,
941                                           unsigned long *flags)
942         __acquires(timer->base->lock)
943 {
944         for (;;) {
945                 struct timer_base *base;
946                 u32 tf;
947
948                 /*
949                  * We need to use READ_ONCE() here, otherwise the compiler
950                  * might re-read @tf between the check for TIMER_MIGRATING
951                  * and spin_lock().
952                  */
953                 tf = READ_ONCE(timer->flags);
954
955                 if (!(tf & TIMER_MIGRATING)) {
956                         base = get_timer_base(tf);
957                         spin_lock_irqsave(&base->lock, *flags);
958                         if (timer->flags == tf)
959                                 return base;
960                         spin_unlock_irqrestore(&base->lock, *flags);
961                 }
962                 cpu_relax();
963         }
964 }
965
966 static inline int
967 __mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires, bool pending_only)
968 {
969         struct timer_base *base, *new_base;
970         unsigned int idx = UINT_MAX;
971         unsigned long clk = 0, flags;
972         int ret = 0;
973
974         /*
975          * This is a common optimization triggered by the networking code - if
976          * the timer is re-modified to have the same timeout or ends up in the
977          * same array bucket then just return:
978          */
979         if (timer_pending(timer)) {
980                 if (timer->expires == expires)
981                         return 1;
982                 /*
983                  * Take the current timer_jiffies of base, but without holding
984                  * the lock!
985                  */
986                 base = get_timer_base(timer->flags);
987                 clk = base->clk;
988
989                 idx = calc_wheel_index(expires, clk);
990
991                 /*
992                  * Retrieve and compare the array index of the pending
993                  * timer. If it matches set the expiry to the new value so a
994                  * subsequent call will exit in the expires check above.
995                  */
996                 if (idx == timer_get_idx(timer)) {
997                         timer->expires = expires;
998                         return 1;
999                 }
1000         }
1001
1002         timer_stats_timer_set_start_info(timer);
1003         BUG_ON(!timer->function);
1004
1005         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1006
1007         ret = detach_if_pending(timer, base, false);
1008         if (!ret && pending_only)
1009                 goto out_unlock;
1010
1011         debug_activate(timer, expires);
1012
1013         new_base = get_target_base(base, timer->flags);
1014
1015         if (base != new_base) {
1016                 /*
1017                  * We are trying to schedule the timer on the new base.
1018                  * However we can't change timer's base while it is running,
1019                  * otherwise del_timer_sync() can't detect that the timer's
1020                  * handler yet has not finished. This also guarantees that the
1021                  * timer is serialized wrt itself.
1022                  */
1023                 if (likely(base->running_timer != timer)) {
1024                         /* See the comment in lock_timer_base() */
1025                         timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
1026
1027                         spin_unlock(&base->lock);
1028                         base = new_base;
1029                         spin_lock(&base->lock);
1030                         WRITE_ONCE(timer->flags,
1031                                    (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | base->cpu);
1032                 }
1033         }
1034
1035         timer->expires = expires;
1036         /*
1037          * If 'idx' was calculated above and the base time did not advance
1038          * between calculating 'idx' and taking the lock, only enqueue_timer()
1039          * and trigger_dyntick_cpu() is required. Otherwise we need to
1040          * (re)calculate the wheel index via internal_add_timer().
1041          */
1042         if (idx != UINT_MAX && clk == base->clk) {
1043                 enqueue_timer(base, timer, idx);
1044                 trigger_dyntick_cpu(base, timer);
1045         } else {
1046                 internal_add_timer(base, timer);
1047         }
1048
1049 out_unlock:
1050         spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1051
1052         return ret;
1053 }
1054
1055 /**
1056  * mod_timer_pending - modify a pending timer's timeout
1057  * @timer: the pending timer to be modified
1058  * @expires: new timeout in jiffies
1059  *
1060  * mod_timer_pending() is the same for pending timers as mod_timer(),
1061  * but will not re-activate and modify already deleted timers.
1062  *
1063  * It is useful for unserialized use of timers.
