timers: Reinitialize per cpu bases on hotplug
[sfrench/cifs-2.6.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/signal.h>
42 #include <linux/sched/sysctl.h>
43 #include <linux/sched/nohz.h>
44 #include <linux/sched/debug.h>
45 #include <linux/slab.h>
46 #include <linux/compat.h>
47
48 #include <linux/uaccess.h>
49 #include <asm/unistd.h>
50 #include <asm/div64.h>
51 #include <asm/timex.h>
52 #include <asm/io.h>
53
54 #include "tick-internal.h"
55
56 #define CREATE_TRACE_POINTS
57 #include <trace/events/timer.h>
58
59 __visible u64 jiffies_64 __cacheline_aligned_in_smp = INITIAL_JIFFIES;
60
61 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
62
63 /*
64  * The timer wheel has LVL_DEPTH array levels. Each level provides an array of
65  * LVL_SIZE buckets. Each level is driven by its own clock and therefor each
66  * level has a different granularity.
67  *
68  * The level granularity is:            LVL_CLK_DIV ^ lvl
69  * The level clock frequency is:        HZ / (LVL_CLK_DIV ^ level)
70  *
71  * The array level of a newly armed timer depends on the relative expiry
72  * time. The farther the expiry time is away the higher the array level and
73  * therefor the granularity becomes.
74  *
75  * Contrary to the original timer wheel implementation, which aims for 'exact'
76  * expiry of the timers, this implementation removes the need for recascading
77  * the timers into the lower array levels. The previous 'classic' timer wheel
78  * implementation of the kernel already violated the 'exact' expiry by adding
79  * slack to the expiry time to provide batched expiration. The granularity
80  * levels provide implicit batching.
81  *
82  * This is an optimization of the original timer wheel implementation for the
83  * majority of the timer wheel use cases: timeouts. The vast majority of
84  * timeout timers (networking, disk I/O ...) are canceled before expiry. If
85  * the timeout expires it indicates that normal operation is disturbed, so it
86  * does not matter much whether the timeout comes with a slight delay.
87  *
88  * The only exception to this are networking timers with a small expiry
89  * time. They rely on the granularity. Those fit into the first wheel level,
90  * which has HZ granularity.
91  *
92  * We don't have cascading anymore. timers with a expiry time above the
93  * capacity of the last wheel level are force expired at the maximum timeout
94  * value of the last wheel level. From data sampling we know that the maximum
95  * value observed is 5 days (network connection tracking), so this should not
96  * be an issue.
97  *
98  * The currently chosen array constants values are a good compromise between
99  * array size and granularity.
100  *
101  * This results in the following granularity and range levels:
102  *
103  * HZ 1000 steps
104  * Level Offset  Granularity            Range
105  *  0      0         1 ms                0 ms -         63 ms
106  *  1     64         8 ms               64 ms -        511 ms
107  *  2    128        64 ms              512 ms -       4095 ms (512ms - ~4s)
108  *  3    192       512 ms             4096 ms -      32767 ms (~4s - ~32s)
109  *  4    256      4096 ms (~4s)      32768 ms -     262143 ms (~32s - ~4m)
110  *  5    320     32768 ms (~32s)    262144 ms -    2097151 ms (~4m - ~34m)
111  *  6    384    262144 ms (~4m)    2097152 ms -   16777215 ms (~34m - ~4h)
112  *  7    448   2097152 ms (~34m)  16777216 ms -  134217727 ms (~4h - ~1d)
113  *  8    512  16777216 ms (~4h)  134217728 ms - 1073741822 ms (~1d - ~12d)
114  *
115  * HZ  300
116  * Level Offset  Granularity            Range
117  *  0      0         3 ms                0 ms -        210 ms
118  *  1     64        26 ms              213 ms -       1703 ms (213ms - ~1s)
119  *  2    128       213 ms             1706 ms -      13650 ms (~1s - ~13s)
120  *  3    192      1706 ms (~1s)      13653 ms -     109223 ms (~13s - ~1m)
121  *  4    256     13653 ms (~13s)    109226 ms -     873810 ms (~1m - ~14m)
122  *  5    320    109226 ms (~1m)     873813 ms -    6990503 ms (~14m - ~1h)
123  *  6    384    873813 ms (~14m)   6990506 ms -   55924050 ms (~1h - ~15h)
124  *  7    448   6990506 ms (~1h)   55924053 ms -  447392423 ms (~15h - ~5d)
125  *  8    512  55924053 ms (~15h) 447392426 ms - 3579139406 ms (~5d - ~41d)
126  *
127  * HZ  250
128  * Level Offset  Granularity            Range
129  *  0      0         4 ms                0 ms -        255 ms
130  *  1     64        32 ms              256 ms -       2047 ms (256ms - ~2s)
131  *  2    128       256 ms             2048 ms -      16383 ms (~2s - ~16s)
132  *  3    192      2048 ms (~2s)      16384 ms -     131071 ms (~16s - ~2m)
133  *  4    256     16384 ms (~16s)    131072 ms -    1048575 ms (~2m - ~17m)
134  *  5    320    131072 ms (~2m)    1048576 ms -    8388607 ms (~17m - ~2h)
135  *  6    384   1048576 ms (~17m)   8388608 ms -   67108863 ms (~2h - ~18h)
136  *  7    448   8388608 ms (~2h)   67108864 ms -  536870911 ms (~18h - ~6d)
137  *  8    512  67108864 ms (~18h) 536870912 ms - 4294967288 ms (~6d - ~49d)
138  *
139  * HZ  100
140  * Level Offset  Granularity            Range
141  *  0      0         10 ms               0 ms -        630 ms
142  *  1     64         80 ms             640 ms -       5110 ms (640ms - ~5s)
143  *  2    128        640 ms            5120 ms -      40950 ms (~5s - ~40s)
144  *  3    192       5120 ms (~5s)     40960 ms -     327670 ms (~40s - ~5m)
145  *  4    256      40960 ms (~40s)   327680 ms -    2621430 ms (~5m - ~43m)
146  *  5    320     327680 ms (~5m)   2621440 ms -   20971510 ms (~43m - ~5h)
147  *  6    384    2621440 ms (~43m) 20971520 ms -  167772150 ms (~5h - ~1d)
148  *  7    448   20971520 ms (~5h) 167772160 ms - 1342177270 ms (~1d - ~15d)
149  */
150
151 /* Clock divisor for the next level */
152 #define LVL_CLK_SHIFT   3
153 #define LVL_CLK_DIV     (1UL << LVL_CLK_SHIFT)
154 #define LVL_CLK_MASK    (LVL_CLK_DIV - 1)
155 #define LVL_SHIFT(n)    ((n) * LVL_CLK_SHIFT)
156 #define LVL_GRAN(n)     (1UL << LVL_SHIFT(n))
157
158 /*
159  * The time start value for each level to select the bucket at enqueue
160  * time.
161  */
162 #define LVL_START(n)    ((LVL_SIZE - 1) << (((n) - 1) * LVL_CLK_SHIFT))
163
164 /* Size of each clock level */
165 #define LVL_BITS        6
166 #define LVL_SIZE        (1UL << LVL_BITS)
167 #define LVL_MASK        (LVL_SIZE - 1)
168 #define LVL_OFFS(n)     ((n) * LVL_SIZE)
169
170 /* Level depth */
171 #if HZ > 100
172 # define LVL_DEPTH      9
173 # else
174 # define LVL_DEPTH      8
175 #endif
176
177 /* The cutoff (max. capacity of the wheel) */
178 #define WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF    (LVL_START(LVL_DEPTH))
179 #define WHEEL_TIMEOUT_MAX       (WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF - LVL_GRAN(LVL_DEPTH - 1))
180
181 /*
182  * The resulting wheel size. If NOHZ is configured we allocate two
183  * wheels so we have a separate storage for the deferrable timers.
