sys/kern/kern_timeout.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
   8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  19  *    must display the following acknowledgement:
  20  *      This product includes software developed by the University of
  21  *      California, Berkeley and its contributors.
  22  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  23  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  24  *    without specific prior written permission.
  25  *
  26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  27  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  28  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  29  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  30  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  31  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  32  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  33  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  34  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  35  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  36  * SUCH DAMAGE.
  37  *
  38  *      From: @(#)kern_clock.c  8.5 (Berkeley) 1/21/94
  39  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_timeout.c,v 1.59.2.1 2001/11/13 18:24:52 archie Exp $
  40  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_timeout.c,v 1.11 2004/09/13 23:18:20 dillon Exp $
  41  */
  42
  43 #include <sys/param.h>
  44 #include <sys/systm.h>
  45 #include <sys/callout.h>
  46 #include <sys/kernel.h>
  47 #include <sys/interrupt.h>
  48 #include <sys/thread.h>
  49 #include <sys/thread2.h>
  50 #include <machine/ipl.h>
  51
  52 /*
  53  * TODO:
  54  *      allocate more timeout table slots when table overflows.
  55  */
  56
  57 /* Exported to machdep.c and/or kern_clock.c.  */
  58 struct callout *callout;
  59 struct callout_list callfree;
  60 int callwheelsize, callwheelbits, callwheelmask;
  61 struct callout_tailq *callwheel;
  62 int softticks;                  /* Like ticks, but for softclock(). */
  63
  64 static struct callout * volatile nextsoftcheck; /* Next callout to checked. */
  65
  66 /*
  67  * The callout mechanism is based on the work of Adam M. Costello and
  68  * George Varghese, published in a technical report entitled "Redesigning
  69  * the BSD Callout and Timer Facilities" and modified slightly for inclusion
  70  * in FreeBSD by Justin T. Gibbs.  The original work on the data structures
  71  * used in this implementation was published by G. Varghese and T. Lauck in
  72  * the paper "Hashed and Hierarchical Timing Wheels: Data Structures for
  73  * the Efficient Implementation of a Timer Facility" in the Proceedings of
  74  * the 11th ACM Annual Symposium on Operating Systems Principles,
  75  * Austin, Texas Nov 1987.
  76  */
  77
  78 /*
  79  * Software (low priority) clock interrupt.
  80  * Run periodic events from timeout queue.
  81  */
  82 static void
  83 swi_softclock(void *dummy)
  84 {
  85         struct callout *c;
  86         struct callout_tailq *bucket;
  87         int curticks;
  88         int steps;      /* #steps since we last allowed interrupts */
  89
  90 #ifndef MAX_SOFTCLOCK_STEPS
  91 #define MAX_SOFTCLOCK_STEPS 100 /* Maximum allowed value of steps. */
  92 #endif /* MAX_SOFTCLOCK_STEPS */
  93
  94         steps = 0;
  95         crit_enter();
  96         while (softticks != ticks) {
  97                 softticks++;
  98                 /*
  99                  * softticks may be modified by hard clock, so cache
 100                  * it while we work on a given bucket.
 101                  */
 102                 curticks = softticks;
 103                 bucket = &callwheel[curticks & callwheelmask];
 104                 c = TAILQ_FIRST(bucket);
 105                 while (c) {
 106                         if (c->c_time != curticks) {
 107                                 c = TAILQ_NEXT(c, c_links.tqe);
 108                                 ++steps;
 109                                 if (steps >= MAX_SOFTCLOCK_STEPS) {
 110                                         nextsoftcheck = c;
 111                                         /* Give interrupts a chance. */
 112                                         crit_exit();
 113                                         crit_enter();
 114                                         c = nextsoftcheck;
 115                                         steps = 0;
 116                                 }
 117                         } else {
 118                                 void (*c_func)(void *);
 119                                 void *c_arg;
 120
 121                                 nextsoftcheck = TAILQ_NEXT(c, c_links.tqe);
 122                                 TAILQ_REMOVE(bucket, c, c_links.tqe);
 123                                 c_func = c->c_func;
 124                                 c_arg = c->c_arg;
 125                                 c->c_func = NULL;
 126                                 if (c->c_flags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC) {
 127                                         c->c_flags = CALLOUT_LOCAL_ALLOC;
 128                                         SLIST_INSERT_HEAD(&callfree, c,
 129                                                           c_links.sle);
 130                                 } else {
 131                                         c->c_flags =
 132                                             (c->c_flags & ~CALLOUT_PENDING);
 133                                 }
 134                                 crit_exit();
 135                                 c_func(c_arg);
 136                                 crit_enter();
 137                                 steps = 0;
 138                                 c = nextsoftcheck;
 139                         }
 140                 }
 141         }
 142         nextsoftcheck = NULL;
 143         crit_exit();
 144 }
 145
 146 /*
 147  * timeout --
 148  *      Execute a function after a specified length of time.
