timers: Add a function to start/reduce a timer
[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, unsigned int flags,
711                           const char *name, struct lock_class_key *key);
712
713 void init_timer_on_stack_key(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
714                              const char *name, struct lock_class_key *key)
715 {
716         debug_object_init_on_stack(timer, &timer_debug_descr);
717         do_init_timer(timer, flags, name, key);
718 }
719 EXPORT_SYMBOL_GPL(init_timer_on_stack_key);
720
721 void destroy_timer_on_stack(struct timer_list *timer)
722 {
723         debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
724 }
725 EXPORT_SYMBOL_GPL(destroy_timer_on_stack);
726
727 #else
728 static inline void debug_timer_init(struct timer_list *timer) { }
729 static inline void debug_timer_activate(struct timer_list *timer) { }
730 static inline void debug_timer_deactivate(struct timer_list *timer) { }
731 static inline void debug_timer_assert_init(struct timer_list *timer) { }
732 #endif
733
734 static inline void debug_init(struct timer_list *timer)
735 {
736         debug_timer_init(timer);
737         trace_timer_init(timer);
738 }
739
740 static inline void
741 debug_activate(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
742 {
743         debug_timer_activate(timer);
744         trace_timer_start(timer, expires, timer->flags);
745 }
746
747 static inline void debug_deactivate(struct timer_list *timer)
748 {
749         debug_timer_deactivate(timer);
750         trace_timer_cancel(timer);
751 }
752
753 static inline void debug_assert_init(struct timer_list *timer)
754 {
755         debug_timer_assert_init(timer);
756 }
757
758 static void do_init_timer(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
759                           const char *name, struct lock_class_key *key)
760 {
761         timer->entry.pprev = NULL;
762         timer->flags = flags | raw_smp_processor_id();
763         lockdep_init_map(&timer->lockdep_map, name, key, 0);
764 }
765
766 /**
767  * init_timer_key - initialize a timer
768  * @timer: the timer to be initialized
769  * @flags: timer flags
770  * @name: name of the timer
771  * @key: lockdep class key of the fake lock used for tracking timer
772  *       sync lock dependencies
773  *
774  * init_timer_key() must be done to a timer prior calling *any* of the
775  * other timer functions.
776  */
777 void init_timer_key(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
778                     const char *name, struct lock_class_key *key)
779 {
780         debug_init(timer);
781         do_init_timer(timer, flags, name, key);
782 }
783 EXPORT_SYMBOL(init_timer_key);
784
785 static inline void detach_timer(struct timer_list *timer, bool clear_pending)
786 {
787         struct hlist_node *entry = &timer->entry;
788
789         debug_deactivate(timer);
790
791         __hlist_del(entry);
792         if (clear_pending)
793                 entry->pprev = NULL;
794         entry->next = LIST_POISON2;
795 }
796
797 static int detach_if_pending(struct timer_list *timer, struct timer_base *base,
798                              bool clear_pending)
799 {
800         unsigned idx = timer_get_idx(timer);
801
802         if (!timer_pending(timer))
803                 return 0;
804
805         if (hlist_is_singular_node(&timer->entry, base->vectors + idx))
806                 __clear_bit(idx, base->pending_map);
807
808         detach_timer(timer, clear_pending);
809         return 1;
810 }
811
812 static inline struct timer_base *get_timer_cpu_base(u32 tflags, u32 cpu)
813 {
814         struct timer_base *base = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD], cpu);
815
816         /*
817          * If the timer is deferrable and nohz is active then we need to use
818          * the deferrable base.
819          */
820         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && base->nohz_active &&
821             (tflags & TIMER_DEFERRABLE))
822                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF], cpu);
823         return base;
824 }
825
826 static inline struct timer_base *get_timer_this_cpu_base(u32 tflags)
827 {
828         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
829
830         /*
831          * If the timer is deferrable and nohz is active then we need to use
832          * the deferrable base.
833          */
834         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && base->nohz_active &&
835             (tflags & TIMER_DEFERRABLE))
836                 base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF]);
837         return base;
838 }
839
840 static inline struct timer_base *get_timer_base(u32 tflags)
841 {
842         return get_timer_cpu_base(tflags, tflags & TIMER_CPUMASK);
843 }
844
845 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
846 static inline struct timer_base *
847 get_target_base(struct timer_base *base, unsigned tflags)
848 {
849 #ifdef CONFIG_SMP
850         if ((tflags & TIMER_PINNED) || !base->migration_enabled)
851                 return get_timer_this_cpu_base(tflags);
852         return get_timer_cpu_base(tflags, get_nohz_timer_target());
853 #else
854         return get_timer_this_cpu_base(tflags);
855 #endif
856 }
857
858 static inline void forward_timer_base(struct timer_base *base)
859 {
860         unsigned long jnow;
861
862         /*
863          * We only forward the base when we are idle or have just come out of
864          * idle (must_forward_clk logic), and have a delta between base clock
865          * and jiffies. In the common case, run_timers will take care of it.
866          */
867         if (likely(!base->must_forward_clk))
868                 return;
869
870         jnow = READ_ONCE(jiffies);
871         base->must_forward_clk = base->is_idle;
872         if ((long)(jnow - base->clk) < 2)
873                 return;
874
875         /*
876          * If the next expiry value is > jiffies, then we fast forward to
877          * jiffies otherwise we forward to the next expiry value.
