40c2d8396bb9d2c2ab6f6f4d10f97a756a29a619
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / time / posix-cpu-timers.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Implement CPU time clocks for the POSIX clock interface.
4  */
5
6 #include <linux/sched/signal.h>
7 #include <linux/sched/cputime.h>
8 #include <linux/posix-timers.h>
9 #include <linux/errno.h>
10 #include <linux/math64.h>
11 #include <linux/uaccess.h>
12 #include <linux/kernel_stat.h>
13 #include <trace/events/timer.h>
14 #include <linux/tick.h>
15 #include <linux/workqueue.h>
16 #include <linux/compat.h>
17 #include <linux/sched/deadline.h>
18
19 #include "posix-timers.h"
20
21 static void posix_cpu_timer_rearm(struct k_itimer *timer);
22
23 void posix_cputimers_group_init(struct posix_cputimers *pct, u64 cpu_limit)
24 {
25         posix_cputimers_init(pct);
26         if (cpu_limit != RLIM_INFINITY) {
27                 pct->bases[CPUCLOCK_PROF].nextevt = cpu_limit * NSEC_PER_SEC;
28                 pct->timers_active = true;
29         }
30 }
31
32 /*
33  * Called after updating RLIMIT_CPU to run cpu timer and update
34  * tsk->signal->posix_cputimers.bases[clock].nextevt expiration cache if
35  * necessary. Needs siglock protection since other code may update the
36  * expiration cache as well.
37  */
38 void update_rlimit_cpu(struct task_struct *task, unsigned long rlim_new)
39 {
40         u64 nsecs = rlim_new * NSEC_PER_SEC;
41
42         spin_lock_irq(&task->sighand->siglock);
43         set_process_cpu_timer(task, CPUCLOCK_PROF, &nsecs, NULL);
44         spin_unlock_irq(&task->sighand->siglock);
45 }
46
47 /*
48  * Functions for validating access to tasks.
49  */
50 static struct task_struct *lookup_task(const pid_t pid, bool thread,
51                                        bool gettime)
52 {
53         struct task_struct *p;
54
55         /*
56          * If the encoded PID is 0, then the timer is targeted at current
57          * or the process to which current belongs.
58          */
59         if (!pid)
60                 return thread ? current : current->group_leader;
61
62         p = find_task_by_vpid(pid);
63         if (!p)
64                 return p;
65
66         if (thread)
67                 return same_thread_group(p, current) ? p : NULL;
68
69         if (gettime) {
70                 /*
71                  * For clock_gettime(PROCESS) the task does not need to be
72                  * the actual group leader. tsk->sighand gives
73                  * access to the group's clock.
74                  *
75                  * Timers need the group leader because they take a
76                  * reference on it and store the task pointer until the
77                  * timer is destroyed.
78                  */
79                 return (p == current || thread_group_leader(p)) ? p : NULL;
80         }
81
82         /*
83          * For processes require that p is group leader.
84          */
85         return has_group_leader_pid(p) ? p : NULL;
86 }
87
88 static struct task_struct *__get_task_for_clock(const clockid_t clock,
89                                                 bool getref, bool gettime)
90 {
91         const bool thread = !!CPUCLOCK_PERTHREAD(clock);
92         const pid_t pid = CPUCLOCK_PID(clock);
93         struct task_struct *p;
94
95         if (CPUCLOCK_WHICH(clock) >= CPUCLOCK_MAX)
96                 return NULL;
97
98         rcu_read_lock();
99         p = lookup_task(pid, thread, gettime);
100         if (p && getref)
101                 get_task_struct(p);
102         rcu_read_unlock();
103         return p;
104 }
105
106 static inline struct task_struct *get_task_for_clock(const clockid_t clock)
107 {
108         return __get_task_for_clock(clock, true, false);
109 }
110
111 static inline struct task_struct *get_task_for_clock_get(const clockid_t clock)
112 {
113         return __get_task_for_clock(clock, true, true);
114 }
115
116 static inline int validate_clock_permissions(const clockid_t clock)
117 {
118         return __get_task_for_clock(clock, false, false) ? 0 : -EINVAL;
119 }
120
121 /*
122  * Update expiry time from increment, and increase overrun count,
123  * given the current clock sample.
124  */
125 static u64 bump_cpu_timer(struct k_itimer *timer, u64 now)
126 {
127         u64 delta, incr, expires = timer->it.cpu.node.expires;
128         int i;
129
130         if (!timer->it_interval)
131                 return expires;
132
133         if (now < expires)
134                 return expires;
135
136         incr = timer->it_interval;
137         delta = now + incr - expires;
138
139         /* Don't use (incr*2 < delta), incr*2 might overflow. */
140         for (i = 0; incr < delta - incr; i++)
141                 incr = incr << 1;
142
143         for (; i >= 0; incr >>= 1, i--) {
144                 if (delta < incr)
145                         continue;
146
147                 timer->it.cpu.node.expires += incr;
148                 timer->it_overrun += 1LL << i;
149                 delta -= incr;
150         }
151         return timer->it.cpu.node.expires;
152 }
153
154 /* Check whether all cache entries contain U64_MAX, i.e. eternal expiry time */
155 static inline bool expiry_cache_is_inactive(const struct posix_cputimers *pct)
156 {
157         return !(~pct->bases[CPUCLOCK_PROF].nextevt |
158                  ~pct->bases[CPUCLOCK_VIRT].nextevt |
159                  ~pct->bases[CPUCLOCK_SCHED].nextevt);
160 }
161
162 static int
163 posix_cpu_clock_getres(const clockid_t which_clock, struct timespec64 *tp)
164 {
165         int error = validate_clock_permissions(which_clock);
166
167         if (!error) {
168                 tp->tv_sec = 0;
169                 tp->tv_nsec = ((NSEC_PER_SEC + HZ - 1) / HZ);
170                 if (CPUCLOCK_WHICH(which_clock) == CPUCLOCK_SCHED) {
171                         /*
172                          * If sched_clock is using a cycle counter, we
173                          * don't have any idea of its true resolution
174                          * exported, but it is much more than 1s/HZ.
175                          */
176                         tp->tv_nsec = 1;
177                 }
178         }
179         return error;
180 }
181
182 static int
183 posix_cpu_clock_set(const clockid_t clock, const struct timespec64 *tp)
184 {
185         int error = validate_clock_permissions(clock);
186
187         /*
188          * You can never reset a CPU clock, but we check for other errors
189          * in the call before failing with EPERM.