1064  */
1065 int mod_timer_pending(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1066 {
1067         return __mod_timer(timer, expires, true);
1068 }
1069 EXPORT_SYMBOL(mod_timer_pending);
1070
1071 /**
1072  * mod_timer - modify a timer's timeout
1073  * @timer: the timer to be modified
1074  * @expires: new timeout in jiffies
1075  *
1076  * mod_timer() is a more efficient way to update the expire field of an
1077  * active timer (if the timer is inactive it will be activated)
1078  *
1079  * mod_timer(timer, expires) is equivalent to:
1080  *
1081  *     del_timer(timer); timer->expires = expires; add_timer(timer);
1082  *
1083  * Note that if there are multiple unserialized concurrent users of the
1084  * same timer, then mod_timer() is the only safe way to modify the timeout,
1085  * since add_timer() cannot modify an already running timer.
1086  *
1087  * The function returns whether it has modified a pending timer or not.
1088  * (ie. mod_timer() of an inactive timer returns 0, mod_timer() of an
1089  * active timer returns 1.)
1090  */
1091 int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1092 {
1093         return __mod_timer(timer, expires, false);
1094 }
1095 EXPORT_SYMBOL(mod_timer);
1096
1097 /**
1098  * add_timer - start a timer
1099  * @timer: the timer to be added
1100  *
1101  * The kernel will do a ->function(->data) callback from the
1102  * timer interrupt at the ->expires point in the future. The
1103  * current time is 'jiffies'.
1104  *
1105  * The timer's ->expires, ->function (and if the handler uses it, ->data)
1106  * fields must be set prior calling this function.
1107  *
1108  * Timers with an ->expires field in the past will be executed in the next
1109  * timer tick.
1110  */
1111 void add_timer(struct timer_list *timer)
1112 {
1113         BUG_ON(timer_pending(timer));
1114         mod_timer(timer, timer->expires);
1115 }
1116 EXPORT_SYMBOL(add_timer);
1117
1118 /**
1119  * add_timer_on - start a timer on a particular CPU
1120  * @timer: the timer to be added
1121  * @cpu: the CPU to start it on
1122  *
1123  * This is not very scalable on SMP. Double adds are not possible.
1124  */
1125 void add_timer_on(struct timer_list *timer, int cpu)
1126 {
1127         struct timer_base *new_base, *base;
1128         unsigned long flags;
1129
1130         timer_stats_timer_set_start_info(timer);
1131         BUG_ON(timer_pending(timer) || !timer->function);
1132
1133         new_base = get_timer_cpu_base(timer->flags, cpu);
1134
1135         /*
1136          * If @timer was on a different CPU, it should be migrated with the
1137          * old base locked to prevent other operations proceeding with the
1138          * wrong base locked.  See lock_timer_base().
1139          */
1140         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1141         if (base != new_base) {
1142                 timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
1143
1144                 spin_unlock(&base->lock);
1145                 base = new_base;
1146                 spin_lock(&base->lock);
1147                 WRITE_ONCE(timer->flags,
1148                            (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu);
1149         }
1150
1151         debug_activate(timer, timer->expires);
1152         internal_add_timer(base, timer);
1153         spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1154 }
1155 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_timer_on);
1156
1157 /**
1158  * del_timer - deactive a timer.
1159  * @timer: the timer to be deactivated
1160  *
1161  * del_timer() deactivates a timer - this works on both active and inactive
1162  * timers.
1163  *
1164  * The function returns whether it has deactivated a pending timer or not.
1165  * (ie. del_timer() of an inactive timer returns 0, del_timer() of an
1166  * active timer returns 1.)
1167  */
1168 int del_timer(struct timer_list *timer)
1169 {
1170         struct timer_base *base;
1171         unsigned long flags;
1172         int ret = 0;
1173
1174         debug_assert_init(timer);
1175
1176         timer_stats_timer_clear_start_info(timer);
1177         if (timer_pending(timer)) {
1178                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
1179                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1180                 spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1181         }
1182
1183         return ret;
1184 }
1185 EXPORT_SYMBOL(del_timer);
1186
1187 /**
1188  * try_to_del_timer_sync - Try to deactivate a timer
1189  * @timer: timer do del
1190  *
1191  * This function tries to deactivate a timer. Upon successful (ret >= 0)
1192  * exit the timer is not queued and the handler is not running on any CPU.