878          */
879         if (time_after(base->next_expiry, jnow))
880                 base->clk = jnow;
881         else
882                 base->clk = base->next_expiry;
883 }
884 #else
885 static inline struct timer_base *
886 get_target_base(struct timer_base *base, unsigned tflags)
887 {
888         return get_timer_this_cpu_base(tflags);
889 }
890
891 static inline void forward_timer_base(struct timer_base *base) { }
892 #endif
893
894
895 /*
896  * We are using hashed locking: Holding per_cpu(timer_bases[x]).lock means
897  * that all timers which are tied to this base are locked, and the base itself
898  * is locked too.
899  *
900  * So __run_timers/migrate_timers can safely modify all timers which could
901  * be found in the base->vectors array.
902  *
903  * When a timer is migrating then the TIMER_MIGRATING flag is set and we need
904  * to wait until the migration is done.
905  */
906 static struct timer_base *lock_timer_base(struct timer_list *timer,
907                                           unsigned long *flags)
908         __acquires(timer->base->lock)
909 {
910         for (;;) {
911                 struct timer_base *base;
912                 u32 tf;
913
914                 /*
915                  * We need to use READ_ONCE() here, otherwise the compiler
916                  * might re-read @tf between the check for TIMER_MIGRATING
917                  * and spin_lock().
918                  */
919                 tf = READ_ONCE(timer->flags);
920
921                 if (!(tf & TIMER_MIGRATING)) {
922                         base = get_timer_base(tf);
923                         raw_spin_lock_irqsave(&base->lock, *flags);
924                         if (timer->flags == tf)
925                                 return base;
926                         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, *flags);
927                 }
928                 cpu_relax();
929         }
930 }
931
932 #define MOD_TIMER_PENDING_ONLY          0x01
933 #define MOD_TIMER_REDUCE                0x02
934
935 static inline int
936 __mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires, unsigned int options)
937 {
938         struct timer_base *base, *new_base;
939         unsigned int idx = UINT_MAX;
940         unsigned long clk = 0, flags;
941         int ret = 0;
942
943         BUG_ON(!timer->function);
944
945         /*
946          * This is a common optimization triggered by the networking code - if
947          * the timer is re-modified to have the same timeout or ends up in the
948          * same array bucket then just return:
949          */
950         if (timer_pending(timer)) {
951                 /*
952                  * The downside of this optimization is that it can result in
953                  * larger granularity than you would get from adding a new
954                  * timer with this expiry.
955                  */
956                 long diff = timer->expires - expires;
957
958                 if (!diff)
959                         return 1;
960                 if (options & MOD_TIMER_REDUCE && diff <= 0)
961                         return 1;
962
963                 /*
964                  * We lock timer base and calculate the bucket index right
965                  * here. If the timer ends up in the same bucket, then we
966                  * just update the expiry time and avoid the whole
967                  * dequeue/enqueue dance.
968                  */
969                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
970                 forward_timer_base(base);
971
972                 if (timer_pending(timer) && (options & MOD_TIMER_REDUCE) &&
973                     time_before_eq(timer->expires, expires)) {
974                         ret = 1;
975                         goto out_unlock;
976                 }
977
978                 clk = base->clk;
979                 idx = calc_wheel_index(expires, clk);
980
981                 /*
982                  * Retrieve and compare the array index of the pending
983                  * timer. If it matches set the expiry to the new value so a
984                  * subsequent call will exit in the expires check above.
985                  */
986                 if (idx == timer_get_idx(timer)) {
987                         if (!(options & MOD_TIMER_REDUCE))
988                                 timer->expires = expires;
989                         else if (time_after(timer->expires, expires))
990                                 timer->expires = expires;
991                         ret = 1;
992                         goto out_unlock;
993                 }
994         } else {
995                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
996                 forward_timer_base(base);
997         }
998
999         ret = detach_if_pending(timer, base, false);
1000         if (!ret && (options & MOD_TIMER_PENDING_ONLY))
1001                 goto out_unlock;
1002
1003         debug_activate(timer, expires);
1004
1005         new_base = get_target_base(base, timer->flags);
1006
1007         if (base != new_base) {
1008                 /*
1009                  * We are trying to schedule the timer on the new base.
1010                  * However we can't change timer's base while it is running,
1011                  * otherwise del_timer_sync() can't detect that the timer's
1012                  * handler yet has not finished. This also guarantees that the
1013                  * timer is serialized wrt itself.
1014                  */
1015                 if (likely(base->running_timer != timer)) {
1016                         /* See the comment in lock_timer_base() */
1017                         timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
1018
1019                         raw_spin_unlock(&base->lock);
1020                         base = new_base;
1021                         raw_spin_lock(&base->lock);
1022                         WRITE_ONCE(timer->flags,
1023                                    (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | base->cpu);
1024                         forward_timer_base(base);
1025                 }
1026         }
1027
1028         timer->expires = expires;
1029         /*
1030          * If 'idx' was calculated above and the base time did not advance
1031          * between calculating 'idx' and possibly switching the base, only
1032          * enqueue_timer() and trigger_dyntick_cpu() is required. Otherwise
1033          * we need to (re)calculate the wheel index via
1034          * internal_add_timer().