184  */
185 #define WHEEL_SIZE      (LVL_SIZE * LVL_DEPTH)
186
187 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
188 # define NR_BASES       2
189 # define BASE_STD       0
190 # define BASE_DEF       1
191 #else
192 # define NR_BASES       1
193 # define BASE_STD       0
194 # define BASE_DEF       0
195 #endif
196
197 struct timer_base {
198         raw_spinlock_t          lock;
199         struct timer_list       *running_timer;
200         unsigned long           clk;
201         unsigned long           next_expiry;
202         unsigned int            cpu;
203         bool                    migration_enabled;
204         bool                    nohz_active;
205         bool                    is_idle;
206         bool                    must_forward_clk;
207         DECLARE_BITMAP(pending_map, WHEEL_SIZE);
208         struct hlist_head       vectors[WHEEL_SIZE];
209 } ____cacheline_aligned;
210
211 static DEFINE_PER_CPU(struct timer_base, timer_bases[NR_BASES]);
212
213 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON)
214 unsigned int sysctl_timer_migration = 1;
215
216 void timers_update_migration(bool update_nohz)
217 {
218         bool on = sysctl_timer_migration && tick_nohz_active;
219         unsigned int cpu;
220
221         /* Avoid the loop, if nothing to update */
222         if (this_cpu_read(timer_bases[BASE_STD].migration_enabled) == on)
223                 return;
224
225         for_each_possible_cpu(cpu) {
226                 per_cpu(timer_bases[BASE_STD].migration_enabled, cpu) = on;
227                 per_cpu(timer_bases[BASE_DEF].migration_enabled, cpu) = on;
228                 per_cpu(hrtimer_bases.migration_enabled, cpu) = on;
229                 if (!update_nohz)
230                         continue;
231                 per_cpu(timer_bases[BASE_STD].nohz_active, cpu) = true;
232                 per_cpu(timer_bases[BASE_DEF].nohz_active, cpu) = true;
233                 per_cpu(hrtimer_bases.nohz_active, cpu) = true;
234         }
235 }
236
237 int timer_migration_handler(struct ctl_table *table, int write,
238                             void __user *buffer, size_t *lenp,
239                             loff_t *ppos)
240 {
241         static DEFINE_MUTEX(mutex);
242         int ret;
243
244         mutex_lock(&mutex);
245         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
246         if (!ret && write)
247                 timers_update_migration(false);
248         mutex_unlock(&mutex);
249         return ret;
250 }
251 #endif
252
253 static unsigned long round_jiffies_common(unsigned long j, int cpu,
254                 bool force_up)
255 {
256         int rem;
257         unsigned long original = j;
258
259         /*
260          * We don't want all cpus firing their timers at once hitting the
261          * same lock or cachelines, so we skew each extra cpu with an extra
262          * 3 jiffies. This 3 jiffies came originally from the mm/ code which
263          * already did this.
264          * The skew is done by adding 3*cpunr, then round, then subtract this
265          * extra offset again.
266          */
267         j += cpu * 3;
268
269         rem = j % HZ;
270
271         /*
272          * If the target jiffie is just after a whole second (which can happen
273          * due to delays of the timer irq, long irq off times etc etc) then
274          * we should round down to the whole second, not up. Use 1/4th second
275          * as cutoff for this rounding as an extreme upper bound for this.
276          * But never round down if @force_up is set.
277          */
278         if (rem < HZ/4 && !force_up) /* round down */
279                 j = j - rem;
280         else /* round up */
281                 j = j - rem + HZ;
282
283         /* now that we have rounded, subtract the extra skew again */
284         j -= cpu * 3;
285
286         /*
287          * Make sure j is still in the future. Otherwise return the
288          * unmodified value.
289          */
290         return time_is_after_jiffies(j) ? j : original;
291 }
292
293 /**
294  * __round_jiffies - function to round jiffies to a full second
295  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
296  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
297  *
298  * __round_jiffies() rounds an absolute time in the future (in jiffies)
299  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
300  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
301  * they fire approximately every X seconds.
302  *
303  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
304  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
305  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
306  *
307  * The exact rounding is skewed for each processor to avoid all
308  * processors firing at the exact same time, which could lead
309  * to lock contention or spurious cache line bouncing.
310  *
311  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
312  */
313 unsigned long __round_jiffies(unsigned long j, int cpu)
314 {
315         return round_jiffies_common(j, cpu, false);
316 }
317 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies);
318
319 /**
320  * __round_jiffies_relative - function to round jiffies to a full second
321  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
322  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
323  *
324  * __round_jiffies_relative() rounds a time delta  in the future (in jiffies)
325  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
326  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
327  * they fire approximately every X seconds.
328  *
329  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
330  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
331  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
332  *
333  * The exact rounding is skewed for each processor to avoid all
334  * processors firing at the exact same time, which could lead
335  * to lock contention or spurious cache line bouncing.
336  *
337  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
338  */
339 unsigned long __round_jiffies_relative(unsigned long j, int cpu)
340 {
341         unsigned long j0 = jiffies;
342
343         /* Use j0 because jiffies might change while we run */
344         return round_jiffies_common(j + j0, cpu, false) - j0;
345 }
346 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_relative);
347
348 /**
349  * round_jiffies - function to round jiffies to a full second
350  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
351  *
352  * round_jiffies() rounds an absolute time in the future (in jiffies)
353  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
354  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
355  * they fire approximately every X seconds.
356  *
357  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
358  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
359  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
360  *
361  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
362  */
363 unsigned long round_jiffies(unsigned long j)
364 {
365         return round_jiffies_common(j, raw_smp_processor_id(), false);
366 }
367 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies);
368
369 /**
370  * round_jiffies_relative - function to round jiffies to a full second
371  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
372  *
373  * round_jiffies_relative() rounds a time delta  in the future (in jiffies)
374  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
375  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
376  * they fire approximately every X seconds.
377  *
378  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
379  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
380  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
381  *
382  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
383  */
384 unsigned long round_jiffies_relative(unsigned long j)
385 {
386         return __round_jiffies_relative(j, raw_smp_processor_id());
387 }
388 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_relative);
389
390 /**
391  * __round_jiffies_up - function to round jiffies up to a full second
392  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
393  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
394  *
395  * This is the same as __round_jiffies() except that it will never
396  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
397  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
398  * early.
399  */
400 unsigned long __round_jiffies_up(unsigned long j, int cpu)
401 {
402         return round_jiffies_common(j, cpu, true);
403 }
404 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_up);
405
406 /**
407  * __round_jiffies_up_relative - function to round jiffies up to a full second
408  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
409  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
410  *
411  * This is the same as __round_jiffies_relative() except that it will never
412  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
413  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
414  * early.
415  */
416 unsigned long __round_jiffies_up_relative(unsigned long j, int cpu)
417 {
418         unsigned long j0 = jiffies;
419
420         /* Use j0 because jiffies might change while we run */
421         return round_jiffies_common(j + j0, cpu, true) - j0;
422 }
423 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_up_relative);
424
425 /**
426  * round_jiffies_up - function to round jiffies up to a full second
427  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
428  *
429  * This is the same as round_jiffies() except that it will never
430  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
431  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
432  * early.
433  */
434 unsigned long round_jiffies_up(unsigned long j)
435 {
436         return round_jiffies_common(j, raw_smp_processor_id(), true);
437 }
438 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_up);
439
440 /**
441  * round_jiffies_up_relative - function to round jiffies up to a full second
442  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
443  *
444  * This is the same as round_jiffies_relative() except that it will never
445  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
446  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
447  * early.
448  */
449 unsigned long round_jiffies_up_relative(unsigned long j)
450 {
451         return __round_jiffies_up_relative(j, raw_smp_processor_id());
452 }
453 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_up_relative);
454
455
456 static inline unsigned int timer_get_idx(struct timer_list *timer)
457 {
458         return (timer->flags & TIMER_ARRAYMASK) >> TIMER_ARRAYSHIFT;
459 }
460
461 static inline void timer_set_idx(struct timer_list *timer, unsigned int idx)
462 {
463         timer->flags = (timer->flags & ~TIMER_ARRAYMASK) |
464                         idx << TIMER_ARRAYSHIFT;
465 }
466
467 /*
468  * Helper function to calculate the array index for a given expiry
469  * time.