1193  */
1194 int try_to_del_timer_sync(struct timer_list *timer)
1195 {
1196         struct timer_base *base;
1197         unsigned long flags;
1198         int ret = -1;
1199
1200         debug_assert_init(timer);
1201
1202         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1203
1204         if (base->running_timer != timer) {
1205                 timer_stats_timer_clear_start_info(timer);
1206                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1207         }
1208         spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1209
1210         return ret;
1211 }
1212 EXPORT_SYMBOL(try_to_del_timer_sync);
1213
1214 #ifdef CONFIG_SMP
1215 /**
1216  * del_timer_sync - deactivate a timer and wait for the handler to finish.
1217  * @timer: the timer to be deactivated
1218  *
1219  * This function only differs from del_timer() on SMP: besides deactivating
1220  * the timer it also makes sure the handler has finished executing on other
1221  * CPUs.
1222  *
1223  * Synchronization rules: Callers must prevent restarting of the timer,
1224  * otherwise this function is meaningless. It must not be called from
1225  * interrupt contexts unless the timer is an irqsafe one. The caller must
1226  * not hold locks which would prevent completion of the timer's
1227  * handler. The timer's handler must not call add_timer_on(). Upon exit the
1228  * timer is not queued and the handler is not running on any CPU.
1229  *
1230  * Note: For !irqsafe timers, you must not hold locks that are held in
1231  *   interrupt context while calling this function. Even if the lock has
1232  *   nothing to do with the timer in question.  Here's why:
1233  *
1234  *    CPU0                             CPU1
1235  *    ----                             ----
1236  *                                   <SOFTIRQ>
1237  *                                   call_timer_fn();
1238  *                                     base->running_timer = mytimer;
1239  *  spin_lock_irq(somelock);
1240  *                                     <IRQ>
1241  *                                        spin_lock(somelock);
1242  *  del_timer_sync(mytimer);
1243  *   while (base->running_timer == mytimer);
1244  *
1245  * Now del_timer_sync() will never return and never release somelock.
1246  * The interrupt on the other CPU is waiting to grab somelock but
1247  * it has interrupted the softirq that CPU0 is waiting to finish.
1248  *
1249  * The function returns whether it has deactivated a pending timer or not.
1250  */
1251 int del_timer_sync(struct timer_list *timer)
1252 {
1253 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1254         unsigned long flags;
1255
1256         /*
1257          * If lockdep gives a backtrace here, please reference
1258          * the synchronization rules above.
1259          */
1260         local_irq_save(flags);
1261         lock_map_acquire(&timer->lockdep_map);
1262         lock_map_release(&timer->lockdep_map);
1263         local_irq_restore(flags);
1264 #endif
1265         /*
1266          * don't use it in hardirq context, because it
1267          * could lead to deadlock.
1268          */
1269         WARN_ON(in_irq() && !(timer->flags & TIMER_IRQSAFE));
1270         for (;;) {
1271                 int ret = try_to_del_timer_sync(timer);
1272                 if (ret >= 0)
1273                         return ret;
1274                 cpu_relax();
1275         }
1276 }
1277 EXPORT_SYMBOL(del_timer_sync);
1278 #endif
1279
1280 static void call_timer_fn(struct timer_list *timer, void (*fn)(unsigned long),
1281                           unsigned long data)
1282 {
1283         int count = preempt_count();
1284
1285 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1286         /*
1287          * It is permissible to free the timer from inside the
1288          * function that is called from it, this we need to take into
1289          * account for lockdep too. To avoid bogus "held lock freed"
1290          * warnings as well as problems when looking into
1291          * timer->lockdep_map, make a copy and use that here.
1292          */
1293         struct lockdep_map lockdep_map;
1294
1295         lockdep_copy_map(&lockdep_map, &timer->lockdep_map);
1296 #endif
1297         /*
1298          * Couple the lock chain with the lock chain at
1299          * del_timer_sync() by acquiring the lock_map around the fn()
1300          * call here and in del_timer_sync().