1035          */
1036         if (idx != UINT_MAX && clk == base->clk) {
1037                 enqueue_timer(base, timer, idx);
1038                 trigger_dyntick_cpu(base, timer);
1039         } else {
1040                 internal_add_timer(base, timer);
1041         }
1042
1043 out_unlock:
1044         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1045
1046         return ret;
1047 }
1048
1049 /**
1050  * mod_timer_pending - modify a pending timer's timeout
1051  * @timer: the pending timer to be modified
1052  * @expires: new timeout in jiffies
1053  *
1054  * mod_timer_pending() is the same for pending timers as mod_timer(),
1055  * but will not re-activate and modify already deleted timers.
1056  *
1057  * It is useful for unserialized use of timers.
1058  */
1059 int mod_timer_pending(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1060 {
1061         return __mod_timer(timer, expires, MOD_TIMER_PENDING_ONLY);
1062 }
1063 EXPORT_SYMBOL(mod_timer_pending);
1064
1065 /**
1066  * mod_timer - modify a timer's timeout
1067  * @timer: the timer to be modified
1068  * @expires: new timeout in jiffies
1069  *
1070  * mod_timer() is a more efficient way to update the expire field of an
1071  * active timer (if the timer is inactive it will be activated)
1072  *
1073  * mod_timer(timer, expires) is equivalent to:
1074  *
1075  *     del_timer(timer); timer->expires = expires; add_timer(timer);
1076  *
1077  * Note that if there are multiple unserialized concurrent users of the
1078  * same timer, then mod_timer() is the only safe way to modify the timeout,
1079  * since add_timer() cannot modify an already running timer.
1080  *
1081  * The function returns whether it has modified a pending timer or not.
1082  * (ie. mod_timer() of an inactive timer returns 0, mod_timer() of an
1083  * active timer returns 1.)
1084  */
1085 int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1086 {
1087         return __mod_timer(timer, expires, 0);
1088 }
1089 EXPORT_SYMBOL(mod_timer);
1090
1091 /**
1092  * timer_reduce - Modify a timer's timeout if it would reduce the timeout
1093  * @timer:      The timer to be modified
1094  * @expires:    New timeout in jiffies
1095  *
1096  * timer_reduce() is very similar to mod_timer(), except that it will only
1097  * modify a running timer if that would reduce the expiration time (it will
1098  * start a timer that isn't running).
1099  */
1100 int timer_reduce(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1101 {
1102         return __mod_timer(timer, expires, MOD_TIMER_REDUCE);
1103 }
1104 EXPORT_SYMBOL(timer_reduce);
1105
1106 /**
1107  * add_timer - start a timer
1108  * @timer: the timer to be added
1109  *
1110  * The kernel will do a ->function(->data) callback from the
1111  * timer interrupt at the ->expires point in the future. The
1112  * current time is 'jiffies'.
1113  *
1114  * The timer's ->expires, ->function (and if the handler uses it, ->data)
1115  * fields must be set prior calling this function.
1116  *
1117  * Timers with an ->expires field in the past will be executed in the next
1118  * timer tick.
1119  */
1120 void add_timer(struct timer_list *timer)
1121 {
1122         BUG_ON(timer_pending(timer));
1123         mod_timer(timer, timer->expires);
1124 }
1125 EXPORT_SYMBOL(add_timer);
1126
1127 /**
1128  * add_timer_on - start a timer on a particular CPU
1129  * @timer: the timer to be added
1130  * @cpu: the CPU to start it on
1131  *
1132  * This is not very scalable on SMP. Double adds are not possible.
1133  */
1134 void add_timer_on(struct timer_list *timer, int cpu)
1135 {
1136         struct timer_base *new_base, *base;
1137         unsigned long flags;
1138
1139         BUG_ON(timer_pending(timer) || !timer->function);
1140
1141         new_base = get_timer_cpu_base(timer->flags, cpu);
1142
1143         /*
1144          * If @timer was on a different CPU, it should be migrated with the
1145          * old base locked to prevent other operations proceeding with the
1146          * wrong base locked.  See lock_timer_base().
1147          */
1148         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1149         if (base != new_base) {
1150                 timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
1151
1152                 raw_spin_unlock(&base->lock);
1153                 base = new_base;
1154                 raw_spin_lock(&base->lock);
1155                 WRITE_ONCE(timer->flags,
1156                            (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu);
1157         }
1158         forward_timer_base(base);
1159
1160         debug_activate(timer, timer->expires);
1161         internal_add_timer(base, timer);
1162         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1163 }
1164 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_timer_on);
1165
1166 /**
1167  * del_timer - deactivate a timer.
1168  * @timer: the timer to be deactivated
1169  *
1170  * del_timer() deactivates a timer - this works on both active and inactive
1171  * timers.
1172  *
1173  * The function returns whether it has deactivated a pending timer or not.
1174  * (ie. del_timer() of an inactive timer returns 0, del_timer() of an
1175  * active timer returns 1.)
1176  */
1177 int del_timer(struct timer_list *timer)
1178 {
1179         struct timer_base *base;
1180         unsigned long flags;
1181         int ret = 0;
1182
1183         debug_assert_init(timer);
1184
1185         if (timer_pending(timer)) {
1186                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
1187                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1188                 raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1189         }
1190
1191         return ret;
1192 }
1193 EXPORT_SYMBOL(del_timer);
1194
1195 /**
1196  * try_to_del_timer_sync - Try to deactivate a timer
1197  * @timer: timer to delete
1198  *
1199  * This function tries to deactivate a timer. Upon successful (ret >= 0)
1200  * exit the timer is not queued and the handler is not running on any CPU.