190          */
191         return error ? : -EPERM;
192 }
193
194 /*
195  * Sample a per-thread clock for the given task. clkid is validated.
196  */
197 static u64 cpu_clock_sample(const clockid_t clkid, struct task_struct *p)
198 {
199         u64 utime, stime;
200
201         if (clkid == CPUCLOCK_SCHED)
202                 return task_sched_runtime(p);
203
204         task_cputime(p, &utime, &stime);
205
206         switch (clkid) {
207         case CPUCLOCK_PROF:
208                 return utime + stime;
209         case CPUCLOCK_VIRT:
210                 return utime;
211         default:
212                 WARN_ON_ONCE(1);
213         }
214         return 0;
215 }
216
217 static inline void store_samples(u64 *samples, u64 stime, u64 utime, u64 rtime)
218 {
219         samples[CPUCLOCK_PROF] = stime + utime;
220         samples[CPUCLOCK_VIRT] = utime;
221         samples[CPUCLOCK_SCHED] = rtime;
222 }
223
224 static void task_sample_cputime(struct task_struct *p, u64 *samples)
225 {
226         u64 stime, utime;
227
228         task_cputime(p, &utime, &stime);
229         store_samples(samples, stime, utime, p->se.sum_exec_runtime);
230 }
231
232 static void proc_sample_cputime_atomic(struct task_cputime_atomic *at,
233                                        u64 *samples)
234 {
235         u64 stime, utime, rtime;
236
237         utime = atomic64_read(&at->utime);
238         stime = atomic64_read(&at->stime);
239         rtime = atomic64_read(&at->sum_exec_runtime);
240         store_samples(samples, stime, utime, rtime);
241 }
242
243 /*
244  * Set cputime to sum_cputime if sum_cputime > cputime. Use cmpxchg
245  * to avoid race conditions with concurrent updates to cputime.
246  */
247 static inline void __update_gt_cputime(atomic64_t *cputime, u64 sum_cputime)
248 {
249         u64 curr_cputime;
250 retry:
251         curr_cputime = atomic64_read(cputime);
252         if (sum_cputime > curr_cputime) {
253                 if (atomic64_cmpxchg(cputime, curr_cputime, sum_cputime) != curr_cputime)
254                         goto retry;
255         }
256 }
257
258 static void update_gt_cputime(struct task_cputime_atomic *cputime_atomic,
259                               struct task_cputime *sum)
260 {
261         __update_gt_cputime(&cputime_atomic->utime, sum->utime);
262         __update_gt_cputime(&cputime_atomic->stime, sum->stime);
263         __update_gt_cputime(&cputime_atomic->sum_exec_runtime, sum->sum_exec_runtime);
264 }
265
266 /**
267  * thread_group_sample_cputime - Sample cputime for a given task
268  * @tsk:        Task for which cputime needs to be started
269  * @samples:    Storage for time samples
270  *
271  * Called from sys_getitimer() to calculate the expiry time of an active
272  * timer. That means group cputime accounting is already active. Called
273  * with task sighand lock held.
274  *
275  * Updates @times with an uptodate sample of the thread group cputimes.
276  */
277 void thread_group_sample_cputime(struct task_struct *tsk, u64 *samples)
278 {
279         struct thread_group_cputimer *cputimer = &tsk->signal->cputimer;
280         struct posix_cputimers *pct = &tsk->signal->posix_cputimers;
281
282         WARN_ON_ONCE(!pct->timers_active);
283
284         proc_sample_cputime_atomic(&cputimer->cputime_atomic, samples);
285 }
286
287 /**
288  * thread_group_start_cputime - Start cputime and return a sample
289  * @tsk:        Task for which cputime needs to be started
290  * @samples:    Storage for time samples
291  *
292  * The thread group cputime accouting is avoided when there are no posix
293  * CPU timers armed. Before starting a timer it's required to check whether
294  * the time accounting is active. If not, a full update of the atomic
295  * accounting store needs to be done and the accounting enabled.
296  *
297  * Updates @times with an uptodate sample of the thread group cputimes.
298  */
299 static void thread_group_start_cputime(struct task_struct *tsk, u64 *samples)
300 {
301         struct thread_group_cputimer *cputimer = &tsk->signal->cputimer;
302         struct posix_cputimers *pct = &tsk->signal->posix_cputimers;
303
304         /* Check if cputimer isn't running. This is accessed without locking. */
305         if (!READ_ONCE(pct->timers_active)) {
306                 struct task_cputime sum;
307
308                 /*
309                  * The POSIX timer interface allows for absolute time expiry
310                  * values through the TIMER_ABSTIME flag, therefore we have
311                  * to synchronize the timer to the clock every time we start it.
312                  */
313                 thread_group_cputime(tsk, &sum);
314                 update_gt_cputime(&cputimer->cputime_atomic, &sum);
315
316                 /*
317                  * We're setting timers_active without a lock. Ensure this
318                  * only gets written to in one operation. We set it after
319                  * update_gt_cputime() as a small optimization, but
320                  * barriers are not required because update_gt_cputime()
321                  * can handle concurrent updates.
322                  */
323                 WRITE_ONCE(pct->timers_active, true);
324         }
325         proc_sample_cputime_atomic(&cputimer->cputime_atomic, samples);
326 }
327
328 static void __thread_group_cputime(struct task_struct *tsk, u64 *samples)
329 {
330         struct task_cputime ct;
331
332         thread_group_cputime(tsk, &ct);
333         store_samples(samples, ct.stime, ct.utime, ct.sum_exec_runtime);
334 }
335
336 /*
337  * Sample a process (thread group) clock for the given task clkid. If the
338  * group's cputime accounting is already enabled, read the atomic
339  * store. Otherwise a full update is required.  clkid is already validated.