470  */
471 static inline unsigned calc_index(unsigned expires, unsigned lvl)
472 {
473         expires = (expires + LVL_GRAN(lvl)) >> LVL_SHIFT(lvl);
474         return LVL_OFFS(lvl) + (expires & LVL_MASK);
475 }
476
477 static int calc_wheel_index(unsigned long expires, unsigned long clk)
478 {
479         unsigned long delta = expires - clk;
480         unsigned int idx;
481
482         if (delta < LVL_START(1)) {
483                 idx = calc_index(expires, 0);
484         } else if (delta < LVL_START(2)) {
485                 idx = calc_index(expires, 1);
486         } else if (delta < LVL_START(3)) {
487                 idx = calc_index(expires, 2);
488         } else if (delta < LVL_START(4)) {
489                 idx = calc_index(expires, 3);
490         } else if (delta < LVL_START(5)) {
491                 idx = calc_index(expires, 4);
492         } else if (delta < LVL_START(6)) {
493                 idx = calc_index(expires, 5);
494         } else if (delta < LVL_START(7)) {
495                 idx = calc_index(expires, 6);
496         } else if (LVL_DEPTH > 8 && delta < LVL_START(8)) {
497                 idx = calc_index(expires, 7);
498         } else if ((long) delta < 0) {
499                 idx = clk & LVL_MASK;
500         } else {
501                 /*
502                  * Force expire obscene large timeouts to expire at the
503                  * capacity limit of the wheel.
504                  */
505                 if (expires >= WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF)
506                         expires = WHEEL_TIMEOUT_MAX;
507
508                 idx = calc_index(expires, LVL_DEPTH - 1);
509         }
510         return idx;
511 }
512
513 /*
514  * Enqueue the timer into the hash bucket, mark it pending in
515  * the bitmap and store the index in the timer flags.
516  */
517 static void enqueue_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer,
518                           unsigned int idx)
519 {
520         hlist_add_head(&timer->entry, base->vectors + idx);
521         __set_bit(idx, base->pending_map);
522         timer_set_idx(timer, idx);
523 }
524
525 static void
526 __internal_add_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
527 {
528         unsigned int idx;
529
530         idx = calc_wheel_index(timer->expires, base->clk);
531         enqueue_timer(base, timer, idx);
532 }
533
534 static void
535 trigger_dyntick_cpu(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
536 {
537         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || !base->nohz_active)
538                 return;
539
540         /*
541          * TODO: This wants some optimizing similar to the code below, but we
542          * will do that when we switch from push to pull for deferrable timers.
543          */
544         if (timer->flags & TIMER_DEFERRABLE) {
545                 if (tick_nohz_full_cpu(base->cpu))
546                         wake_up_nohz_cpu(base->cpu);
547                 return;
548         }
549
550         /*
551          * We might have to IPI the remote CPU if the base is idle and the
552          * timer is not deferrable. If the other CPU is on the way to idle
553          * then it can't set base->is_idle as we hold the base lock:
554          */
555         if (!base->is_idle)
556                 return;
557
558         /* Check whether this is the new first expiring timer: */
559         if (time_after_eq(timer->expires, base->next_expiry))
560                 return;
561
562         /*
563          * Set the next expiry time and kick the CPU so it can reevaluate the
564          * wheel:
565          */
566         base->next_expiry = timer->expires;
567                 wake_up_nohz_cpu(base->cpu);
568 }
569
570 static void
571 internal_add_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
572 {
573         __internal_add_timer(base, timer);
574         trigger_dyntick_cpu(base, timer);
575 }
576
577 #ifdef CONFIG_DEBUG_OBJECTS_TIMERS
578
579 static struct debug_obj_descr timer_debug_descr;
580
581 static void *timer_debug_hint(void *addr)
582 {
583         return ((struct timer_list *) addr)->function;
584 }
585
586 static bool timer_is_static_object(void *addr)
587 {
588         struct timer_list *timer = addr;
589
590         return (timer->entry.pprev == NULL &&
591                 timer->entry.next == TIMER_ENTRY_STATIC);
592 }
593
594 /*
595  * fixup_init is called when:
596  * - an active object is initialized
597  */
598 static bool timer_fixup_init(void *addr, enum debug_obj_state state)
599 {
600         struct timer_list *timer = addr;
601
602         switch (state) {
603         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
604                 del_timer_sync(timer);
605                 debug_object_init(timer, &timer_debug_descr);
606                 return true;
607         default:
608                 return false;
609         }
610 }
611
612 /* Stub timer callback for improperly used timers. */
613 static void stub_timer(struct timer_list *unused)
614 {
615         WARN_ON(1);
616 }
617
618 /*
619  * fixup_activate is called when:
620  * - an active object is activated
621  * - an unknown non-static object is activated
622  */
623 static bool timer_fixup_activate(void *addr, enum debug_obj_state state)
624 {
625         struct timer_list *timer = addr;
626
627         switch (state) {
628         case ODEBUG_STATE_NOTAVAILABLE:
629                 timer_setup(timer, stub_timer, 0);
630                 return true;
631
632         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
633                 WARN_ON(1);
634
635         default:
636                 return false;
637         }
638 }
639
640 /*
641  * fixup_free is called when:
642  * - an active object is freed
643  */
644 static bool timer_fixup_free(void *addr, enum debug_obj_state state)
645 {
646         struct timer_list *timer = addr;
647
648         switch (state) {
649         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
650                 del_timer_sync(timer);
651                 debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
652                 return true;
653         default:
654                 return false;
655         }
656 }
657
658 /*
659  * fixup_assert_init is called when:
660  * - an untracked/uninit-ed object is found
661  */
662 static bool timer_fixup_assert_init(void *addr, enum debug_obj_state state)
663 {
664         struct timer_list *timer = addr;
665
666         switch (state) {
667         case ODEBUG_STATE_NOTAVAILABLE:
668                 timer_setup(timer, stub_timer, 0);
669                 return true;
670         default:
671                 return false;
672         }
673 }
674
675 static struct debug_obj_descr timer_debug_descr = {
676         .name                   = "timer_list",
677         .debug_hint             = timer_debug_hint,
678         .is_static_object       = timer_is_static_object,
679         .fixup_init             = timer_fixup_init,
680         .fixup_activate         = timer_fixup_activate,
681         .fixup_free             = timer_fixup_free,
682         .fixup_assert_init      = timer_fixup_assert_init,
683 };
684
685 static inline void debug_timer_init(struct timer_list *timer)
686 {
687         debug_object_init(timer, &timer_debug_descr);
688 }
689
690 static inline void debug_timer_activate(struct timer_list *timer)
691 {
692         debug_object_activate(timer, &timer_debug_descr);
693 }
694
695 static inline void debug_timer_deactivate(struct timer_list *timer)
696 {
697         debug_object_deactivate(timer, &timer_debug_descr);
698 }
699
700 static inline void debug_timer_free(struct timer_list *timer)
701 {
702         debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
703 }
704
705 static inline void debug_timer_assert_init(struct timer_list *timer)
706 {
707         debug_object_assert_init(timer, &timer_debug_descr);
708 }
709
710 static void do_init_timer(struct timer_list *timer,
711                           void (*func)(struct timer_list *),
712                           unsigned int flags,
713                           const char *name, struct lock_class_key *key);
714
715 void init_timer_on_stack_key(struct timer_list *timer,
716                              void (*func)(struct timer_list *),
717                              unsigned int flags,
718                              const char *name, struct lock_class_key *key)
719 {
720         debug_object_init_on_stack(timer, &timer_debug_descr);
721         do_init_timer(timer, func, flags, name, key);
722 }
723 EXPORT_SYMBOL_GPL(init_timer_on_stack_key);
724
725 void destroy_timer_on_stack(struct timer_list *timer)
726 {
727         debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
728 }
729 EXPORT_SYMBOL_GPL(destroy_timer_on_stack);
730
731 #else
732 static inline void debug_timer_init(struct timer_list *timer) { }
733 static inline void debug_timer_activate(struct timer_list *timer) { }
734 static inline void debug_timer_deactivate(struct timer_list *timer) { }
735 static inline void debug_timer_assert_init(struct timer_list *timer) { }
736 #endif
737
738 static inline void debug_init(struct timer_list *timer)
739 {
740         debug_timer_init(timer);
741         trace_timer_init(timer);
742 }
743
744 static inline void
745 debug_activate(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
746 {
747         debug_timer_activate(timer);
748         trace_timer_start(timer, expires, timer->flags);
749 }
750
751 static inline void debug_deactivate(struct timer_list *timer)
752 {
753         debug_timer_deactivate(timer);
754         trace_timer_cancel(timer);
755 }
756
757 static inline void debug_assert_init(struct timer_list *timer)
758 {
759         debug_timer_assert_init(timer);
760 }
761
762 static void do_init_timer(struct timer_list *timer,
763                           void (*func)(struct timer_list *),
764                           unsigned int flags,
765                           const char *name, struct lock_class_key *key)
766 {
767         timer->entry.pprev = NULL;
768         timer->function = func;
769         timer->flags = flags | raw_smp_processor_id();
770         lockdep_init_map(&timer->lockdep_map, name, key, 0);
771 }
772
773 /**
774  * init_timer_key - initialize a timer
775  * @timer: the timer to be initialized
776  * @func: timer callback function
777  * @flags: timer flags
778  * @name: name of the timer
779  * @key: lockdep class key of the fake lock used for tracking timer
780  *       sync lock dependencies
781  *
782  * init_timer_key() must be done to a timer prior calling *any* of the
783  * other timer functions.