1201  */
1202 int try_to_del_timer_sync(struct timer_list *timer)
1203 {
1204         struct timer_base *base;
1205         unsigned long flags;
1206         int ret = -1;
1207
1208         debug_assert_init(timer);
1209
1210         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1211
1212         if (base->running_timer != timer)
1213                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1214
1215         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1216
1217         return ret;
1218 }
1219 EXPORT_SYMBOL(try_to_del_timer_sync);
1220
1221 #ifdef CONFIG_SMP
1222 /**
1223  * del_timer_sync - deactivate a timer and wait for the handler to finish.
1224  * @timer: the timer to be deactivated
1225  *
1226  * This function only differs from del_timer() on SMP: besides deactivating
1227  * the timer it also makes sure the handler has finished executing on other
1228  * CPUs.
1229  *
1230  * Synchronization rules: Callers must prevent restarting of the timer,
1231  * otherwise this function is meaningless. It must not be called from
1232  * interrupt contexts unless the timer is an irqsafe one. The caller must
1233  * not hold locks which would prevent completion of the timer's
1234  * handler. The timer's handler must not call add_timer_on(). Upon exit the
1235  * timer is not queued and the handler is not running on any CPU.
1236  *
1237  * Note: For !irqsafe timers, you must not hold locks that are held in
1238  *   interrupt context while calling this function. Even if the lock has
1239  *   nothing to do with the timer in question.  Here's why:
1240  *
1241  *    CPU0                             CPU1
1242  *    ----                             ----
1243  *                                   <SOFTIRQ>
1244  *                                   call_timer_fn();
1245  *                                     base->running_timer = mytimer;
1246  *  spin_lock_irq(somelock);
1247  *                                     <IRQ>
1248  *                                        spin_lock(somelock);
1249  *  del_timer_sync(mytimer);
1250  *   while (base->running_timer == mytimer);
1251  *
1252  * Now del_timer_sync() will never return and never release somelock.
1253  * The interrupt on the other CPU is waiting to grab somelock but
1254  * it has interrupted the softirq that CPU0 is waiting to finish.
1255  *
1256  * The function returns whether it has deactivated a pending timer or not.
1257  */
1258 int del_timer_sync(struct timer_list *timer)
1259 {
1260 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1261         unsigned long flags;
1262
1263         /*
1264          * If lockdep gives a backtrace here, please reference
1265          * the synchronization rules above.
1266          */
1267         local_irq_save(flags);
1268         lock_map_acquire(&timer->lockdep_map);
1269         lock_map_release(&timer->lockdep_map);
1270         local_irq_restore(flags);
1271 #endif
1272         /*
1273          * don't use it in hardirq context, because it
1274          * could lead to deadlock.
1275          */
1276         WARN_ON(in_irq() && !(timer->flags & TIMER_IRQSAFE));
1277         for (;;) {
1278                 int ret = try_to_del_timer_sync(timer);
1279                 if (ret >= 0)
1280                         return ret;
1281                 cpu_relax();
1282         }
1283 }
1284 EXPORT_SYMBOL(del_timer_sync);
1285 #endif
1286
1287 static void call_timer_fn(struct timer_list *timer, void (*fn)(unsigned long),
1288                           unsigned long data)
1289 {
1290         int count = preempt_count();
1291
1292 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1293         /*
1294          * It is permissible to free the timer from inside the
1295          * function that is called from it, this we need to take into
1296          * account for lockdep too. To avoid bogus "held lock freed"
1297          * warnings as well as problems when looking into
1298          * timer->lockdep_map, make a copy and use that here.
1299          */
1300         struct lockdep_map lockdep_map;
1301
1302         lockdep_copy_map(&lockdep_map, &timer->lockdep_map);
1303 #endif
1304         /*
1305          * Couple the lock chain with the lock chain at
1306          * del_timer_sync() by acquiring the lock_map around the fn()
1307          * call here and in del_timer_sync().
1308          */
1309         lock_map_acquire(&lockdep_map);
1310
1311         trace_timer_expire_entry(timer);
1312         fn(data);
1313         trace_timer_expire_exit(timer);
1314
1315         lock_map_release(&lockdep_map);
1316
1317         if (count != preempt_count()) {
1318                 WARN_ONCE(1, "timer: %pF preempt leak: %08x -> %08x\n",
1319                           fn, count, preempt_count());
1320                 /*
1321                  * Restore the preempt count. That gives us a decent
1322                  * chance to survive and extract information. If the
1323                  * callback kept a lock held, bad luck, but not worse
1324                  * than the BUG() we had.