340  */
341 static u64 cpu_clock_sample_group(const clockid_t clkid, struct task_struct *p,
342                                   bool start)
343 {
344         struct thread_group_cputimer *cputimer = &p->signal->cputimer;
345         struct posix_cputimers *pct = &p->signal->posix_cputimers;
346         u64 samples[CPUCLOCK_MAX];
347
348         if (!READ_ONCE(pct->timers_active)) {
349                 if (start)
350                         thread_group_start_cputime(p, samples);
351                 else
352                         __thread_group_cputime(p, samples);
353         } else {
354                 proc_sample_cputime_atomic(&cputimer->cputime_atomic, samples);
355         }
356
357         return samples[clkid];
358 }
359
360 static int posix_cpu_clock_get(const clockid_t clock, struct timespec64 *tp)
361 {
362         const clockid_t clkid = CPUCLOCK_WHICH(clock);
363         struct task_struct *tsk;
364         u64 t;
365
366         tsk = get_task_for_clock_get(clock);
367         if (!tsk)
368                 return -EINVAL;
369
370         if (CPUCLOCK_PERTHREAD(clock))
371                 t = cpu_clock_sample(clkid, tsk);
372         else
373                 t = cpu_clock_sample_group(clkid, tsk, false);
374         put_task_struct(tsk);
375
376         *tp = ns_to_timespec64(t);
377         return 0;
378 }
379
380 /*
381  * Validate the clockid_t for a new CPU-clock timer, and initialize the timer.
382  * This is called from sys_timer_create() and do_cpu_nanosleep() with the
383  * new timer already all-zeros initialized.
384  */
385 static int posix_cpu_timer_create(struct k_itimer *new_timer)
386 {
387         struct task_struct *p = get_task_for_clock(new_timer->it_clock);
388
389         if (!p)
390                 return -EINVAL;
391
392         new_timer->kclock = &clock_posix_cpu;
393         timerqueue_init(&new_timer->it.cpu.node);
394         new_timer->it.cpu.task = p;
395         return 0;
396 }
397
398 /*
399  * Clean up a CPU-clock timer that is about to be destroyed.
400  * This is called from timer deletion with the timer already locked.
401  * If we return TIMER_RETRY, it's necessary to release the timer's lock
402  * and try again.  (This happens when the timer is in the middle of firing.)
403  */
404 static int posix_cpu_timer_del(struct k_itimer *timer)
405 {
406         struct cpu_timer *ctmr = &timer->it.cpu;
407         struct task_struct *p = ctmr->task;
408         struct sighand_struct *sighand;
409         unsigned long flags;
410         int ret = 0;
411
412         if (WARN_ON_ONCE(!p))
413                 return -EINVAL;
414
415         /*
416          * Protect against sighand release/switch in exit/exec and process/
417          * thread timer list entry concurrent read/writes.
418          */
419         sighand = lock_task_sighand(p, &flags);
420         if (unlikely(sighand == NULL)) {
421                 /*
422                  * This raced with the reaping of the task. The exit cleanup
423                  * should have removed this timer from the timer queue.
424                  */
425                 WARN_ON_ONCE(ctmr->head || timerqueue_node_queued(&ctmr->node));
426         } else {
427                 if (timer->it.cpu.firing)
428                         ret = TIMER_RETRY;
429                 else
430                         cpu_timer_dequeue(ctmr);
431
432                 unlock_task_sighand(p, &flags);
433         }
434
435         if (!ret)
436                 put_task_struct(p);
437
438         return ret;
439 }
440
441 static void cleanup_timerqueue(struct timerqueue_head *head)
442 {
443         struct timerqueue_node *node;
444         struct cpu_timer *ctmr;
445
446         while ((node = timerqueue_getnext(head))) {
447                 timerqueue_del(head, node);
448                 ctmr = container_of(node, struct cpu_timer, node);
449                 ctmr->head = NULL;
450         }
451 }
452
453 /*
454  * Clean out CPU timers which are still armed when a thread exits. The
455  * timers are only removed from the list. No other updates are done. The
456  * corresponding posix timers are still accessible, but cannot be rearmed.
457  *
458  * This must be called with the siglock held.
459  */
460 static void cleanup_timers(struct posix_cputimers *pct)
461 {
462         cleanup_timerqueue(&pct->bases[CPUCLOCK_PROF].tqhead);
463         cleanup_timerqueue(&pct->bases[CPUCLOCK_VIRT].tqhead);
464         cleanup_timerqueue(&pct->bases[CPUCLOCK_SCHED].tqhead);
465 }
466
467 /*
468  * These are both called with the siglock held, when the current thread
469  * is being reaped.  When the final (leader) thread in the group is reaped,
470  * posix_cpu_timers_exit_group will be called after posix_cpu_timers_exit.
471  */
472 void posix_cpu_timers_exit(struct task_struct *tsk)
473 {
474         cleanup_timers(&tsk->posix_cputimers);
475 }
476 void posix_cpu_timers_exit_group(struct task_struct *tsk)
477 {
478         cleanup_timers(&tsk->signal->posix_cputimers);
479 }
480
481 /*
482  * Insert the timer on the appropriate list before any timers that
483  * expire later.  This must be called with the sighand lock held.
484  */
485 static void arm_timer(struct k_itimer *timer)
486 {
487         int clkidx = CPUCLOCK_WHICH(timer->it_clock);
488         struct cpu_timer *ctmr = &timer->it.cpu;
489         u64 newexp = cpu_timer_getexpires(ctmr);
490         struct task_struct *p = ctmr->task;
491         struct posix_cputimer_base *base;
492
493         if (CPUCLOCK_PERTHREAD(timer->it_clock))
494                 base = p->posix_cputimers.bases + clkidx;
495         else
496                 base = p->signal->posix_cputimers.bases + clkidx;
497
498         if (!cpu_timer_enqueue(&base->tqhead, ctmr))
499                 return;
500
501         /*
502          * We are the new earliest-expiring POSIX 1.b timer, hence
503          * need to update expiration cache. Take into account that
504          * for process timers we share expiration cache with itimers
505          * and RLIMIT_CPU and for thread timers with RLIMIT_RTTIME.
506          */
507         if (newexp < base->nextevt)
508                 base->nextevt = newexp;
509
510         if (CPUCLOCK_PERTHREAD(timer->it_clock))
511                 tick_dep_set_task(p, TICK_DEP_BIT_POSIX_TIMER);
512         else
513                 tick_dep_set_signal(p->signal, TICK_DEP_BIT_POSIX_TIMER);
514 }
515
516 /*
517  * The timer is locked, fire it and arrange for its reload.
518  */
519 static void cpu_timer_fire(struct k_itimer *timer)
520 {
521         struct cpu_timer *ctmr = &timer->it.cpu;
522
523         if ((timer->it_sigev_notify & ~SIGEV_THREAD_ID) == SIGEV_NONE) {
524                 /*
525                  * User don't want any signal.