784  */
785 void init_timer_key(struct timer_list *timer,
786                     void (*func)(struct timer_list *), unsigned int flags,
787                     const char *name, struct lock_class_key *key)
788 {
789         debug_init(timer);
790         do_init_timer(timer, func, flags, name, key);
791 }
792 EXPORT_SYMBOL(init_timer_key);
793
794 static inline void detach_timer(struct timer_list *timer, bool clear_pending)
795 {
796         struct hlist_node *entry = &timer->entry;
797
798         debug_deactivate(timer);
799
800         __hlist_del(entry);
801         if (clear_pending)
802                 entry->pprev = NULL;
803         entry->next = LIST_POISON2;
804 }
805
806 static int detach_if_pending(struct timer_list *timer, struct timer_base *base,
807                              bool clear_pending)
808 {
809         unsigned idx = timer_get_idx(timer);
810
811         if (!timer_pending(timer))
812                 return 0;
813
814         if (hlist_is_singular_node(&timer->entry, base->vectors + idx))
815                 __clear_bit(idx, base->pending_map);
816
817         detach_timer(timer, clear_pending);
818         return 1;
819 }
820
821 static inline struct timer_base *get_timer_cpu_base(u32 tflags, u32 cpu)
822 {
823         struct timer_base *base = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD], cpu);
824
825         /*
826          * If the timer is deferrable and NO_HZ_COMMON is set then we need
827          * to use the deferrable base.
828          */
829         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && (tflags & TIMER_DEFERRABLE))
830                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF], cpu);
831         return base;
832 }
833
834 static inline struct timer_base *get_timer_this_cpu_base(u32 tflags)
835 {
836         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
837
838         /*
839          * If the timer is deferrable and NO_HZ_COMMON is set then we need
840          * to use the deferrable base.
841          */
842         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && (tflags & TIMER_DEFERRABLE))
843                 base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF]);
844         return base;
845 }
846
847 static inline struct timer_base *get_timer_base(u32 tflags)
848 {
849         return get_timer_cpu_base(tflags, tflags & TIMER_CPUMASK);
850 }
851
852 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
853 static inline struct timer_base *
854 get_target_base(struct timer_base *base, unsigned tflags)
855 {
856 #ifdef CONFIG_SMP
857         if ((tflags & TIMER_PINNED) || !base->migration_enabled)
858                 return get_timer_this_cpu_base(tflags);
859         return get_timer_cpu_base(tflags, get_nohz_timer_target());
860 #else
861         return get_timer_this_cpu_base(tflags);
862 #endif
863 }
864
865 static inline void forward_timer_base(struct timer_base *base)
866 {
867         unsigned long jnow;
868
869         /*
870          * We only forward the base when we are idle or have just come out of
871          * idle (must_forward_clk logic), and have a delta between base clock
872          * and jiffies. In the common case, run_timers will take care of it.
873          */
874         if (likely(!base->must_forward_clk))
875                 return;
876
877         jnow = READ_ONCE(jiffies);
878         base->must_forward_clk = base->is_idle;
879         if ((long)(jnow - base->clk) < 2)
880                 return;
881
882         /*
883          * If the next expiry value is > jiffies, then we fast forward to
884          * jiffies otherwise we forward to the next expiry value.
885          */
886         if (time_after(base->next_expiry, jnow))
887                 base->clk = jnow;
888         else
889                 base->clk = base->next_expiry;
890 }
891 #else
892 static inline struct timer_base *
893 get_target_base(struct timer_base *base, unsigned tflags)
894 {
895         return get_timer_this_cpu_base(tflags);
896 }
897
898 static inline void forward_timer_base(struct timer_base *base) { }
899 #endif
900
901
902 /*
903  * We are using hashed locking: Holding per_cpu(timer_bases[x]).lock means
904  * that all timers which are tied to this base are locked, and the base itself
905  * is locked too.
906  *
907  * So __run_timers/migrate_timers can safely modify all timers which could
908  * be found in the base->vectors array.
909  *
910  * When a timer is migrating then the TIMER_MIGRATING flag is set and we need
911  * to wait until the migration is done.
912  */
913 static struct timer_base *lock_timer_base(struct timer_list *timer,
914                                           unsigned long *flags)
915         __acquires(timer->base->lock)
916 {
917         for (;;) {
918                 struct timer_base *base;
919                 u32 tf;
920
921                 /*
922                  * We need to use READ_ONCE() here, otherwise the compiler
923                  * might re-read @tf between the check for TIMER_MIGRATING
924                  * and spin_lock().
925                  */
926                 tf = READ_ONCE(timer->flags);
927
928                 if (!(tf & TIMER_MIGRATING)) {
929                         base = get_timer_base(tf);
930                         raw_spin_lock_irqsave(&base->lock, *flags);
931                         if (timer->flags == tf)
932                                 return base;
933                         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, *flags);
934                 }
935                 cpu_relax();
936         }
937 }
938
939 #define MOD_TIMER_PENDING_ONLY          0x01
940 #define MOD_TIMER_REDUCE                0x02
941
942 static inline int
943 __mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires, unsigned int options)
944 {
945         struct timer_base *base, *new_base;
946         unsigned int idx = UINT_MAX;
947         unsigned long clk = 0, flags;
948         int ret = 0;
949
950         BUG_ON(!timer->function);
951
952         /*
953          * This is a common optimization triggered by the networking code - if
954          * the timer is re-modified to have the same timeout or ends up in the
955          * same array bucket then just return:
956          */
957         if (timer_pending(timer)) {
958                 /*
959                  * The downside of this optimization is that it can result in
960                  * larger granularity than you would get from adding a new
961                  * timer with this expiry.
962                  */
963                 long diff = timer->expires - expires;
964
965                 if (!diff)
966                         return 1;
967                 if (options & MOD_TIMER_REDUCE && diff <= 0)
968                         return 1;
969
970                 /*
971                  * We lock timer base and calculate the bucket index right
972                  * here. If the timer ends up in the same bucket, then we
973                  * just update the expiry time and avoid the whole
974                  * dequeue/enqueue dance.
975                  */
976                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
977                 forward_timer_base(base);
978
979                 if (timer_pending(timer) && (options & MOD_TIMER_REDUCE) &&
980                     time_before_eq(timer->expires, expires)) {
981                         ret = 1;
982                         goto out_unlock;
983                 }
984
985                 clk = base->clk;
986                 idx = calc_wheel_index(expires, clk);
987
988                 /*
989                  * Retrieve and compare the array index of the pending
990                  * timer. If it matches set the expiry to the new value so a
991                  * subsequent call will exit in the expires check above.
992                  */
993                 if (idx == timer_get_idx(timer)) {
994                         if (!(options & MOD_TIMER_REDUCE))
995                                 timer->expires = expires;
996                         else if (time_after(timer->expires, expires))
997                                 timer->expires = expires;
998                         ret = 1;
999                         goto out_unlock;
1000                 }
1001         } else {
1002                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
1003                 forward_timer_base(base);
1004         }
1005
1006         ret = detach_if_pending(timer, base, false);
1007         if (!ret && (options & MOD_TIMER_PENDING_ONLY))
1008                 goto out_unlock;
1009
1010         debug_activate(timer, expires);
1011
1012         new_base = get_target_base(base, timer->flags);
1013
1014         if (base != new_base) {
1015                 /*
1016                  * We are trying to schedule the timer on the new base.