1301          */
1302         lock_map_acquire(&lockdep_map);
1303
1304         trace_timer_expire_entry(timer);
1305         fn(data);
1306         trace_timer_expire_exit(timer);
1307
1308         lock_map_release(&lockdep_map);
1309
1310         if (count != preempt_count()) {
1311                 WARN_ONCE(1, "timer: %pF preempt leak: %08x -> %08x\n",
1312                           fn, count, preempt_count());
1313                 /*
1314                  * Restore the preempt count. That gives us a decent
1315                  * chance to survive and extract information. If the
1316                  * callback kept a lock held, bad luck, but not worse
1317                  * than the BUG() we had.
1318                  */
1319                 preempt_count_set(count);
1320         }
1321 }
1322
1323 static void expire_timers(struct timer_base *base, struct hlist_head *head)
1324 {
1325         while (!hlist_empty(head)) {
1326                 struct timer_list *timer;
1327                 void (*fn)(unsigned long);
1328                 unsigned long data;
1329
1330                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
1331                 timer_stats_account_timer(timer);
1332
1333                 base->running_timer = timer;
1334                 detach_timer(timer, true);
1335
1336                 fn = timer->function;
1337                 data = timer->data;
1338
1339                 if (timer->flags & TIMER_IRQSAFE) {
1340                         spin_unlock(&base->lock);
1341                         call_timer_fn(timer, fn, data);
1342                         spin_lock(&base->lock);
1343                 } else {
1344                         spin_unlock_irq(&base->lock);
1345                         call_timer_fn(timer, fn, data);
1346                         spin_lock_irq(&base->lock);
1347                 }
1348         }
1349 }
1350
1351 static int __collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1352                                     struct hlist_head *heads)
1353 {
1354         unsigned long clk = base->clk;
1355         struct hlist_head *vec;
1356         int i, levels = 0;
1357         unsigned int idx;
1358
1359         for (i = 0; i < LVL_DEPTH; i++) {
1360                 idx = (clk & LVL_MASK) + i * LVL_SIZE;
1361
1362                 if (__test_and_clear_bit(idx, base->pending_map)) {
1363                         vec = base->vectors + idx;
1364                         hlist_move_list(vec, heads++);
1365                         levels++;
1366                 }
1367                 /* Is it time to look at the next level? */
1368                 if (clk & LVL_CLK_MASK)
1369                         break;
1370                 /* Shift clock for the next level granularity */
1371                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1372         }
1373         return levels;
1374 }
1375
1376 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1377 /*
1378  * Find the next pending bucket of a level. Search from level start (@offset)
1379  * + @clk upwards and if nothing there, search from start of the level
1380  * (@offset) up to @offset + clk.
1381  */
1382 static int next_pending_bucket(struct timer_base *base, unsigned offset,
1383                                unsigned clk)
1384 {
1385         unsigned pos, start = offset + clk;
1386         unsigned end = offset + LVL_SIZE;
1387
1388         pos = find_next_bit(base->pending_map, end, start);
1389         if (pos < end)
1390                 return pos - start;
1391
1392         pos = find_next_bit(base->pending_map, start, offset);
1393         return pos < start ? pos + LVL_SIZE - start : -1;
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Search the first expiring timer in the various clock levels. Caller must
1398  * hold base->lock.
1399  */
1400 static unsigned long __next_timer_interrupt(struct timer_base *base)
1401 {
1402         unsigned long clk, next, adj;
1403         unsigned lvl, offset = 0;
1404
1405         next = base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
1406         clk = base->clk;
1407         for (lvl = 0; lvl < LVL_DEPTH; lvl++, offset += LVL_SIZE) {
1408                 int pos = next_pending_bucket(base, offset, clk & LVL_MASK);
1409
1410                 if (pos >= 0) {
1411                         unsigned long tmp = clk + (unsigned long) pos;
1412
1413                         tmp <<= LVL_SHIFT(lvl);
1414                         if (time_before(tmp, next))
1415                                 next = tmp;
1416                 }
1417                 /*
1418                  * Clock for the next level. If the current level clock lower
1419                  * bits are zero, we look at the next level as is. If not we
1420                  * need to advance it by one because that's going to be the
1421                  * next expiring bucket in that level. base->clk is the next
1422                  * expiring jiffie. So in case of:
1423                  *
1424                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1425                  *  0    0    0    0    0    0
1426                  *
1427                  * we have to look at all levels @index 0. With
1428                  *
1429                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1430                  *  0    0    0    0    0    2
1431                  *
1432                  * LVL0 has the next expiring bucket @index 2. The upper
1433                  * levels have the next expiring bucket @index 1.