 149  *
 150  * untimeout --
 151  *      Cancel previous timeout function call.
 152  *
 153  * callout_handle_init --
 154  *      Initialize a handle so that using it with untimeout is benign.
 155  *
 156  *      See AT&T BCI Driver Reference Manual for specification.  This
 157  *      implementation differs from that one in that although an
 158  *      identification value is returned from timeout, the original
 159  *      arguments to timeout as well as the identifier are used to
 160  *      identify entries for untimeout.
 161  */
 162 struct callout_handle
 163 timeout(timeout_t *ftn, void *arg, int to_ticks)
 164 {
 165         int s;
 166         struct callout *new;
 167         struct callout_handle handle;
 168
 169         s = splhigh();
 170
 171         /* Fill in the next free callout structure. */
 172         new = SLIST_FIRST(&callfree);
 173         if (new == NULL)
 174                 /* XXX Attempt to malloc first */
 175                 panic("timeout table full");
 176         SLIST_REMOVE_HEAD(&callfree, c_links.sle);
 177
 178         callout_reset(new, to_ticks, ftn, arg);
 179
 180         handle.callout = new;
 181         splx(s);
 182         return (handle);
 183 }
 184
 185 void
 186 untimeout(timeout_t *ftn, void *arg, struct callout_handle handle)
 187 {
 188         int s;
 189
 190         /*
 191          * Check for a handle that was initialized
 192          * by callout_handle_init, but never used
 193          * for a real timeout.
 194          */
 195         if (handle.callout == NULL)
 196                 return;
 197
 198         s = splhigh();
 199         if (handle.callout->c_func == ftn && handle.callout->c_arg == arg)
 200                 callout_stop(handle.callout);
 201         splx(s);
 202 }
 203
 204 void
 205 callout_handle_init(struct callout_handle *handle)
 206 {
 207         handle->callout = NULL;
 208 }
 209
 210 /*
 211  * New interface; clients allocate their own callout structures.
 212  *
 213  * callout_reset() - establish or change a timeout
 214  * callout_stop() - disestablish a timeout
 215  * callout_init() - initialize a callout structure so that it can
 216  *      safely be passed to callout_reset() and callout_stop()
 217  *
 218  * <sys/callout.h> defines three convenience macros:
 219  *
 220  * callout_active() - returns truth if callout has not been serviced
 221  * callout_pending() - returns truth if callout is still waiting for timeout
 222  * callout_deactivate() - marks the callout as having been serviced
 223  */
 224 void
 225 callout_reset(struct callout *c, int to_ticks,
 226                 void (*ftn)(void *), void *arg)
 227 {
 228         int     s;
 229
 230         s = splhigh();
 231         if (c->c_flags & CALLOUT_PENDING)
 232                 callout_stop(c);
 233
 234         /*
 235          * We could spl down here and back up at the TAILQ_INSERT_TAIL,
 236          * but there's no point since doing this setup doesn't take much
 237          * time.
 238          */
 239         if (to_ticks <= 0)
 240                 to_ticks = 1;
 241
 242         c->c_arg = arg;
 243         c->c_flags |= (CALLOUT_ACTIVE | CALLOUT_PENDING);
 244         c->c_func = ftn;
 245         c->c_time = ticks + to_ticks;
 246         TAILQ_INSERT_TAIL(&callwheel[c->c_time & callwheelmask],
 247                           c, c_links.tqe);
 248         splx(s);
 249
 250 }
 251
 252 int
 253 callout_stop(struct callout *c)
 254 {
 255         int     s;
 256
 257         s = splhigh();
 258         /*
 259          * Don't attempt to delete a callout that's not on the queue.