1017                  * However we can't change timer's base while it is running,
1018                  * otherwise del_timer_sync() can't detect that the timer's
1019                  * handler yet has not finished. This also guarantees that the
1020                  * timer is serialized wrt itself.
1021                  */
1022                 if (likely(base->running_timer != timer)) {
1023                         /* See the comment in lock_timer_base() */
1024                         timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
1025
1026                         raw_spin_unlock(&base->lock);
1027                         base = new_base;
1028                         raw_spin_lock(&base->lock);
1029                         WRITE_ONCE(timer->flags,
1030                                    (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | base->cpu);
1031                         forward_timer_base(base);
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 possibly switching the base, only
1039          * enqueue_timer() and trigger_dyntick_cpu() is required. Otherwise
1040          * we need to (re)calculate the wheel index via
1041          * internal_add_timer().
1042          */
1043         if (idx != UINT_MAX && clk == base->clk) {
1044                 enqueue_timer(base, timer, idx);
1045                 trigger_dyntick_cpu(base, timer);
1046         } else {
1047                 internal_add_timer(base, timer);
1048         }
1049
1050 out_unlock:
1051         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1052
1053         return ret;
1054 }
1055
1056 /**
1057  * mod_timer_pending - modify a pending timer's timeout
1058  * @timer: the pending timer to be modified
1059  * @expires: new timeout in jiffies
1060  *
1061  * mod_timer_pending() is the same for pending timers as mod_timer(),
1062  * but will not re-activate and modify already deleted timers.
1063  *
1064  * It is useful for unserialized use of timers.
1065  */
1066 int mod_timer_pending(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1067 {
1068         return __mod_timer(timer, expires, MOD_TIMER_PENDING_ONLY);
1069 }
1070 EXPORT_SYMBOL(mod_timer_pending);
1071
1072 /**
1073  * mod_timer - modify a timer's timeout
1074  * @timer: the timer to be modified
1075  * @expires: new timeout in jiffies
1076  *
1077  * mod_timer() is a more efficient way to update the expire field of an
1078  * active timer (if the timer is inactive it will be activated)
1079  *
1080  * mod_timer(timer, expires) is equivalent to:
1081  *
1082  *     del_timer(timer); timer->expires = expires; add_timer(timer);
1083  *
1084  * Note that if there are multiple unserialized concurrent users of the
1085  * same timer, then mod_timer() is the only safe way to modify the timeout,
1086  * since add_timer() cannot modify an already running timer.
1087  *
1088  * The function returns whether it has modified a pending timer or not.
1089  * (ie. mod_timer() of an inactive timer returns 0, mod_timer() of an
1090  * active timer returns 1.)
1091  */
1092 int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1093 {
1094         return __mod_timer(timer, expires, 0);
1095 }
1096 EXPORT_SYMBOL(mod_timer);
1097
1098 /**
1099  * timer_reduce - Modify a timer's timeout if it would reduce the timeout
1100  * @timer:      The timer to be modified
1101  * @expires:    New timeout in jiffies
1102  *
1103  * timer_reduce() is very similar to mod_timer(), except that it will only
1104  * modify a running timer if that would reduce the expiration time (it will
1105  * start a timer that isn't running).
1106  */
1107 int timer_reduce(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1108 {
1109         return __mod_timer(timer, expires, MOD_TIMER_REDUCE);
1110 }
1111 EXPORT_SYMBOL(timer_reduce);
1112
1113 /**
1114  * add_timer - start a timer
1115  * @timer: the timer to be added
1116  *
1117  * The kernel will do a ->function(@timer) callback from the
1118  * timer interrupt at the ->expires point in the future. The
1119  * current time is 'jiffies'.
1120  *
1121  * The timer's ->expires, ->function fields must be set prior calling this
1122  * function.
1123  *
1124  * Timers with an ->expires field in the past will be executed in the next
1125  * timer tick.
1126  */
1127 void add_timer(struct timer_list *timer)
1128 {
1129         BUG_ON(timer_pending(timer));
1130         mod_timer(timer, timer->expires);
1131 }
1132 EXPORT_SYMBOL(add_timer);
1133
1134 /**
1135  * add_timer_on - start a timer on a particular CPU
1136  * @timer: the timer to be added
1137  * @cpu: the CPU to start it on
1138  *
1139  * This is not very scalable on SMP. Double adds are not possible.
1140  */
1141 void add_timer_on(struct timer_list *timer, int cpu)
1142 {
1143         struct timer_base *new_base, *base;
1144         unsigned long flags;
1145
1146         BUG_ON(timer_pending(timer) || !timer->function);
1147
1148         new_base = get_timer_cpu_base(timer->flags, cpu);
1149
1150         /*
1151          * If @timer was on a different CPU, it should be migrated with the
1152          * old base locked to prevent other operations proceeding with the
1153          * wrong base locked.  See lock_timer_base().
1154          */
1155         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1156         if (base != new_base) {
1157                 timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
1158
1159                 raw_spin_unlock(&base->lock);
1160                 base = new_base;
1161                 raw_spin_lock(&base->lock);
1162                 WRITE_ONCE(timer->flags,
1163                            (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu);
1164         }
1165         forward_timer_base(base);
1166
1167         debug_activate(timer, timer->expires);
1168         internal_add_timer(base, timer);
1169         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1170 }
1171 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_timer_on);
1172
1173 /**
1174  * del_timer - deactivate a timer.
1175  * @timer: the timer to be deactivated
1176  *
1177  * del_timer() deactivates a timer - this works on both active and inactive
1178  * timers.
1179  *
1180  * The function returns whether it has deactivated a pending timer or not.
1181  * (ie. del_timer() of an inactive timer returns 0, del_timer() of an
1182  * active timer returns 1.)
1183  */
1184 int del_timer(struct timer_list *timer)
1185 {
1186         struct timer_base *base;
1187         unsigned long flags;
1188         int ret = 0;
1189
1190         debug_assert_init(timer);
1191
1192         if (timer_pending(timer)) {
1193                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
1194                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1195                 raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1196         }
1197
1198         return ret;
1199 }
1200 EXPORT_SYMBOL(del_timer);
1201
1202 /**
1203  * try_to_del_timer_sync - Try to deactivate a timer
1204  * @timer: timer to delete
1205  *
1206  * This function tries to deactivate a timer. Upon successful (ret >= 0)
1207  * exit the timer is not queued and the handler is not running on any CPU.
1208  */
1209 int try_to_del_timer_sync(struct timer_list *timer)
1210 {
1211         struct timer_base *base;
1212         unsigned long flags;
1213         int ret = -1;
1214
1215         debug_assert_init(timer);
1216
1217         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1218
1219         if (base->running_timer != timer)
1220                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1221
1222         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1223
1224         return ret;
1225 }
1226 EXPORT_SYMBOL(try_to_del_timer_sync);
1227
1228 #ifdef CONFIG_SMP
1229 /**
1230  * del_timer_sync - deactivate a timer and wait for the handler to finish.
1231  * @timer: the timer to be deactivated
1232  *
1233  * This function only differs from del_timer() on SMP: besides deactivating
1234  * the timer it also makes sure the handler has finished executing on other
1235  * CPUs.
1236  *
1237  * Synchronization rules: Callers must prevent restarting of the timer,
1238  * otherwise this function is meaningless. It must not be called from
1239  * interrupt contexts unless the timer is an irqsafe one. The caller must
1240  * not hold locks which would prevent completion of the timer's
1241  * handler. The timer's handler must not call add_timer_on(). Upon exit the
1242  * timer is not queued and the handler is not running on any CPU.
1243  *
1244  * Note: For !irqsafe timers, you must not hold locks that are held in
1245  *   interrupt context while calling this function. Even if the lock has
1246  *   nothing to do with the timer in question.  Here's why:
1247  *
1248  *    CPU0                             CPU1
1249  *    ----                             ----
1250  *                                   <SOFTIRQ>
1251  *                                   call_timer_fn();
1252  *                                     base->running_timer = mytimer;
1253  *  spin_lock_irq(somelock);
1254  *                                     <IRQ>
1255  *                                        spin_lock(somelock);
1256  *  del_timer_sync(mytimer);
1257  *   while (base->running_timer == mytimer);
1258  *
1259  * Now del_timer_sync() will never return and never release somelock.