526                  */
527                 cpu_timer_setexpires(ctmr, 0);
528         } else if (unlikely(timer->sigq == NULL)) {
529                 /*
530                  * This a special case for clock_nanosleep,
531                  * not a normal timer from sys_timer_create.
532                  */
533                 wake_up_process(timer->it_process);
534                 cpu_timer_setexpires(ctmr, 0);
535         } else if (!timer->it_interval) {
536                 /*
537                  * One-shot timer.  Clear it as soon as it's fired.
538                  */
539                 posix_timer_event(timer, 0);
540                 cpu_timer_setexpires(ctmr, 0);
541         } else if (posix_timer_event(timer, ++timer->it_requeue_pending)) {
542                 /*
543                  * The signal did not get queued because the signal
544                  * was ignored, so we won't get any callback to
545                  * reload the timer.  But we need to keep it
546                  * ticking in case the signal is deliverable next time.
547                  */
548                 posix_cpu_timer_rearm(timer);
549                 ++timer->it_requeue_pending;
550         }
551 }
552
553 /*
554  * Guts of sys_timer_settime for CPU timers.
555  * This is called with the timer locked and interrupts disabled.
556  * If we return TIMER_RETRY, it's necessary to release the timer's lock
557  * and try again.  (This happens when the timer is in the middle of firing.)
558  */
559 static int posix_cpu_timer_set(struct k_itimer *timer, int timer_flags,
560                                struct itimerspec64 *new, struct itimerspec64 *old)
561 {
562         clockid_t clkid = CPUCLOCK_WHICH(timer->it_clock);
563         u64 old_expires, new_expires, old_incr, val;
564         struct cpu_timer *ctmr = &timer->it.cpu;
565         struct task_struct *p = ctmr->task;
566         struct sighand_struct *sighand;
567         unsigned long flags;
568         int ret = 0;
569
570         if (WARN_ON_ONCE(!p))
571                 return -EINVAL;
572
573         /*
574          * Use the to_ktime conversion because that clamps the maximum
575          * value to KTIME_MAX and avoid multiplication overflows.
576          */
577         new_expires = ktime_to_ns(timespec64_to_ktime(new->it_value));
578
579         /*
580          * Protect against sighand release/switch in exit/exec and p->cpu_timers
581          * and p->signal->cpu_timers read/write in arm_timer()
582          */
583         sighand = lock_task_sighand(p, &flags);
584         /*
585          * If p has just been reaped, we can no
586          * longer get any information about it at all.
587          */
588         if (unlikely(sighand == NULL))
589                 return -ESRCH;
590
591         /*
592          * Disarm any old timer after extracting its expiry time.
593          */
594         old_incr = timer->it_interval;
595         old_expires = cpu_timer_getexpires(ctmr);
596
597         if (unlikely(timer->it.cpu.firing)) {
598                 timer->it.cpu.firing = -1;
599                 ret = TIMER_RETRY;
600         } else {
601                 cpu_timer_dequeue(ctmr);
602         }
603
604         /*
605          * We need to sample the current value to convert the new
606          * value from to relative and absolute, and to convert the
607          * old value from absolute to relative.  To set a process
608          * timer, we need a sample to balance the thread expiry
609          * times (in arm_timer).  With an absolute time, we must
610          * check if it's already passed.  In short, we need a sample.
611          */
612         if (CPUCLOCK_PERTHREAD(timer->it_clock))
613                 val = cpu_clock_sample(clkid, p);
614         else
615                 val = cpu_clock_sample_group(clkid, p, true);
616
617         if (old) {
618                 if (old_expires == 0) {
619                         old->it_value.tv_sec = 0;
620                         old->it_value.tv_nsec = 0;
621                 } else {
622                         /*
623                          * Update the timer in case it has overrun already.
624                          * If it has, we'll report it as having overrun and
625                          * with the next reloaded timer already ticking,
626                          * though we are swallowing that pending
627                          * notification here to install the new setting.
628                          */
629                         u64 exp = bump_cpu_timer(timer, val);
630
631                         if (val < exp) {
632                                 old_expires = exp - val;
633                                 old->it_value = ns_to_timespec64(old_expires);
634                         } else {
635                                 old->it_value.tv_nsec = 1;
636                                 old->it_value.tv_sec = 0;
637                         }
638                 }
639         }
640
641         if (unlikely(ret)) {
642                 /*
643                  * We are colliding with the timer actually firing.
644                  * Punt after filling in the timer's old value, and
645                  * disable this firing since we are already reporting
646                  * it as an overrun (thanks to bump_cpu_timer above).
647                  */
648                 unlock_task_sighand(p, &flags);
649                 goto out;
650         }
651
652         if (new_expires != 0 && !(timer_flags & TIMER_ABSTIME)) {
653                 new_expires += val;
654         }
655
656         /*
657          * Install the new expiry time (or zero).
658          * For a timer with no notification action, we don't actually
659          * arm the timer (we'll just fake it for timer_gettime).
660          */
661         cpu_timer_setexpires(ctmr, new_expires);
662         if (new_expires != 0 && val < new_expires) {
663                 arm_timer(timer);
664         }
665
666         unlock_task_sighand(p, &flags);
667         /*
668          * Install the new reload setting, and
669          * set up the signal and overrun bookkeeping.
670          */
671         timer->it_interval = timespec64_to_ktime(new->it_interval);
672
673         /*
674          * This acts as a modification timestamp for the timer,
675          * so any automatic reload attempt will punt on seeing
676          * that we have reset the timer manually.
677          */
678         timer->it_requeue_pending = (timer->it_requeue_pending + 2) &
679                 ~REQUEUE_PENDING;
680         timer->it_overrun_last = 0;
681         timer->it_overrun = -1;
682
683         if (new_expires != 0 && !(val < new_expires)) {
684                 /*
685                  * The designated time already passed, so we notify
686                  * immediately, even if the thread never runs to
687                  * accumulate more time on this clock.
688                  */
689                 cpu_timer_fire(timer);
690         }
691
692         ret = 0;
693  out:
694         if (old)
695                 old->it_interval = ns_to_timespec64(old_incr);
696
697         return ret;
698 }
699
700 static void posix_cpu_timer_get(struct k_itimer *timer, struct itimerspec64 *itp)
701 {
702         clockid_t clkid = CPUCLOCK_WHICH(timer->it_clock);
703         struct cpu_timer *ctmr = &timer->it.cpu;
704         u64 now, expires = cpu_timer_getexpires(ctmr);
705         struct task_struct *p = ctmr->task;
706
707         if (WARN_ON_ONCE(!p))
708                 return;
709
710         /*
711          * Easy part: convert the reload time.