1325                  */
1326                 preempt_count_set(count);
1327         }
1328 }
1329
1330 static void expire_timers(struct timer_base *base, struct hlist_head *head)
1331 {
1332         while (!hlist_empty(head)) {
1333                 struct timer_list *timer;
1334                 void (*fn)(unsigned long);
1335                 unsigned long data;
1336
1337                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
1338
1339                 base->running_timer = timer;
1340                 detach_timer(timer, true);
1341
1342                 fn = timer->function;
1343                 data = timer->data;
1344
1345                 if (timer->flags & TIMER_IRQSAFE) {
1346                         raw_spin_unlock(&base->lock);
1347                         call_timer_fn(timer, fn, data);
1348                         raw_spin_lock(&base->lock);
1349                 } else {
1350                         raw_spin_unlock_irq(&base->lock);
1351                         call_timer_fn(timer, fn, data);
1352                         raw_spin_lock_irq(&base->lock);
1353                 }
1354         }
1355 }
1356
1357 static int __collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1358                                     struct hlist_head *heads)
1359 {
1360         unsigned long clk = base->clk;
1361         struct hlist_head *vec;
1362         int i, levels = 0;
1363         unsigned int idx;
1364
1365         for (i = 0; i < LVL_DEPTH; i++) {
1366                 idx = (clk & LVL_MASK) + i * LVL_SIZE;
1367
1368                 if (__test_and_clear_bit(idx, base->pending_map)) {
1369                         vec = base->vectors + idx;
1370                         hlist_move_list(vec, heads++);
1371                         levels++;
1372                 }
1373                 /* Is it time to look at the next level? */
1374                 if (clk & LVL_CLK_MASK)
1375                         break;
1376                 /* Shift clock for the next level granularity */
1377                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1378         }
1379         return levels;
1380 }
1381
1382 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1383 /*
1384  * Find the next pending bucket of a level. Search from level start (@offset)
1385  * + @clk upwards and if nothing there, search from start of the level
1386  * (@offset) up to @offset + clk.
1387  */
1388 static int next_pending_bucket(struct timer_base *base, unsigned offset,
1389                                unsigned clk)
1390 {
1391         unsigned pos, start = offset + clk;
1392         unsigned end = offset + LVL_SIZE;
1393
1394         pos = find_next_bit(base->pending_map, end, start);
1395         if (pos < end)
1396                 return pos - start;
1397
1398         pos = find_next_bit(base->pending_map, start, offset);
1399         return pos < start ? pos + LVL_SIZE - start : -1;
1400 }
1401
1402 /*
1403  * Search the first expiring timer in the various clock levels. Caller must
1404  * hold base->lock.
1405  */
1406 static unsigned long __next_timer_interrupt(struct timer_base *base)
1407 {
1408         unsigned long clk, next, adj;
1409         unsigned lvl, offset = 0;
1410
1411         next = base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
1412         clk = base->clk;
1413         for (lvl = 0; lvl < LVL_DEPTH; lvl++, offset += LVL_SIZE) {
1414                 int pos = next_pending_bucket(base, offset, clk & LVL_MASK);
1415
1416                 if (pos >= 0) {
1417                         unsigned long tmp = clk + (unsigned long) pos;
1418
1419                         tmp <<= LVL_SHIFT(lvl);
1420                         if (time_before(tmp, next))
1421                                 next = tmp;
1422                 }
1423                 /*
1424                  * Clock for the next level. If the current level clock lower
1425                  * bits are zero, we look at the next level as is. If not we
1426                  * need to advance it by one because that's going to be the
1427                  * next expiring bucket in that level. base->clk is the next
1428                  * expiring jiffie. So in case of:
1429                  *
1430                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1431                  *  0    0    0    0    0    0
1432                  *
1433                  * we have to look at all levels @index 0. With
1434                  *
1435                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1436                  *  0    0    0    0    0    2
1437                  *
1438                  * LVL0 has the next expiring bucket @index 2. The upper
1439                  * levels have the next expiring bucket @index 1.
1440                  *
1441                  * In case that the propagation wraps the next level the same
1442                  * rules apply:
1443                  *
1444                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1445                  *  0    0    0    0    F    2
1446                  *
1447                  * So after looking at LVL0 we get:
1448                  *
1449                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1
1450                  *  0    0    0    1    0
1451                  *
1452                  * So no propagation from LVL1 to LVL2 because that happened
1453                  * with the add already, but then we need to propagate further
1454                  * from LVL2 to LVL3.
1455                  *
1456                  * So the simple check whether the lower bits of the current
1457                  * level are 0 or not is sufficient for all cases.
1458                  */
1459                 adj = clk & LVL_CLK_MASK ? 1 : 0;
1460                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1461                 clk += adj;
1462         }
1463         return next;
1464 }
1465
1466 /*
1467  * Check, if the next hrtimer event is before the next timer wheel
1468  * event:
1469  */
1470 static u64 cmp_next_hrtimer_event(u64 basem, u64 expires)
1471 {
1472         u64 nextevt = hrtimer_get_next_event();
1473
1474         /*
1475          * If high resolution timers are enabled
1476          * hrtimer_get_next_event() returns KTIME_MAX.
1477          */
1478         if (expires <= nextevt)
1479                 return expires;
1480
1481         /*
1482          * If the next timer is already expired, return the tick base
1483          * time so the tick is fired immediately.
1484          */
1485         if (nextevt <= basem)
1486                 return basem;
1487
1488         /*
1489          * Round up to the next jiffie. High resolution timers are
1490          * off, so the hrtimers are expired in the tick and we need to
1491          * make sure that this tick really expires the timer to avoid
1492          * a ping pong of the nohz stop code.