1260  * The interrupt on the other CPU is waiting to grab somelock but
1261  * it has interrupted the softirq that CPU0 is waiting to finish.
1262  *
1263  * The function returns whether it has deactivated a pending timer or not.
1264  */
1265 int del_timer_sync(struct timer_list *timer)
1266 {
1267 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1268         unsigned long flags;
1269
1270         /*
1271          * If lockdep gives a backtrace here, please reference
1272          * the synchronization rules above.
1273          */
1274         local_irq_save(flags);
1275         lock_map_acquire(&timer->lockdep_map);
1276         lock_map_release(&timer->lockdep_map);
1277         local_irq_restore(flags);
1278 #endif
1279         /*
1280          * don't use it in hardirq context, because it
1281          * could lead to deadlock.
1282          */
1283         WARN_ON(in_irq() && !(timer->flags & TIMER_IRQSAFE));
1284         for (;;) {
1285                 int ret = try_to_del_timer_sync(timer);
1286                 if (ret >= 0)
1287                         return ret;
1288                 cpu_relax();
1289         }
1290 }
1291 EXPORT_SYMBOL(del_timer_sync);
1292 #endif
1293
1294 static void call_timer_fn(struct timer_list *timer, void (*fn)(struct timer_list *))
1295 {
1296         int count = preempt_count();
1297
1298 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1299         /*
1300          * It is permissible to free the timer from inside the
1301          * function that is called from it, this we need to take into
1302          * account for lockdep too. To avoid bogus "held lock freed"
1303          * warnings as well as problems when looking into
1304          * timer->lockdep_map, make a copy and use that here.
1305          */
1306         struct lockdep_map lockdep_map;
1307
1308         lockdep_copy_map(&lockdep_map, &timer->lockdep_map);
1309 #endif
1310         /*
1311          * Couple the lock chain with the lock chain at
1312          * del_timer_sync() by acquiring the lock_map around the fn()
1313          * call here and in del_timer_sync().
1314          */
1315         lock_map_acquire(&lockdep_map);
1316
1317         trace_timer_expire_entry(timer);
1318         fn(timer);
1319         trace_timer_expire_exit(timer);
1320
1321         lock_map_release(&lockdep_map);
1322
1323         if (count != preempt_count()) {
1324                 WARN_ONCE(1, "timer: %pF preempt leak: %08x -> %08x\n",
1325                           fn, count, preempt_count());
1326                 /*
1327                  * Restore the preempt count. That gives us a decent
1328                  * chance to survive and extract information. If the
1329                  * callback kept a lock held, bad luck, but not worse
1330                  * than the BUG() we had.
1331                  */
1332                 preempt_count_set(count);
1333         }
1334 }
1335
1336 static void expire_timers(struct timer_base *base, struct hlist_head *head)
1337 {
1338         while (!hlist_empty(head)) {
1339                 struct timer_list *timer;
1340                 void (*fn)(struct timer_list *);
1341
1342                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
1343
1344                 base->running_timer = timer;
1345                 detach_timer(timer, true);
1346
1347                 fn = timer->function;
1348
1349                 if (timer->flags & TIMER_IRQSAFE) {
1350                         raw_spin_unlock(&base->lock);
1351                         call_timer_fn(timer, fn);
1352                         raw_spin_lock(&base->lock);
1353                 } else {
1354                         raw_spin_unlock_irq(&base->lock);
1355                         call_timer_fn(timer, fn);
1356                         raw_spin_lock_irq(&base->lock);
1357                 }
1358         }
1359 }
1360
1361 static int __collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1362                                     struct hlist_head *heads)
1363 {
1364         unsigned long clk = base->clk;
1365         struct hlist_head *vec;
1366         int i, levels = 0;
1367         unsigned int idx;
1368
1369         for (i = 0; i < LVL_DEPTH; i++) {
1370                 idx = (clk & LVL_MASK) + i * LVL_SIZE;
1371
1372                 if (__test_and_clear_bit(idx, base->pending_map)) {
1373                         vec = base->vectors + idx;
1374                         hlist_move_list(vec, heads++);
1375                         levels++;
1376                 }
1377                 /* Is it time to look at the next level? */
1378                 if (clk & LVL_CLK_MASK)
1379                         break;
1380                 /* Shift clock for the next level granularity */
1381                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1382         }
1383         return levels;
1384 }
1385
1386 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1387 /*
1388  * Find the next pending bucket of a level. Search from level start (@offset)
1389  * + @clk upwards and if nothing there, search from start of the level
1390  * (@offset) up to @offset + clk.
1391  */
1392 static int next_pending_bucket(struct timer_base *base, unsigned offset,
1393                                unsigned clk)
1394 {
1395         unsigned pos, start = offset + clk;
1396         unsigned end = offset + LVL_SIZE;
1397
1398         pos = find_next_bit(base->pending_map, end, start);
1399         if (pos < end)
1400                 return pos - start;
1401
1402         pos = find_next_bit(base->pending_map, start, offset);
1403         return pos < start ? pos + LVL_SIZE - start : -1;
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Search the first expiring timer in the various clock levels. Caller must
1408  * hold base->lock.
1409  */
1410 static unsigned long __next_timer_interrupt(struct timer_base *base)
1411 {
1412         unsigned long clk, next, adj;
1413         unsigned lvl, offset = 0;
1414
1415         next = base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
1416         clk = base->clk;
1417         for (lvl = 0; lvl < LVL_DEPTH; lvl++, offset += LVL_SIZE) {
1418                 int pos = next_pending_bucket(base, offset, clk & LVL_MASK);
1419
1420                 if (pos >= 0) {
1421                         unsigned long tmp = clk + (unsigned long) pos;
1422
1423                         tmp <<= LVL_SHIFT(lvl);
1424                         if (time_before(tmp, next))
1425                                 next = tmp;
1426                 }
1427                 /*
1428                  * Clock for the next level. If the current level clock lower
1429                  * bits are zero, we look at the next level as is. If not we
1430                  * need to advance it by one because that's going to be the
1431                  * next expiring bucket in that level. base->clk is the next
1432                  * expiring jiffie. So in case of:
1433                  *
1434                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1435                  *  0    0    0    0    0    0
1436                  *
1437                  * we have to look at all levels @index 0. With
1438                  *
1439                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1440                  *  0    0    0    0    0    2
1441                  *
1442                  * LVL0 has the next expiring bucket @index 2. The upper
1443                  * levels have the next expiring bucket @index 1.
1444                  *
1445                  * In case that the propagation wraps the next level the same
1446                  * rules apply:
1447                  *
1448                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1449                  *  0    0    0    0    F    2
1450                  *
1451                  * So after looking at LVL0 we get:
1452                  *
1453                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1
1454                  *  0    0    0    1    0
1455                  *
1456                  * So no propagation from LVL1 to LVL2 because that happened
1457                  * with the add already, but then we need to propagate further
1458                  * from LVL2 to LVL3.
1459                  *
1460                  * So the simple check whether the lower bits of the current
1461                  * level are 0 or not is sufficient for all cases.
1462                  */
1463                 adj = clk & LVL_CLK_MASK ? 1 : 0;
1464                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1465                 clk += adj;
1466         }
1467         return next;
1468 }
1469
1470 /*
1471  * Check, if the next hrtimer event is before the next timer wheel
1472  * event:
1473  */
1474 static u64 cmp_next_hrtimer_event(u64 basem, u64 expires)
1475 {
1476         u64 nextevt = hrtimer_get_next_event();
1477
1478         /*
1479          * If high resolution timers are enabled
1480          * hrtimer_get_next_event() returns KTIME_MAX.
1481          */
1482         if (expires <= nextevt)
1483                 return expires;
1484
1485         /*
1486          * If the next timer is already expired, return the tick base
1487          * time so the tick is fired immediately.