1434                  *
1435                  * In case that the propagation wraps the next level the same
1436                  * rules apply:
1437                  *
1438                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1439                  *  0    0    0    0    F    2
1440                  *
1441                  * So after looking at LVL0 we get:
1442                  *
1443                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1
1444                  *  0    0    0    1    0
1445                  *
1446                  * So no propagation from LVL1 to LVL2 because that happened
1447                  * with the add already, but then we need to propagate further
1448                  * from LVL2 to LVL3.
1449                  *
1450                  * So the simple check whether the lower bits of the current
1451                  * level are 0 or not is sufficient for all cases.
1452                  */
1453                 adj = clk & LVL_CLK_MASK ? 1 : 0;
1454                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1455                 clk += adj;
1456         }
1457         return next;
1458 }
1459
1460 /*
1461  * Check, if the next hrtimer event is before the next timer wheel
1462  * event:
1463  */
1464 static u64 cmp_next_hrtimer_event(u64 basem, u64 expires)
1465 {
1466         u64 nextevt = hrtimer_get_next_event();
1467
1468         /*
1469          * If high resolution timers are enabled
1470          * hrtimer_get_next_event() returns KTIME_MAX.
1471          */
1472         if (expires <= nextevt)
1473                 return expires;
1474
1475         /*
1476          * If the next timer is already expired, return the tick base
1477          * time so the tick is fired immediately.
1478          */
1479         if (nextevt <= basem)
1480                 return basem;
1481
1482         /*
1483          * Round up to the next jiffie. High resolution timers are
1484          * off, so the hrtimers are expired in the tick and we need to
1485          * make sure that this tick really expires the timer to avoid
1486          * a ping pong of the nohz stop code.
1487          *
1488          * Use DIV_ROUND_UP_ULL to prevent gcc calling __divdi3
1489          */
1490         return DIV_ROUND_UP_ULL(nextevt, TICK_NSEC) * TICK_NSEC;
1491 }
1492
1493 /**
1494  * get_next_timer_interrupt - return the time (clock mono) of the next timer
1495  * @basej:      base time jiffies
1496  * @basem:      base time clock monotonic
1497  *
1498  * Returns the tick aligned clock monotonic time of the next pending
1499  * timer or KTIME_MAX if no timer is pending.
1500  */
1501 u64 get_next_timer_interrupt(unsigned long basej, u64 basem)
1502 {
1503         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1504         u64 expires = KTIME_MAX;
1505         unsigned long nextevt;
1506         bool is_max_delta;
1507
1508         /*
1509          * Pretend that there is no timer pending if the cpu is offline.
1510          * Possible pending timers will be migrated later to an active cpu.
1511          */
1512         if (cpu_is_offline(smp_processor_id()))
1513                 return expires;
1514
1515         spin_lock(&base->lock);
1516         nextevt = __next_timer_interrupt(base);
1517         is_max_delta = (nextevt == base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA);
1518         base->next_expiry = nextevt;
1519         /*
1520          * We have a fresh next event. Check whether we can forward the base:
1521          */
1522         if (time_after(nextevt, jiffies))
1523                 base->clk = jiffies;
1524         else if (time_after(nextevt, base->clk))
1525                 base->clk = nextevt;
1526
1527         if (time_before_eq(nextevt, basej)) {
1528                 expires = basem;
1529                 base->is_idle = false;
1530         } else {
1531                 if (!is_max_delta)
1532                         expires = basem + (nextevt - basej) * TICK_NSEC;
1533                 /*
1534                  * If we expect to sleep more than a tick, mark the base idle:
1535                  */
1536                 if ((expires - basem) > TICK_NSEC)
1537                         base->is_idle = true;
1538         }
1539         spin_unlock(&base->lock);
1540
1541         return cmp_next_hrtimer_event(basem, expires);
1542 }
1543
1544 /**
1545  * timer_clear_idle - Clear the idle state of the timer base
1546  *
1547  * Called with interrupts disabled
1548  */
1549 void timer_clear_idle(void)
1550 {
1551         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1552
1553         /*
1554          * We do this unlocked. The worst outcome is a remote enqueue sending
1555          * a pointless IPI, but taking the lock would just make the window for
1556          * sending the IPI a few instructions smaller for the cost of taking
1557          * the lock in the exit from idle path.