1493          *
1494          * Use DIV_ROUND_UP_ULL to prevent gcc calling __divdi3
1495          */
1496         return DIV_ROUND_UP_ULL(nextevt, TICK_NSEC) * TICK_NSEC;
1497 }
1498
1499 /**
1500  * get_next_timer_interrupt - return the time (clock mono) of the next timer
1501  * @basej:      base time jiffies
1502  * @basem:      base time clock monotonic
1503  *
1504  * Returns the tick aligned clock monotonic time of the next pending
1505  * timer or KTIME_MAX if no timer is pending.
1506  */
1507 u64 get_next_timer_interrupt(unsigned long basej, u64 basem)
1508 {
1509         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1510         u64 expires = KTIME_MAX;
1511         unsigned long nextevt;
1512         bool is_max_delta;
1513
1514         /*
1515          * Pretend that there is no timer pending if the cpu is offline.
1516          * Possible pending timers will be migrated later to an active cpu.
1517          */
1518         if (cpu_is_offline(smp_processor_id()))
1519                 return expires;
1520
1521         raw_spin_lock(&base->lock);
1522         nextevt = __next_timer_interrupt(base);
1523         is_max_delta = (nextevt == base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA);
1524         base->next_expiry = nextevt;
1525         /*
1526          * We have a fresh next event. Check whether we can forward the
1527          * base. We can only do that when @basej is past base->clk
1528          * otherwise we might rewind base->clk.
1529          */
1530         if (time_after(basej, base->clk)) {
1531                 if (time_after(nextevt, basej))
1532                         base->clk = basej;
1533                 else if (time_after(nextevt, base->clk))
1534                         base->clk = nextevt;
1535         }
1536
1537         if (time_before_eq(nextevt, basej)) {
1538                 expires = basem;
1539                 base->is_idle = false;
1540         } else {
1541                 if (!is_max_delta)
1542                         expires = basem + (u64)(nextevt - basej) * TICK_NSEC;
1543                 /*
1544                  * If we expect to sleep more than a tick, mark the base idle.
1545                  * Also the tick is stopped so any added timer must forward
1546                  * the base clk itself to keep granularity small. This idle
1547                  * logic is only maintained for the BASE_STD base, deferrable
1548                  * timers may still see large granularity skew (by design).
1549                  */
1550                 if ((expires - basem) > TICK_NSEC) {
1551                         base->must_forward_clk = true;
1552                         base->is_idle = true;
1553                 }
1554         }
1555         raw_spin_unlock(&base->lock);
1556
1557         return cmp_next_hrtimer_event(basem, expires);
1558 }
1559
1560 /**
1561  * timer_clear_idle - Clear the idle state of the timer base
1562  *
1563  * Called with interrupts disabled
1564  */
1565 void timer_clear_idle(void)
1566 {
1567         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1568
1569         /*
1570          * We do this unlocked. The worst outcome is a remote enqueue sending
1571          * a pointless IPI, but taking the lock would just make the window for
1572          * sending the IPI a few instructions smaller for the cost of taking
1573          * the lock in the exit from idle path.
1574          */
1575         base->is_idle = false;
1576 }
1577
1578 static int collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1579                                   struct hlist_head *heads)
1580 {
1581         /*
1582          * NOHZ optimization. After a long idle sleep we need to forward the
1583          * base to current jiffies. Avoid a loop by searching the bitfield for
1584          * the next expiring timer.
1585          */
1586         if ((long)(jiffies - base->clk) > 2) {
1587                 unsigned long next = __next_timer_interrupt(base);
1588
1589                 /*
1590                  * If the next timer is ahead of time forward to current
1591                  * jiffies, otherwise forward to the next expiry time:
1592                  */
1593                 if (time_after(next, jiffies)) {
1594                         /*
1595                          * The call site will increment base->clk and then
1596                          * terminate the expiry loop immediately.
1597                          */
1598                         base->clk = jiffies;
1599                         return 0;
1600                 }
1601                 base->clk = next;
1602         }
1603         return __collect_expired_timers(base, heads);
1604 }
1605 #else
1606 static inline int collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1607                                          struct hlist_head *heads)
1608 {
1609         return __collect_expired_timers(base, heads);
1610 }
1611 #endif
1612
1613 /*
1614  * Called from the timer interrupt handler to charge one tick to the current
1615  * process.  user_tick is 1 if the tick is user time, 0 for system.
1616  */
1617 void update_process_times(int user_tick)
1618 {
1619         struct task_struct *p = current;
1620
1621         /* Note: this timer irq context must be accounted for as well. */
1622         account_process_tick(p, user_tick);
1623         run_local_timers();
1624         rcu_check_callbacks(user_tick);
1625 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
1626         if (in_irq())
1627                 irq_work_tick();
1628 #endif
1629         scheduler_tick();
1630         if (IS_ENABLED(CONFIG_POSIX_TIMERS))
1631                 run_posix_cpu_timers(p);
1632 }
1633
1634 /**
1635  * __run_timers - run all expired timers (if any) on this CPU.
1636  * @base: the timer vector to be processed.