 260          */
 261         if (!(c->c_flags & CALLOUT_PENDING)) {
 262                 c->c_flags &= ~CALLOUT_ACTIVE;
 263                 splx(s);
 264                 return (0);
 265         }
 266         c->c_flags &= ~(CALLOUT_ACTIVE | CALLOUT_PENDING);
 267
 268         if (nextsoftcheck == c) {
 269                 nextsoftcheck = TAILQ_NEXT(c, c_links.tqe);
 270         }
 271         TAILQ_REMOVE(&callwheel[c->c_time & callwheelmask], c, c_links.tqe);
 272         c->c_func = NULL;
 273
 274         if (c->c_flags & CALLOUT_LOCAL_ALLOC) {
 275                 SLIST_INSERT_HEAD(&callfree, c, c_links.sle);
 276         }
 277         splx(s);
 278         return (1);
 279 }
 280
 281 void
 282 callout_init(struct callout *c)
 283 {
 284         bzero(c, sizeof *c);
 285 }
 286
 287 static void
 288 swi_softclock_setup(void *arg)
 289 {
 290        register_swi(SWI_CLOCK, swi_softclock, NULL, "swi_sftclk");
 291        swi_setpriority(SWI_CLOCK, TDPRI_SOFT_TIMER);
 292 }
 293
 294 SYSINIT(vm_setup, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, swi_softclock_setup, NULL);
 295
 296 #ifdef APM_FIXUP_CALLTODO
 297 /*
 298  * Adjust the kernel calltodo timeout list.  This routine is used after
 299  * an APM resume to recalculate the calltodo timer list values with the
 300  * number of hz's we have been sleeping.  The next hardclock() will detect
 301  * that there are fired timers and run softclock() to execute them.
 302  *
 303  * Please note, I have not done an exhaustive analysis of what code this
 304  * might break.  I am motivated to have my select()'s and alarm()'s that
 305  * have expired during suspend firing upon resume so that the applications
 306  * which set the timer can do the maintanence the timer was for as close
 307  * as possible to the originally intended time.  Testing this code for a
 308  * week showed that resuming from a suspend resulted in 22 to 25 timers
 309  * firing, which seemed independant on whether the suspend was 2 hours or
 310  * 2 days.  Your milage may vary.   - Ken Key <key@cs.utk.edu>
 311  */
 312 void
 313 adjust_timeout_calltodo(struct timeval *time_change)
 314 {
 315         struct callout *p;
 316         unsigned long delta_ticks;
 317         int s;
 318
 319         /*
 320          * How many ticks were we asleep?
 321          * (stolen from tvtohz()).
 322          */
 323
 324         /* Don't do anything */
 325         if (time_change->tv_sec < 0)
 326                 return;
 327         else if (time_change->tv_sec <= LONG_MAX / 1000000)
 328                 delta_ticks = (time_change->tv_sec * 1000000 +
 329                                time_change->tv_usec + (tick - 1)) / tick + 1;
 330         else if (time_change->tv_sec <= LONG_MAX / hz)
 331                 delta_ticks = time_change->tv_sec * hz +
 332                               (time_change->tv_usec + (tick - 1)) / tick + 1;
 333         else
 334                 delta_ticks = LONG_MAX;
 335
 336         if (delta_ticks > INT_MAX)
 337                 delta_ticks = INT_MAX;
 338
 339         /*
 340          * Now rip through the timer calltodo list looking for timers
 341          * to expire.
 342          */
 343
 344         /* don't collide with softclock() */
 345         s = splhigh();
 346         for (p = calltodo.c_next; p != NULL; p = p->c_next) {
 347                 p->c_time -= delta_ticks;
 348
 349                 /* Break if the timer had more time on it than delta_ticks */
 350                 if (p->c_time > 0)
 351                         break;
 352
 353                 /* take back the ticks the timer didn't use (p->c_time <= 0) */
 354                 delta_ticks = -p->c_time;
 355         }
 356         splx(s);
 357
 358         return;
 359 }
 360 #endif /* APM_FIXUP_CALLTODO */