1558          */
1559         base->is_idle = false;
1560 }
1561
1562 static int collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1563                                   struct hlist_head *heads)
1564 {
1565         /*
1566          * NOHZ optimization. After a long idle sleep we need to forward the
1567          * base to current jiffies. Avoid a loop by searching the bitfield for
1568          * the next expiring timer.
1569          */
1570         if ((long)(jiffies - base->clk) > 2) {
1571                 unsigned long next = __next_timer_interrupt(base);
1572
1573                 /*
1574                  * If the next timer is ahead of time forward to current
1575                  * jiffies, otherwise forward to the next expiry time:
1576                  */
1577                 if (time_after(next, jiffies)) {
1578                         /* The call site will increment clock! */
1579                         base->clk = jiffies - 1;
1580                         return 0;
1581                 }
1582                 base->clk = next;
1583         }
1584         return __collect_expired_timers(base, heads);
1585 }
1586 #else
1587 static inline int collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1588                                          struct hlist_head *heads)
1589 {
1590         return __collect_expired_timers(base, heads);
1591 }
1592 #endif
1593
1594 /*
1595  * Called from the timer interrupt handler to charge one tick to the current
1596  * process.  user_tick is 1 if the tick is user time, 0 for system.
1597  */
1598 void update_process_times(int user_tick)
1599 {
1600         struct task_struct *p = current;
1601
1602         /* Note: this timer irq context must be accounted for as well. */
1603         account_process_tick(p, user_tick);
1604         run_local_timers();
1605         rcu_check_callbacks(user_tick);
1606 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
1607         if (in_irq())
1608                 irq_work_tick();
1609 #endif
1610         scheduler_tick();
1611         run_posix_cpu_timers(p);
1612 }
1613
1614 /**
1615  * __run_timers - run all expired timers (if any) on this CPU.
1616  * @base: the timer vector to be processed.
1617  */
1618 static inline void __run_timers(struct timer_base *base)
1619 {
1620         struct hlist_head heads[LVL_DEPTH];
1621         int levels;
1622
1623         if (!time_after_eq(jiffies, base->clk))
1624                 return;
1625
1626         spin_lock_irq(&base->lock);
1627
1628         while (time_after_eq(jiffies, base->clk)) {
1629
1630                 levels = collect_expired_timers(base, heads);
1631                 base->clk++;
1632
1633                 while (levels--)
1634                         expire_timers(base, heads + levels);
1635         }
1636         base->running_timer = NULL;
1637         spin_unlock_irq(&base->lock);
1638 }
1639
1640 /*
1641  * This function runs timers and the timer-tq in bottom half context.
1642  */
1643 static __latent_entropy void run_timer_softirq(struct softirq_action *h)
1644 {
1645         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1646
1647         __run_timers(base);
1648         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && base->nohz_active)
1649                 __run_timers(this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF]));
1650 }
1651
1652 /*
1653  * Called by the local, per-CPU timer interrupt on SMP.
1654  */
1655 void run_local_timers(void)
1656 {
1657         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1658
1659         hrtimer_run_queues();
1660         /* Raise the softirq only if required. */
1661         if (time_before(jiffies, base->clk)) {
1662                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || !base->nohz_active)
1663                         return;
1664                 /* CPU is awake, so check the deferrable base. */
1665                 base++;
1666                 if (time_before(jiffies, base->clk))
1667                         return;
1668         }
1669         raise_softirq(TIMER_SOFTIRQ);
1670 }
1671
1672 #ifdef __ARCH_WANT_SYS_ALARM
1673
1674 /*
1675  * For backwards compatibility?  This can be done in libc so Alpha
1676  * and all newer ports shouldn't need it.