1488          */
1489         if (nextevt <= basem)
1490                 return basem;
1491
1492         /*
1493          * Round up to the next jiffie. High resolution timers are
1494          * off, so the hrtimers are expired in the tick and we need to
1495          * make sure that this tick really expires the timer to avoid
1496          * a ping pong of the nohz stop code.
1497          *
1498          * Use DIV_ROUND_UP_ULL to prevent gcc calling __divdi3
1499          */
1500         return DIV_ROUND_UP_ULL(nextevt, TICK_NSEC) * TICK_NSEC;
1501 }
1502
1503 /**
1504  * get_next_timer_interrupt - return the time (clock mono) of the next timer
1505  * @basej:      base time jiffies
1506  * @basem:      base time clock monotonic
1507  *
1508  * Returns the tick aligned clock monotonic time of the next pending
1509  * timer or KTIME_MAX if no timer is pending.
1510  */
1511 u64 get_next_timer_interrupt(unsigned long basej, u64 basem)
1512 {
1513         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1514         u64 expires = KTIME_MAX;
1515         unsigned long nextevt;
1516         bool is_max_delta;
1517
1518         /*
1519          * Pretend that there is no timer pending if the cpu is offline.
1520          * Possible pending timers will be migrated later to an active cpu.
1521          */
1522         if (cpu_is_offline(smp_processor_id()))
1523                 return expires;
1524
1525         raw_spin_lock(&base->lock);
1526         nextevt = __next_timer_interrupt(base);
1527         is_max_delta = (nextevt == base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA);
1528         base->next_expiry = nextevt;
1529         /*
1530          * We have a fresh next event. Check whether we can forward the
1531          * base. We can only do that when @basej is past base->clk
1532          * otherwise we might rewind base->clk.
1533          */
1534         if (time_after(basej, base->clk)) {
1535                 if (time_after(nextevt, basej))
1536                         base->clk = basej;
1537                 else if (time_after(nextevt, base->clk))
1538                         base->clk = nextevt;
1539         }
1540
1541         if (time_before_eq(nextevt, basej)) {
1542                 expires = basem;
1543                 base->is_idle = false;
1544         } else {
1545                 if (!is_max_delta)
1546                         expires = basem + (u64)(nextevt - basej) * TICK_NSEC;
1547                 /*
1548                  * If we expect to sleep more than a tick, mark the base idle.
1549                  * Also the tick is stopped so any added timer must forward
1550                  * the base clk itself to keep granularity small. This idle
1551                  * logic is only maintained for the BASE_STD base, deferrable
1552                  * timers may still see large granularity skew (by design).
1553                  */
1554                 if ((expires - basem) > TICK_NSEC) {
1555                         base->must_forward_clk = true;
1556                         base->is_idle = true;
1557                 }
1558         }
1559         raw_spin_unlock(&base->lock);
1560
1561         return cmp_next_hrtimer_event(basem, expires);
1562 }
1563
1564 /**
1565  * timer_clear_idle - Clear the idle state of the timer base
1566  *
1567  * Called with interrupts disabled
1568  */
1569 void timer_clear_idle(void)
1570 {
1571         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1572
1573         /*
1574          * We do this unlocked. The worst outcome is a remote enqueue sending
1575          * a pointless IPI, but taking the lock would just make the window for
1576          * sending the IPI a few instructions smaller for the cost of taking
1577          * the lock in the exit from idle path.
1578          */
1579         base->is_idle = false;
1580 }
1581
1582 static int collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1583                                   struct hlist_head *heads)
1584 {
1585         /*
1586          * NOHZ optimization. After a long idle sleep we need to forward the
1587          * base to current jiffies. Avoid a loop by searching the bitfield for
1588          * the next expiring timer.
1589          */
1590         if ((long)(jiffies - base->clk) > 2) {
1591                 unsigned long next = __next_timer_interrupt(base);
1592
1593                 /*
1594                  * If the next timer is ahead of time forward to current
1595                  * jiffies, otherwise forward to the next expiry time:
1596                  */
1597                 if (time_after(next, jiffies)) {
1598                         /*
1599                          * The call site will increment base->clk and then
1600                          * terminate the expiry loop immediately.
1601                          */
1602                         base->clk = jiffies;
1603                         return 0;
1604                 }
1605                 base->clk = next;
1606         }
1607         return __collect_expired_timers(base, heads);
1608 }
1609 #else
1610 static inline int collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1611                                          struct hlist_head *heads)
1612 {
1613         return __collect_expired_timers(base, heads);
1614 }
1615 #endif
1616
1617 /*
1618  * Called from the timer interrupt handler to charge one tick to the current
1619  * process.  user_tick is 1 if the tick is user time, 0 for system.
1620  */
1621 void update_process_times(int user_tick)
1622 {
1623         struct task_struct *p = current;
1624
1625         /* Note: this timer irq context must be accounted for as well. */
1626         account_process_tick(p, user_tick);
1627         run_local_timers();
1628         rcu_check_callbacks(user_tick);
1629 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
1630         if (in_irq())
1631                 irq_work_tick();
1632 #endif
1633         scheduler_tick();
1634         if (IS_ENABLED(CONFIG_POSIX_TIMERS))
1635                 run_posix_cpu_timers(p);
1636 }
1637
1638 /**
1639  * __run_timers - run all expired timers (if any) on this CPU.
1640  * @base: the timer vector to be processed.
1641  */
1642 static inline void __run_timers(struct timer_base *base)
1643 {
1644         struct hlist_head heads[LVL_DEPTH];
1645         int levels;
1646
1647         if (!time_after_eq(jiffies, base->clk))
1648                 return;
1649
1650         raw_spin_lock_irq(&base->lock);
1651
1652         while (time_after_eq(jiffies, base->clk)) {
1653
1654                 levels = collect_expired_timers(base, heads);
1655                 base->clk++;
1656
1657                 while (levels--)
1658                         expire_timers(base, heads + levels);
1659         }
1660         base->running_timer = NULL;
1661         raw_spin_unlock_irq(&base->lock);
1662 }
1663
1664 /*
1665  * This function runs timers and the timer-tq in bottom half context.
1666  */
1667 static __latent_entropy void run_timer_softirq(struct softirq_action *h)
1668 {
1669         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1670
1671         /*
1672          * must_forward_clk must be cleared before running timers so that any
1673          * timer functions that call mod_timer will not try to forward the
1674          * base. idle trcking / clock forwarding logic is only used with
1675          * BASE_STD timers.
1676          *
1677          * The deferrable base does not do idle tracking at all, so we do
1678          * not forward it. This can result in very large variations in
1679          * granularity for deferrable timers, but they can be deferred for
1680          * long periods due to idle.
1681          */
1682         base->must_forward_clk = false;
1683
1684         __run_timers(base);
1685         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON))
1686                 __run_timers(this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF]));
1687 }
1688
1689 /*
1690  * Called by the local, per-CPU timer interrupt on SMP.
1691  */
1692 void run_local_timers(void)
1693 {
1694         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1695
1696         hrtimer_run_queues();
1697         /* Raise the softirq only if required. */
1698         if (time_before(jiffies, base->clk)) {
1699                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || !base->nohz_active)
1700                         return;
1701                 /* CPU is awake, so check the deferrable base. */
1702                 base++;
1703                 if (time_before(jiffies, base->clk))
1704                         return;
1705         }
1706         raise_softirq(TIMER_SOFTIRQ);
1707 }
1708
1709 /*
1710  * Since schedule_timeout()'s timer is defined on the stack, it must store
1711  * the target task on the stack as well.
1712  */
1713 struct process_timer {
1714         struct timer_list timer;
1715         struct task_struct *task;
1716 };
1717
1718 static void process_timeout(struct timer_list *t)
1719 {
1720         struct process_timer *timeout = from_timer(timeout, t, timer);
1721
1722         wake_up_process(timeout->task);
1723 }
1724
1725 /**
1726  * schedule_timeout - sleep until timeout
1727  * @timeout: timeout value in jiffies
1728  *
1729  * Make the current task sleep until @timeout jiffies have
1730  * elapsed. The routine will return immediately unless
1731  * the current task state has been set (see set_current_state()).