712          */
713         itp->it_interval = ktime_to_timespec64(timer->it_interval);
714
715         if (!expires)
716                 return;
717
718         /*
719          * Sample the clock to take the difference with the expiry time.
720          */
721         if (CPUCLOCK_PERTHREAD(timer->it_clock))
722                 now = cpu_clock_sample(clkid, p);
723         else
724                 now = cpu_clock_sample_group(clkid, p, false);
725
726         if (now < expires) {
727                 itp->it_value = ns_to_timespec64(expires - now);
728         } else {
729                 /*
730                  * The timer should have expired already, but the firing
731                  * hasn't taken place yet.  Say it's just about to expire.
732                  */
733                 itp->it_value.tv_nsec = 1;
734                 itp->it_value.tv_sec = 0;
735         }
736 }
737
738 #define MAX_COLLECTED   20
739
740 static u64 collect_timerqueue(struct timerqueue_head *head,
741                               struct list_head *firing, u64 now)
742 {
743         struct timerqueue_node *next;
744         int i = 0;
745
746         while ((next = timerqueue_getnext(head))) {
747                 struct cpu_timer *ctmr;
748                 u64 expires;
749
750                 ctmr = container_of(next, struct cpu_timer, node);
751                 expires = cpu_timer_getexpires(ctmr);
752                 /* Limit the number of timers to expire at once */
753                 if (++i == MAX_COLLECTED || now < expires)
754                         return expires;
755
756                 ctmr->firing = 1;
757                 cpu_timer_dequeue(ctmr);
758                 list_add_tail(&ctmr->elist, firing);
759         }
760
761         return U64_MAX;
762 }
763
764 static void collect_posix_cputimers(struct posix_cputimers *pct, u64 *samples,
765                                     struct list_head *firing)
766 {
767         struct posix_cputimer_base *base = pct->bases;
768         int i;
769
770         for (i = 0; i < CPUCLOCK_MAX; i++, base++) {
771                 base->nextevt = collect_timerqueue(&base->tqhead, firing,
772                                                     samples[i]);
773         }
774 }
775
776 static inline void check_dl_overrun(struct task_struct *tsk)
777 {
778         if (tsk->dl.dl_overrun) {
779                 tsk->dl.dl_overrun = 0;
780                 __group_send_sig_info(SIGXCPU, SEND_SIG_PRIV, tsk);
781         }
782 }
783
784 static bool check_rlimit(u64 time, u64 limit, int signo, bool rt, bool hard)
785 {
786         if (time < limit)
787                 return false;
788
789         if (print_fatal_signals) {
790                 pr_info("%s Watchdog Timeout (%s): %s[%d]\n",
791                         rt ? "RT" : "CPU", hard ? "hard" : "soft",
792                         current->comm, task_pid_nr(current));
793         }
794         __group_send_sig_info(signo, SEND_SIG_PRIV, current);
795         return true;
796 }
797
798 /*
799  * Check for any per-thread CPU timers that have fired and move them off
800  * the tsk->cpu_timers[N] list onto the firing list.  Here we update the
801  * tsk->it_*_expires values to reflect the remaining thread CPU timers.
802  */
803 static void check_thread_timers(struct task_struct *tsk,
804                                 struct list_head *firing)
805 {
806         struct posix_cputimers *pct = &tsk->posix_cputimers;
807         u64 samples[CPUCLOCK_MAX];
808         unsigned long soft;
809
810         if (dl_task(tsk))
811                 check_dl_overrun(tsk);
812
813         if (expiry_cache_is_inactive(pct))
814                 return;
815
816         task_sample_cputime(tsk, samples);
817         collect_posix_cputimers(pct, samples, firing);
818
819         /*
820          * Check for the special case thread timers.
821          */
822         soft = task_rlimit(tsk, RLIMIT_RTTIME);
823         if (soft != RLIM_INFINITY) {
824                 /* Task RT timeout is accounted in jiffies. RTTIME is usec */
825                 unsigned long rttime = tsk->rt.timeout * (USEC_PER_SEC / HZ);
826                 unsigned long hard = task_rlimit_max(tsk, RLIMIT_RTTIME);
827
828                 /* At the hard limit, send SIGKILL. No further action. */
829                 if (hard != RLIM_INFINITY &&
830                     check_rlimit(rttime, hard, SIGKILL, true, true))
831                         return;
832
833                 /* At the soft limit, send a SIGXCPU every second */
834                 if (check_rlimit(rttime, soft, SIGXCPU, true, false)) {
835                         soft += USEC_PER_SEC;
836                         tsk->signal->rlim[RLIMIT_RTTIME].rlim_cur = soft;
837                 }
838         }
839
840         if (expiry_cache_is_inactive(pct))
841                 tick_dep_clear_task(tsk, TICK_DEP_BIT_POSIX_TIMER);
842 }
843
844 static inline void stop_process_timers(struct signal_struct *sig)
845 {
846         struct posix_cputimers *pct = &sig->posix_cputimers;
847
848         /* Turn off the active flag. This is done without locking. */
849         WRITE_ONCE(pct->timers_active, false);
850         tick_dep_clear_signal(sig, TICK_DEP_BIT_POSIX_TIMER);
851 }
852
853 static void check_cpu_itimer(struct task_struct *tsk, struct cpu_itimer *it,
854                              u64 *expires, u64 cur_time, int signo)
855 {
856         if (!it->expires)
857                 return;
858
859         if (cur_time >= it->expires) {
860                 if (it->incr)
861                         it->expires += it->incr;
862                 else
863                         it->expires = 0;
864
865                 trace_itimer_expire(signo == SIGPROF ?
866                                     ITIMER_PROF : ITIMER_VIRTUAL,
867                                     task_tgid(tsk), cur_time);
868                 __group_send_sig_info(signo, SEND_SIG_PRIV, tsk);
869         }
870
871         if (it->expires && it->expires < *expires)
872                 *expires = it->expires;
873 }
874
875 /*
876  * Check for any per-thread CPU timers that have fired and move them
877  * off the tsk->*_timers list onto the firing list.  Per-thread timers
878  * have already been taken off.