1637  */
1638 static inline void __run_timers(struct timer_base *base)
1639 {
1640         struct hlist_head heads[LVL_DEPTH];
1641         int levels;
1642
1643         if (!time_after_eq(jiffies, base->clk))
1644                 return;
1645
1646         raw_spin_lock_irq(&base->lock);
1647
1648         while (time_after_eq(jiffies, base->clk)) {
1649
1650                 levels = collect_expired_timers(base, heads);
1651                 base->clk++;
1652
1653                 while (levels--)
1654                         expire_timers(base, heads + levels);
1655         }
1656         base->running_timer = NULL;
1657         raw_spin_unlock_irq(&base->lock);
1658 }
1659
1660 /*
1661  * This function runs timers and the timer-tq in bottom half context.
1662  */
1663 static __latent_entropy void run_timer_softirq(struct softirq_action *h)
1664 {
1665         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1666
1667         /*
1668          * must_forward_clk must be cleared before running timers so that any
1669          * timer functions that call mod_timer will not try to forward the
1670          * base. idle trcking / clock forwarding logic is only used with
1671          * BASE_STD timers.
1672          *
1673          * The deferrable base does not do idle tracking at all, so we do
1674          * not forward it. This can result in very large variations in
1675          * granularity for deferrable timers, but they can be deferred for
1676          * long periods due to idle.
1677          */
1678         base->must_forward_clk = false;
1679
1680         __run_timers(base);
1681         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && base->nohz_active)
1682                 __run_timers(this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF]));
1683 }
1684
1685 /*
1686  * Called by the local, per-CPU timer interrupt on SMP.
1687  */
1688 void run_local_timers(void)
1689 {
1690         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1691
1692         hrtimer_run_queues();
1693         /* Raise the softirq only if required. */
1694         if (time_before(jiffies, base->clk)) {
1695                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || !base->nohz_active)
1696                         return;
1697                 /* CPU is awake, so check the deferrable base. */
1698                 base++;
1699                 if (time_before(jiffies, base->clk))
1700                         return;
1701         }
1702         raise_softirq(TIMER_SOFTIRQ);
1703 }
1704
1705 /*
1706  * Since schedule_timeout()'s timer is defined on the stack, it must store
1707  * the target task on the stack as well.
1708  */
1709 struct process_timer {
1710         struct timer_list timer;
1711         struct task_struct *task;
1712 };
1713
1714 static void process_timeout(struct timer_list *t)
1715 {
1716         struct process_timer *timeout = from_timer(timeout, t, timer);
1717
1718         wake_up_process(timeout->task);
1719 }
1720
1721 /**
1722  * schedule_timeout - sleep until timeout
1723  * @timeout: timeout value in jiffies
1724  *
1725  * Make the current task sleep until @timeout jiffies have
1726  * elapsed. The routine will return immediately unless
1727  * the current task state has been set (see set_current_state()).
1728  *
1729  * You can set the task state as follows -
1730  *
1731  * %TASK_UNINTERRUPTIBLE - at least @timeout jiffies are guaranteed to
1732  * pass before the routine returns unless the current task is explicitly
1733  * woken up, (e.g. by wake_up_process())".
1734  *
1735  * %TASK_INTERRUPTIBLE - the routine may return early if a signal is
1736  * delivered to the current task or the current task is explicitly woken
1737  * up.
1738  *
1739  * The current task state is guaranteed to be TASK_RUNNING when this
1740  * routine returns.
1741  *
1742  * Specifying a @timeout value of %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT will schedule
1743  * the CPU away without a bound on the timeout. In this case the return
1744  * value will be %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT.
1745  *
1746  * Returns 0 when the timer has expired otherwise the remaining time in
1747  * jiffies will be returned.  In all cases the return value is guaranteed
1748  * to be non-negative.
1749  */
1750 signed long __sched schedule_timeout(signed long timeout)
1751 {
1752         struct process_timer timer;
1753         unsigned long expire;
1754
1755         switch (timeout)
1756         {
1757         case MAX_SCHEDULE_TIMEOUT:
1758                 /*
1759                  * These two special cases are useful to be comfortable
1760                  * in the caller. Nothing more. We could take
1761                  * MAX_SCHEDULE_TIMEOUT from one of the negative value
1762                  * but I' d like to return a valid offset (>=0) to allow
1763                  * the caller to do everything it want with the retval.
1764                  */
1765                 schedule();
1766                 goto out;
1767         default:
1768                 /*
1769                  * Another bit of PARANOID. Note that the retval will be
1770                  * 0 since no piece of kernel is supposed to do a check
1771                  * for a negative retval of schedule_timeout() (since it
1772                  * should never happens anyway). You just have the printk()
1773                  * that will tell you if something is gone wrong and where.
1774                  */
1775                 if (timeout < 0) {
1776                         printk(KERN_ERR "schedule_timeout: wrong timeout "
1777                                 "value %lx\n", timeout);
1778                         dump_stack();
1779                         current->state = TASK_RUNNING;
1780                         goto out;
1781                 }
1782         }
1783
1784         expire = timeout + jiffies;
1785
1786         timer.task = current;
1787         timer_setup_on_stack(&timer.timer, process_timeout, 0);
1788         __mod_timer(&timer.timer, expire, 0);
1789         schedule();
1790         del_singleshot_timer_sync(&timer.timer);
1791
1792         /* Remove the timer from the object tracker */
1793         destroy_timer_on_stack(&timer.timer);
1794
1795         timeout = expire - jiffies;
1796
1797  out:
1798         return timeout < 0 ? 0 : timeout;
1799 }
1800 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout);
1801
1802 /*
1803  * We can use __set_current_state() here because schedule_timeout() calls
1804  * schedule() unconditionally.