1732  *
1733  * You can set the task state as follows -
1734  *
1735  * %TASK_UNINTERRUPTIBLE - at least @timeout jiffies are guaranteed to
1736  * pass before the routine returns unless the current task is explicitly
1737  * woken up, (e.g. by wake_up_process())".
1738  *
1739  * %TASK_INTERRUPTIBLE - the routine may return early if a signal is
1740  * delivered to the current task or the current task is explicitly woken
1741  * up.
1742  *
1743  * The current task state is guaranteed to be TASK_RUNNING when this
1744  * routine returns.
1745  *
1746  * Specifying a @timeout value of %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT will schedule
1747  * the CPU away without a bound on the timeout. In this case the return
1748  * value will be %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT.
1749  *
1750  * Returns 0 when the timer has expired otherwise the remaining time in
1751  * jiffies will be returned.  In all cases the return value is guaranteed
1752  * to be non-negative.
1753  */
1754 signed long __sched schedule_timeout(signed long timeout)
1755 {
1756         struct process_timer timer;
1757         unsigned long expire;
1758
1759         switch (timeout)
1760         {
1761         case MAX_SCHEDULE_TIMEOUT:
1762                 /*
1763                  * These two special cases are useful to be comfortable
1764                  * in the caller. Nothing more. We could take
1765                  * MAX_SCHEDULE_TIMEOUT from one of the negative value
1766                  * but I' d like to return a valid offset (>=0) to allow
1767                  * the caller to do everything it want with the retval.
1768                  */
1769                 schedule();
1770                 goto out;
1771         default:
1772                 /*
1773                  * Another bit of PARANOID. Note that the retval will be
1774                  * 0 since no piece of kernel is supposed to do a check
1775                  * for a negative retval of schedule_timeout() (since it
1776                  * should never happens anyway). You just have the printk()
1777                  * that will tell you if something is gone wrong and where.
1778                  */
1779                 if (timeout < 0) {
1780                         printk(KERN_ERR "schedule_timeout: wrong timeout "
1781                                 "value %lx\n", timeout);
1782                         dump_stack();
1783                         current->state = TASK_RUNNING;
1784                         goto out;
1785                 }
1786         }
1787
1788         expire = timeout + jiffies;
1789
1790         timer.task = current;
1791         timer_setup_on_stack(&timer.timer, process_timeout, 0);
1792         __mod_timer(&timer.timer, expire, 0);
1793         schedule();
1794         del_singleshot_timer_sync(&timer.timer);
1795
1796         /* Remove the timer from the object tracker */
1797         destroy_timer_on_stack(&timer.timer);
1798
1799         timeout = expire - jiffies;
1800
1801  out:
1802         return timeout < 0 ? 0 : timeout;
1803 }
1804 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout);
1805
1806 /*
1807  * We can use __set_current_state() here because schedule_timeout() calls
1808  * schedule() unconditionally.
1809  */
1810 signed long __sched schedule_timeout_interruptible(signed long timeout)
1811 {
1812         __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1813         return schedule_timeout(timeout);
1814 }
1815 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_interruptible);
1816
1817 signed long __sched schedule_timeout_killable(signed long timeout)
1818 {
1819         __set_current_state(TASK_KILLABLE);
1820         return schedule_timeout(timeout);
1821 }
1822 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_killable);
1823
1824 signed long __sched schedule_timeout_uninterruptible(signed long timeout)
1825 {
1826         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1827         return schedule_timeout(timeout);
1828 }
1829 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_uninterruptible);
1830
1831 /*
1832  * Like schedule_timeout_uninterruptible(), except this task will not contribute
1833  * to load average.
1834  */
1835 signed long __sched schedule_timeout_idle(signed long timeout)
1836 {
1837         __set_current_state(TASK_IDLE);
1838         return schedule_timeout(timeout);
1839 }
1840 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_idle);
1841
1842 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1843 static void migrate_timer_list(struct timer_base *new_base, struct hlist_head *head)
1844 {
1845         struct timer_list *timer;
1846         int cpu = new_base->cpu;
1847
1848         while (!hlist_empty(head)) {
1849                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
1850                 detach_timer(timer, false);
1851                 timer->flags = (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu;
1852                 internal_add_timer(new_base, timer);
1853         }
1854 }
1855
1856 int timers_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1857 {
1858         struct timer_base *base;
1859         int b;
1860
1861         for (b = 0; b < NR_BASES; b++) {
1862                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[b], cpu);
1863                 base->clk = jiffies;
1864                 base->next_expiry = base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
1865                 base->is_idle = false;
1866                 base->must_forward_clk = true;
1867         }
1868         return 0;
1869 }
1870
1871 int timers_dead_cpu(unsigned int cpu)
1872 {
1873         struct timer_base *old_base;
1874         struct timer_base *new_base;
1875         int b, i;
1876
1877         BUG_ON(cpu_online(cpu));
1878
1879         for (b = 0; b < NR_BASES; b++) {
1880                 old_base = per_cpu_ptr(&timer_bases[b], cpu);
1881                 new_base = get_cpu_ptr(&timer_bases[b]);
1882                 /*
1883                  * The caller is globally serialized and nobody else
1884                  * takes two locks at once, deadlock is not possible.
1885                  */
1886                 raw_spin_lock_irq(&new_base->lock);
1887                 raw_spin_lock_nested(&old_base->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1888
1889                 BUG_ON(old_base->running_timer);
1890
1891                 for (i = 0; i < WHEEL_SIZE; i++)
1892                         migrate_timer_list(new_base, old_base->vectors + i);
1893
1894                 raw_spin_unlock(&old_base->lock);
1895                 raw_spin_unlock_irq(&new_base->lock);
1896                 put_cpu_ptr(&timer_bases);
1897         }
1898         return 0;
1899 }
1900
1901 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1902
1903 static void __init init_timer_cpu(int cpu)
1904 {
1905         struct timer_base *base;
1906         int i;
1907
1908         for (i = 0; i < NR_BASES; i++) {
1909                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[i], cpu);
1910                 base->cpu = cpu;
1911                 raw_spin_lock_init(&base->lock);
1912                 base->clk = jiffies;
1913         }
1914 }
1915
1916 static void __init init_timer_cpus(void)
1917 {
1918         int cpu;
1919
1920         for_each_possible_cpu(cpu)
1921                 init_timer_cpu(cpu);
1922 }
1923
1924 void __init init_timers(void)
1925 {
1926         init_timer_cpus();
1927         open_softirq(TIMER_SOFTIRQ, run_timer_softirq);
1928 }
1929
1930 /**
1931  * msleep - sleep safely even with waitqueue interruptions
1932  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
1933  */
1934 void msleep(unsigned int msecs)
1935 {
1936         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
1937
1938         while (timeout)
1939                 timeout = schedule_timeout_uninterruptible(timeout);
1940 }
1941
1942 EXPORT_SYMBOL(msleep);
1943
1944 /**
1945  * msleep_interruptible - sleep waiting for signals
1946  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
1947  */
1948 unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs)
1949 {
1950         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
1951
1952         while (timeout && !signal_pending(current))
1953                 timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1954         return jiffies_to_msecs(timeout);
1955 }
1956
1957 EXPORT_SYMBOL(msleep_interruptible);
1958
1959 /**
1960  * usleep_range - Sleep for an approximate time
1961  * @min: Minimum time in usecs to sleep
1962  * @max: Maximum time in usecs to sleep
1963  *
1964  * In non-atomic context where the exact wakeup time is flexible, use
1965  * usleep_range() instead of udelay().  The sleep improves responsiveness
1966  * by avoiding the CPU-hogging busy-wait of udelay(), and the range reduces
1967  * power usage by allowing hrtimers to take advantage of an already-
1968  * scheduled interrupt instead of scheduling a new one just for this sleep.
1969  */
1970 void __sched usleep_range(unsigned long min, unsigned long max)
1971 {
1972         ktime_t exp = ktime_add_us(ktime_get(), min);
1973         u64 delta = (u64)(max - min) * NSEC_PER_USEC;
1974
1975         for (;;) {
1976                 __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1977                 /* Do not return before the requested sleep time has elapsed */
1978                 if (!schedule_hrtimeout_range(&exp, delta, HRTIMER_MODE_ABS))
1979                         break;
1980         }
1981 }
1982 EXPORT_SYMBOL(usleep_range);