879  */
880 static void check_process_timers(struct task_struct *tsk,
881                                  struct list_head *firing)
882 {
883         struct signal_struct *const sig = tsk->signal;
884         struct posix_cputimers *pct = &sig->posix_cputimers;
885         u64 samples[CPUCLOCK_MAX];
886         unsigned long soft;
887
888         /*
889          * If there are no active process wide timers (POSIX 1.b, itimers,
890          * RLIMIT_CPU) nothing to check. Also skip the process wide timer
891          * processing when there is already another task handling them.
892          */
893         if (!READ_ONCE(pct->timers_active) || pct->expiry_active)
894                 return;
895
896         /*
897          * Signify that a thread is checking for process timers.
898          * Write access to this field is protected by the sighand lock.
899          */
900         pct->expiry_active = true;
901
902         /*
903          * Collect the current process totals. Group accounting is active
904          * so the sample can be taken directly.
905          */
906         proc_sample_cputime_atomic(&sig->cputimer.cputime_atomic, samples);
907         collect_posix_cputimers(pct, samples, firing);
908
909         /*
910          * Check for the special case process timers.
911          */
912         check_cpu_itimer(tsk, &sig->it[CPUCLOCK_PROF],
913                          &pct->bases[CPUCLOCK_PROF].nextevt,
914                          samples[CPUCLOCK_PROF], SIGPROF);
915         check_cpu_itimer(tsk, &sig->it[CPUCLOCK_VIRT],
916                          &pct->bases[CPUCLOCK_VIRT].nextevt,
917                          samples[CPUCLOCK_VIRT], SIGVTALRM);
918
919         soft = task_rlimit(tsk, RLIMIT_CPU);
920         if (soft != RLIM_INFINITY) {
921                 /* RLIMIT_CPU is in seconds. Samples are nanoseconds */
922                 unsigned long hard = task_rlimit_max(tsk, RLIMIT_CPU);
923                 u64 ptime = samples[CPUCLOCK_PROF];
924                 u64 softns = (u64)soft * NSEC_PER_SEC;
925                 u64 hardns = (u64)hard * NSEC_PER_SEC;
926
927                 /* At the hard limit, send SIGKILL. No further action. */
928                 if (hard != RLIM_INFINITY &&
929                     check_rlimit(ptime, hardns, SIGKILL, false, true))
930                         return;
931
932                 /* At the soft limit, send a SIGXCPU every second */
933                 if (check_rlimit(ptime, softns, SIGXCPU, false, false)) {
934                         sig->rlim[RLIMIT_CPU].rlim_cur = soft + 1;
935                         softns += NSEC_PER_SEC;
936                 }
937
938                 /* Update the expiry cache */
939                 if (softns < pct->bases[CPUCLOCK_PROF].nextevt)
940                         pct->bases[CPUCLOCK_PROF].nextevt = softns;
941         }
942
943         if (expiry_cache_is_inactive(pct))
944                 stop_process_timers(sig);
945
946         pct->expiry_active = false;
947 }
948
949 /*
950  * This is called from the signal code (via posixtimer_rearm)
951  * when the last timer signal was delivered and we have to reload the timer.
952  */
953 static void posix_cpu_timer_rearm(struct k_itimer *timer)
954 {
955         clockid_t clkid = CPUCLOCK_WHICH(timer->it_clock);
956         struct cpu_timer *ctmr = &timer->it.cpu;
957         struct task_struct *p = ctmr->task;
958         struct sighand_struct *sighand;
959         unsigned long flags;
960         u64 now;
961
962         if (WARN_ON_ONCE(!p))
963                 return;
964
965         /*
966          * Fetch the current sample and update the timer's expiry time.
967          */
968         if (CPUCLOCK_PERTHREAD(timer->it_clock))
969                 now = cpu_clock_sample(clkid, p);
970         else
971                 now = cpu_clock_sample_group(clkid, p, true);
972
973         bump_cpu_timer(timer, now);
974
975         /* Protect timer list r/w in arm_timer() */
976         sighand = lock_task_sighand(p, &flags);
977         if (unlikely(sighand == NULL))
978                 return;
979
980         /*
981          * Now re-arm for the new expiry time.
982          */
983         arm_timer(timer);
984         unlock_task_sighand(p, &flags);
985 }
986
987 /**
988  * task_cputimers_expired - Check whether posix CPU timers are expired
989  *
990  * @samples:    Array of current samples for the CPUCLOCK clocks
991  * @pct:        Pointer to a posix_cputimers container
992  *
993  * Returns true if any member of @samples is greater than the corresponding
994  * member of @pct->bases[CLK].nextevt. False otherwise
995  */
996 static inline bool
997 task_cputimers_expired(const u64 *samples, struct posix_cputimers *pct)
998 {
999         int i;
1000
1001         for (i = 0; i < CPUCLOCK_MAX; i++) {
1002                 if (samples[i] >= pct->bases[i].nextevt)
1003                         return true;
1004         }
1005         return false;
1006 }
1007
1008 /**
1009  * fastpath_timer_check - POSIX CPU timers fast path.
1010  *
1011  * @tsk:        The task (thread) being checked.
1012  *
1013  * Check the task and thread group timers.  If both are zero (there are no
1014  * timers set) return false.  Otherwise snapshot the task and thread group
1015  * timers and compare them with the corresponding expiration times.  Return
1016  * true if a timer has expired, else return false.
1017  */
1018 static inline bool fastpath_timer_check(struct task_struct *tsk)
1019 {
1020         struct posix_cputimers *pct = &tsk->posix_cputimers;
1021         struct signal_struct *sig;
1022
1023         if (!expiry_cache_is_inactive(pct)) {
1024                 u64 samples[CPUCLOCK_MAX];
1025
1026                 task_sample_cputime(tsk, samples);
1027                 if (task_cputimers_expired(samples, pct))
1028                         return true;
1029         }
1030
1031         sig = tsk->signal;
1032         pct = &sig->posix_cputimers;
1033         /*
1034          * Check if thread group timers expired when timers are active and
1035          * no other thread in the group is already handling expiry for
1036          * thread group cputimers. These fields are read without the
1037          * sighand lock. However, this is fine because this is meant to be
1038          * a fastpath heuristic to determine whether we should try to
1039          * acquire the sighand lock to handle timer expiry.