1677  */
1678 SYSCALL_DEFINE1(alarm, unsigned int, seconds)
1679 {
1680         return alarm_setitimer(seconds);
1681 }
1682
1683 #endif
1684
1685 static void process_timeout(unsigned long __data)
1686 {
1687         wake_up_process((struct task_struct *)__data);
1688 }
1689
1690 /**
1691  * schedule_timeout - sleep until timeout
1692  * @timeout: timeout value in jiffies
1693  *
1694  * Make the current task sleep until @timeout jiffies have
1695  * elapsed. The routine will return immediately unless
1696  * the current task state has been set (see set_current_state()).
1697  *
1698  * You can set the task state as follows -
1699  *
1700  * %TASK_UNINTERRUPTIBLE - at least @timeout jiffies are guaranteed to
1701  * pass before the routine returns. The routine will return 0
1702  *
1703  * %TASK_INTERRUPTIBLE - the routine may return early if a signal is
1704  * delivered to the current task. In this case the remaining time
1705  * in jiffies will be returned, or 0 if the timer expired in time
1706  *
1707  * The current task state is guaranteed to be TASK_RUNNING when this
1708  * routine returns.
1709  *
1710  * Specifying a @timeout value of %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT will schedule
1711  * the CPU away without a bound on the timeout. In this case the return
1712  * value will be %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT.
1713  *
1714  * In all cases the return value is guaranteed to be non-negative.
1715  */
1716 signed long __sched schedule_timeout(signed long timeout)
1717 {
1718         struct timer_list timer;
1719         unsigned long expire;
1720
1721         switch (timeout)
1722         {
1723         case MAX_SCHEDULE_TIMEOUT:
1724                 /*
1725                  * These two special cases are useful to be comfortable
1726                  * in the caller. Nothing more. We could take
1727                  * MAX_SCHEDULE_TIMEOUT from one of the negative value
1728                  * but I' d like to return a valid offset (>=0) to allow
1729                  * the caller to do everything it want with the retval.
1730                  */
1731                 schedule();
1732                 goto out;
1733         default:
1734                 /*
1735                  * Another bit of PARANOID. Note that the retval will be
1736                  * 0 since no piece of kernel is supposed to do a check
1737                  * for a negative retval of schedule_timeout() (since it
1738                  * should never happens anyway). You just have the printk()
1739                  * that will tell you if something is gone wrong and where.
1740                  */
1741                 if (timeout < 0) {
1742                         printk(KERN_ERR "schedule_timeout: wrong timeout "
1743                                 "value %lx\n", timeout);
1744                         dump_stack();
1745                         current->state = TASK_RUNNING;
1746                         goto out;
1747                 }
1748         }
1749
1750         expire = timeout + jiffies;
1751
1752         setup_timer_on_stack(&timer, process_timeout, (unsigned long)current);
1753         __mod_timer(&timer, expire, false);
1754         schedule();
1755         del_singleshot_timer_sync(&timer);
1756
1757         /* Remove the timer from the object tracker */
1758         destroy_timer_on_stack(&timer);
1759
1760         timeout = expire - jiffies;
1761
1762  out:
1763         return timeout < 0 ? 0 : timeout;
1764 }
1765 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout);
1766
1767 /*
1768  * We can use __set_current_state() here because schedule_timeout() calls
1769  * schedule() unconditionally.
1770  */
1771 signed long __sched schedule_timeout_interruptible(signed long timeout)
1772 {
1773         __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1774         return schedule_timeout(timeout);
1775 }
1776 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_interruptible);
1777
1778 signed long __sched schedule_timeout_killable(signed long timeout)
1779 {
1780         __set_current_state(TASK_KILLABLE);
1781         return schedule_timeout(timeout);
1782 }
1783 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_killable);
1784
1785 signed long __sched schedule_timeout_uninterruptible(signed long timeout)
1786 {
1787         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1788         return schedule_timeout(timeout);
1789 }
1790 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_uninterruptible);
1791
1792 /*
1793  * Like schedule_timeout_uninterruptible(), except this task will not contribute
1794  * to load average.