1805  */
1806 signed long __sched schedule_timeout_interruptible(signed long timeout)
1807 {
1808         __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1809         return schedule_timeout(timeout);
1810 }
1811 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_interruptible);
1812
1813 signed long __sched schedule_timeout_killable(signed long timeout)
1814 {
1815         __set_current_state(TASK_KILLABLE);
1816         return schedule_timeout(timeout);
1817 }
1818 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_killable);
1819
1820 signed long __sched schedule_timeout_uninterruptible(signed long timeout)
1821 {
1822         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1823         return schedule_timeout(timeout);
1824 }
1825 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_uninterruptible);
1826
1827 /*
1828  * Like schedule_timeout_uninterruptible(), except this task will not contribute
1829  * to load average.
1830  */
1831 signed long __sched schedule_timeout_idle(signed long timeout)
1832 {
1833         __set_current_state(TASK_IDLE);
1834         return schedule_timeout(timeout);
1835 }
1836 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_idle);
1837
1838 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1839 static void migrate_timer_list(struct timer_base *new_base, struct hlist_head *head)
1840 {
1841         struct timer_list *timer;
1842         int cpu = new_base->cpu;
1843
1844         while (!hlist_empty(head)) {
1845                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
1846                 detach_timer(timer, false);
1847                 timer->flags = (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu;
1848                 internal_add_timer(new_base, timer);
1849         }
1850 }
1851
1852 int timers_dead_cpu(unsigned int cpu)
1853 {
1854         struct timer_base *old_base;
1855         struct timer_base *new_base;
1856         int b, i;
1857
1858         BUG_ON(cpu_online(cpu));
1859
1860         for (b = 0; b < NR_BASES; b++) {
1861                 old_base = per_cpu_ptr(&timer_bases[b], cpu);
1862                 new_base = get_cpu_ptr(&timer_bases[b]);
1863                 /*
1864                  * The caller is globally serialized and nobody else
1865                  * takes two locks at once, deadlock is not possible.
1866                  */
1867                 raw_spin_lock_irq(&new_base->lock);
1868                 raw_spin_lock_nested(&old_base->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1869
1870                 BUG_ON(old_base->running_timer);
1871
1872                 for (i = 0; i < WHEEL_SIZE; i++)
1873                         migrate_timer_list(new_base, old_base->vectors + i);
1874
1875                 raw_spin_unlock(&old_base->lock);
1876                 raw_spin_unlock_irq(&new_base->lock);
1877                 put_cpu_ptr(&timer_bases);
1878         }
1879         return 0;
1880 }
1881
1882 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1883
1884 static void __init init_timer_cpu(int cpu)
1885 {
1886         struct timer_base *base;
1887         int i;
1888
1889         for (i = 0; i < NR_BASES; i++) {
1890                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[i], cpu);
1891                 base->cpu = cpu;
1892                 raw_spin_lock_init(&base->lock);
1893                 base->clk = jiffies;
1894         }
1895 }
1896
1897 static void __init init_timer_cpus(void)
1898 {
1899         int cpu;
1900
1901         for_each_possible_cpu(cpu)
1902                 init_timer_cpu(cpu);
1903 }
1904
1905 void __init init_timers(void)
1906 {
1907         init_timer_cpus();
1908         open_softirq(TIMER_SOFTIRQ, run_timer_softirq);
1909 }
1910
1911 /**
1912  * msleep - sleep safely even with waitqueue interruptions
1913  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
1914  */
1915 void msleep(unsigned int msecs)
1916 {
1917         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
1918
1919         while (timeout)
1920                 timeout = schedule_timeout_uninterruptible(timeout);
1921 }
1922
1923 EXPORT_SYMBOL(msleep);
1924
1925 /**
1926  * msleep_interruptible - sleep waiting for signals
1927  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
1928  */
1929 unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs)
1930 {
1931         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
1932
1933         while (timeout && !signal_pending(current))
1934                 timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1935         return jiffies_to_msecs(timeout);
1936 }
1937
1938 EXPORT_SYMBOL(msleep_interruptible);
1939
1940 /**
1941  * usleep_range - Sleep for an approximate time
1942  * @min: Minimum time in usecs to sleep
1943  * @max: Maximum time in usecs to sleep
1944  *
1945  * In non-atomic context where the exact wakeup time is flexible, use
1946  * usleep_range() instead of udelay().  The sleep improves responsiveness
1947  * by avoiding the CPU-hogging busy-wait of udelay(), and the range reduces
1948  * power usage by allowing hrtimers to take advantage of an already-
1949  * scheduled interrupt instead of scheduling a new one just for this sleep.
1950  */
1951 void __sched usleep_range(unsigned long min, unsigned long max)
1952 {
1953         ktime_t exp = ktime_add_us(ktime_get(), min);
1954         u64 delta = (u64)(max - min) * NSEC_PER_USEC;
1955
1956         for (;;) {
1957                 __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1958                 /* Do not return before the requested sleep time has elapsed */
1959                 if (!schedule_hrtimeout_range(&exp, delta, HRTIMER_MODE_ABS))
1960                         break;
1961         }
1962 }
1963 EXPORT_SYMBOL(usleep_range);