1040          *
1041          * In the worst case scenario, if concurrently timers_active is set
1042          * or expiry_active is cleared, but the current thread doesn't see
1043          * the change yet, the timer checks are delayed until the next
1044          * thread in the group gets a scheduler interrupt to handle the
1045          * timer. This isn't an issue in practice because these types of
1046          * delays with signals actually getting sent are expected.
1047          */
1048         if (READ_ONCE(pct->timers_active) && !READ_ONCE(pct->expiry_active)) {
1049                 u64 samples[CPUCLOCK_MAX];
1050
1051                 proc_sample_cputime_atomic(&sig->cputimer.cputime_atomic,
1052                                            samples);
1053
1054                 if (task_cputimers_expired(samples, pct))
1055                         return true;
1056         }
1057
1058         if (dl_task(tsk) && tsk->dl.dl_overrun)
1059                 return true;
1060
1061         return false;
1062 }
1063
1064 /*
1065  * This is called from the timer interrupt handler.  The irq handler has
1066  * already updated our counts.  We need to check if any timers fire now.
1067  * Interrupts are disabled.
1068  */
1069 void run_posix_cpu_timers(void)
1070 {
1071         struct task_struct *tsk = current;
1072         struct k_itimer *timer, *next;
1073         unsigned long flags;
1074         LIST_HEAD(firing);
1075
1076         lockdep_assert_irqs_disabled();
1077
1078         /*
1079          * The fast path checks that there are no expired thread or thread
1080          * group timers.  If that's so, just return.
1081          */
1082         if (!fastpath_timer_check(tsk))
1083                 return;
1084
1085         if (!lock_task_sighand(tsk, &flags))
1086                 return;
1087         /*
1088          * Here we take off tsk->signal->cpu_timers[N] and
1089          * tsk->cpu_timers[N] all the timers that are firing, and
1090          * put them on the firing list.
1091          */
1092         check_thread_timers(tsk, &firing);
1093
1094         check_process_timers(tsk, &firing);
1095
1096         /*
1097          * We must release these locks before taking any timer's lock.
1098          * There is a potential race with timer deletion here, as the
1099          * siglock now protects our private firing list.  We have set
1100          * the firing flag in each timer, so that a deletion attempt
1101          * that gets the timer lock before we do will give it up and
1102          * spin until we've taken care of that timer below.
1103          */
1104         unlock_task_sighand(tsk, &flags);
1105
1106         /*
1107          * Now that all the timers on our list have the firing flag,
1108          * no one will touch their list entries but us.  We'll take
1109          * each timer's lock before clearing its firing flag, so no
1110          * timer call will interfere.
1111          */
1112         list_for_each_entry_safe(timer, next, &firing, it.cpu.elist) {
1113                 int cpu_firing;
1114
1115                 spin_lock(&timer->it_lock);
1116                 list_del_init(&timer->it.cpu.elist);
1117                 cpu_firing = timer->it.cpu.firing;
1118                 timer->it.cpu.firing = 0;
1119                 /*
1120                  * The firing flag is -1 if we collided with a reset
1121                  * of the timer, which already reported this
1122                  * almost-firing as an overrun.  So don't generate an event.
1123                  */
1124                 if (likely(cpu_firing >= 0))
1125                         cpu_timer_fire(timer);
1126                 spin_unlock(&timer->it_lock);
1127         }
1128 }
1129
1130 /*
1131  * Set one of the process-wide special case CPU timers or RLIMIT_CPU.
1132  * The tsk->sighand->siglock must be held by the caller.
1133  */
1134 void set_process_cpu_timer(struct task_struct *tsk, unsigned int clkid,
1135                            u64 *newval, u64 *oldval)
1136 {
1137         u64 now, *nextevt;
1138
1139         if (WARN_ON_ONCE(clkid >= CPUCLOCK_SCHED))
1140                 return;
1141
1142         nextevt = &tsk->signal->posix_cputimers.bases[clkid].nextevt;
1143         now = cpu_clock_sample_group(clkid, tsk, true);
1144
1145         if (oldval) {
1146                 /*
1147                  * We are setting itimer. The *oldval is absolute and we update
1148                  * it to be relative, *newval argument is relative and we update
1149                  * it to be absolute.
1150                  */
1151                 if (*oldval) {
1152                         if (*oldval <= now) {
1153                                 /* Just about to fire. */
1154                                 *oldval = TICK_NSEC;
1155                         } else {
1156                                 *oldval -= now;
1157                         }
1158                 }
1159
1160                 if (!*newval)
1161                         return;
1162                 *newval += now;
1163         }
1164
1165         /*
1166          * Update expiration cache if this is the earliest timer. CPUCLOCK_PROF
1167          * expiry cache is also used by RLIMIT_CPU!.
1168          */
1169         if (*newval < *nextevt)
1170                 *nextevt = *newval;
1171
1172         tick_dep_set_signal(tsk->signal, TICK_DEP_BIT_POSIX_TIMER);
1173 }
1174
1175 static int do_cpu_nanosleep(const clockid_t which_clock, int flags,
1176                             const struct timespec64 *rqtp)
1177 {
1178         struct itimerspec64 it;
1179         struct k_itimer timer;
1180         u64 expires;
1181         int error;
1182
1183         /*
1184          * Set up a temporary timer and then wait for it to go off.
1185          */
1186         memset(&timer, 0, sizeof timer);
1187         spin_lock_init(&timer.it_lock);
1188         timer.it_clock = which_clock;
1189         timer.it_overrun = -1;
1190         error = posix_cpu_timer_create(&timer);
1191         timer.it_process = current;
1192
1193         if (!error) {
1194                 static struct itimerspec64 zero_it;
1195                 struct restart_block *restart;
1196
1197                 memset(&it, 0, sizeof(it));
1198                 it.it_value = *rqtp;
1199
1200                 spin_lock_irq(&timer.it_lock);
1201                 error = posix_cpu_timer_set(&timer, flags, &it, NULL);
1202                 if (error) {
1203                         spin_unlock_irq(&timer.it_lock);
1204                         return error;
1205                 }
1206
1207                 while (!signal_pending(current)) {
1208                         if (!cpu_timer_getexpires(&timer.it.cpu)) {
1209                                 /*
1210                                  * Our timer fired and was reset, below
1211                                  * deletion can not fail.