1795  */
1796 signed long __sched schedule_timeout_idle(signed long timeout)
1797 {
1798         __set_current_state(TASK_IDLE);
1799         return schedule_timeout(timeout);
1800 }
1801 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_idle);
1802
1803 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1804 static void migrate_timer_list(struct timer_base *new_base, struct hlist_head *head)
1805 {
1806         struct timer_list *timer;
1807         int cpu = new_base->cpu;
1808
1809         while (!hlist_empty(head)) {
1810                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
1811                 detach_timer(timer, false);
1812                 timer->flags = (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu;
1813                 internal_add_timer(new_base, timer);
1814         }
1815 }
1816
1817 int timers_dead_cpu(unsigned int cpu)
1818 {
1819         struct timer_base *old_base;
1820         struct timer_base *new_base;
1821         int b, i;
1822
1823         BUG_ON(cpu_online(cpu));
1824
1825         for (b = 0; b < NR_BASES; b++) {
1826                 old_base = per_cpu_ptr(&timer_bases[b], cpu);
1827                 new_base = get_cpu_ptr(&timer_bases[b]);
1828                 /*
1829                  * The caller is globally serialized and nobody else
1830                  * takes two locks at once, deadlock is not possible.
1831                  */
1832                 spin_lock_irq(&new_base->lock);
1833                 spin_lock_nested(&old_base->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1834
1835                 BUG_ON(old_base->running_timer);
1836
1837                 for (i = 0; i < WHEEL_SIZE; i++)
1838                         migrate_timer_list(new_base, old_base->vectors + i);
1839
1840                 spin_unlock(&old_base->lock);
1841                 spin_unlock_irq(&new_base->lock);
1842                 put_cpu_ptr(&timer_bases);
1843         }
1844         return 0;
1845 }
1846
1847 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1848
1849 static void __init init_timer_cpu(int cpu)
1850 {
1851         struct timer_base *base;
1852         int i;
1853
1854         for (i = 0; i < NR_BASES; i++) {
1855                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[i], cpu);
1856                 base->cpu = cpu;
1857                 spin_lock_init(&base->lock);
1858                 base->clk = jiffies;
1859         }
1860 }
1861
1862 static void __init init_timer_cpus(void)
1863 {
1864         int cpu;
1865
1866         for_each_possible_cpu(cpu)
1867                 init_timer_cpu(cpu);
1868 }
1869
1870 void __init init_timers(void)
1871 {
1872         init_timer_cpus();
1873         init_timer_stats();
1874         open_softirq(TIMER_SOFTIRQ, run_timer_softirq);
1875 }
1876
1877 /**
1878  * msleep - sleep safely even with waitqueue interruptions
1879  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
1880  */
1881 void msleep(unsigned int msecs)
1882 {
1883         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
1884
1885         while (timeout)
1886                 timeout = schedule_timeout_uninterruptible(timeout);
1887 }
1888
1889 EXPORT_SYMBOL(msleep);
1890
1891 /**
1892  * msleep_interruptible - sleep waiting for signals
1893  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
1894  */
1895 unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs)
1896 {
1897         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
1898
1899         while (timeout && !signal_pending(current))
1900                 timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1901         return jiffies_to_msecs(timeout);
1902 }
1903
1904 EXPORT_SYMBOL(msleep_interruptible);
1905
1906 static void __sched do_usleep_range(unsigned long min, unsigned long max)
1907 {
1908         ktime_t kmin;
1909         u64 delta;
1910
1911         kmin = ktime_set(0, min * NSEC_PER_USEC);
1912         delta = (u64)(max - min) * NSEC_PER_USEC;
1913         schedule_hrtimeout_range(&kmin, delta, HRTIMER_MODE_REL);
1914 }
1915
1916 /**
1917  * usleep_range - Sleep for an approximate time
1918  * @min: Minimum time in usecs to sleep
1919  * @max: Maximum time in usecs to sleep
1920  *
1921  * In non-atomic context where the exact wakeup time is flexible, use
1922  * usleep_range() instead of udelay().  The sleep improves responsiveness
1923  * by avoiding the CPU-hogging busy-wait of udelay(), and the range reduces
1924  * power usage by allowing hrtimers to take advantage of an already-
1925  * scheduled interrupt instead of scheduling a new one just for this sleep.
1926  */
1927 void __sched usleep_range(unsigned long min, unsigned long max)
1928 {
1929         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1930         do_usleep_range(min, max);
1931 }
1932 EXPORT_SYMBOL(usleep_range);