1212                                  */
1213                                 posix_cpu_timer_del(&timer);
1214                                 spin_unlock_irq(&timer.it_lock);
1215                                 return 0;
1216                         }
1217
1218                         /*
1219                          * Block until cpu_timer_fire (or a signal) wakes us.
1220                          */
1221                         __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1222                         spin_unlock_irq(&timer.it_lock);
1223                         schedule();
1224                         spin_lock_irq(&timer.it_lock);
1225                 }
1226
1227                 /*
1228                  * We were interrupted by a signal.
1229                  */
1230                 expires = cpu_timer_getexpires(&timer.it.cpu);
1231                 error = posix_cpu_timer_set(&timer, 0, &zero_it, &it);
1232                 if (!error) {
1233                         /*
1234                          * Timer is now unarmed, deletion can not fail.
1235                          */
1236                         posix_cpu_timer_del(&timer);
1237                 }
1238                 spin_unlock_irq(&timer.it_lock);
1239
1240                 while (error == TIMER_RETRY) {
1241                         /*
1242                          * We need to handle case when timer was or is in the
1243                          * middle of firing. In other cases we already freed
1244                          * resources.
1245                          */
1246                         spin_lock_irq(&timer.it_lock);
1247                         error = posix_cpu_timer_del(&timer);
1248                         spin_unlock_irq(&timer.it_lock);
1249                 }
1250
1251                 if ((it.it_value.tv_sec | it.it_value.tv_nsec) == 0) {
1252                         /*
1253                          * It actually did fire already.
1254                          */
1255                         return 0;
1256                 }
1257
1258                 error = -ERESTART_RESTARTBLOCK;
1259                 /*
1260                  * Report back to the user the time still remaining.
1261                  */
1262                 restart = &current->restart_block;
1263                 restart->nanosleep.expires = expires;
1264                 if (restart->nanosleep.type != TT_NONE)
1265                         error = nanosleep_copyout(restart, &it.it_value);
1266         }
1267
1268         return error;
1269 }
1270
1271 static long posix_cpu_nsleep_restart(struct restart_block *restart_block);
1272
1273 static int posix_cpu_nsleep(const clockid_t which_clock, int flags,
1274                             const struct timespec64 *rqtp)
1275 {
1276         struct restart_block *restart_block = &current->restart_block;
1277         int error;
1278
1279         /*
1280          * Diagnose required errors first.
1281          */
1282         if (CPUCLOCK_PERTHREAD(which_clock) &&
1283             (CPUCLOCK_PID(which_clock) == 0 ||
1284              CPUCLOCK_PID(which_clock) == task_pid_vnr(current)))
1285                 return -EINVAL;
1286
1287         error = do_cpu_nanosleep(which_clock, flags, rqtp);
1288
1289         if (error == -ERESTART_RESTARTBLOCK) {
1290
1291                 if (flags & TIMER_ABSTIME)
1292                         return -ERESTARTNOHAND;
1293
1294                 restart_block->fn = posix_cpu_nsleep_restart;
1295                 restart_block->nanosleep.clockid = which_clock;
1296         }
1297         return error;
1298 }
1299
1300 static long posix_cpu_nsleep_restart(struct restart_block *restart_block)
1301 {
1302         clockid_t which_clock = restart_block->nanosleep.clockid;
1303         struct timespec64 t;
1304
1305         t = ns_to_timespec64(restart_block->nanosleep.expires);
1306
1307         return do_cpu_nanosleep(which_clock, TIMER_ABSTIME, &t);
1308 }
1309
1310 #define PROCESS_CLOCK   make_process_cpuclock(0, CPUCLOCK_SCHED)
1311 #define THREAD_CLOCK    make_thread_cpuclock(0, CPUCLOCK_SCHED)
1312
1313 static int process_cpu_clock_getres(const clockid_t which_clock,
1314                                     struct timespec64 *tp)
1315 {
1316         return posix_cpu_clock_getres(PROCESS_CLOCK, tp);
1317 }
1318 static int process_cpu_clock_get(const clockid_t which_clock,
1319                                  struct timespec64 *tp)
1320 {
1321         return posix_cpu_clock_get(PROCESS_CLOCK, tp);
1322 }
1323 static int process_cpu_timer_create(struct k_itimer *timer)
1324 {
1325         timer->it_clock = PROCESS_CLOCK;
1326         return posix_cpu_timer_create(timer);
1327 }
1328 static int process_cpu_nsleep(const clockid_t which_clock, int flags,
1329                               const struct timespec64 *rqtp)
1330 {
1331         return posix_cpu_nsleep(PROCESS_CLOCK, flags, rqtp);
1332 }
1333 static int thread_cpu_clock_getres(const clockid_t which_clock,
1334                                    struct timespec64 *tp)
1335 {
1336         return posix_cpu_clock_getres(THREAD_CLOCK, tp);
1337 }
1338 static int thread_cpu_clock_get(const clockid_t which_clock,
1339                                 struct timespec64 *tp)
1340 {
1341         return posix_cpu_clock_get(THREAD_CLOCK, tp);
1342 }
1343 static int thread_cpu_timer_create(struct k_itimer *timer)
1344 {
1345         timer->it_clock = THREAD_CLOCK;
1346         return posix_cpu_timer_create(timer);
1347 }
1348
1349 const struct k_clock clock_posix_cpu = {
1350         .clock_getres           = posix_cpu_clock_getres,
1351         .clock_set              = posix_cpu_clock_set,
1352         .clock_get_timespec     = posix_cpu_clock_get,
1353         .timer_create           = posix_cpu_timer_create,
1354         .nsleep                 = posix_cpu_nsleep,
1355         .timer_set              = posix_cpu_timer_set,
1356         .timer_del              = posix_cpu_timer_del,
1357         .timer_get              = posix_cpu_timer_get,
1358         .timer_rearm            = posix_cpu_timer_rearm,
1359 };
1360
1361 const struct k_clock clock_process = {
1362         .clock_getres           = process_cpu_clock_getres,
1363         .clock_get_timespec     = process_cpu_clock_get,
1364         .timer_create           = process_cpu_timer_create,
1365         .nsleep                 = process_cpu_nsleep,
1366 };
1367
1368 const struct k_clock clock_thread = {
1369         .clock_getres           = thread_cpu_clock_getres,
1370         .clock_get_timespec     = thread_cpu_clock_get,
1371         .timer_create           = thread_cpu_timer_create,
1372 };