sys/kern/kern_intr.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003 Matthew Dillon <dillon@backplane.com> All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 1997, Stefan Esser <se@freebsd.org> All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
  10  *    disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  *
  15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  18  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  19  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  20  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  21  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  22  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  23  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  24  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_intr.c,v 1.24.2.1 2001/10/14 20:05:50 luigi Exp $
  27  *
  28  */
  29
  30 #include <sys/param.h>
  31 #include <sys/systm.h>
  32 #include <sys/malloc.h>
  33 #include <sys/kernel.h>
  34 #include <sys/sysctl.h>
  35 #include <sys/thread.h>
  36 #include <sys/proc.h>
  37 #include <sys/random.h>
  38 #include <sys/serialize.h>
  39 #include <sys/interrupt.h>
  40 #include <sys/bus.h>
  41 #include <sys/machintr.h>
  42
  43 #include <machine/frame.h>
  44
  45 #include <sys/interrupt.h>
  46
  47 #include <sys/thread2.h>
  48 #include <sys/mplock2.h>
  49
  50 struct info_info;
  51
  52 typedef struct intrec {
  53     struct intrec *next;
  54     struct intr_info *info;
  55     inthand2_t  *handler;
  56     void        *argument;
  57     char        *name;
  58     int         intr;
  59     int         intr_flags;
  60     struct lwkt_serialize *serializer;
  61 } *intrec_t;
  62
  63 struct intr_info {
  64         intrec_t        i_reclist;
  65         struct thread   i_thread;
  66         struct random_softc i_random;
  67         int             i_running;
  68         long            i_count;        /* interrupts dispatched */
  69         int             i_mplock_required;
  70         int             i_fast;
  71         int             i_slow;
  72         int             i_state;
  73         int             i_errorticks;
  74         unsigned long   i_straycount;
  75 } intr_info_ary[MAX_INTS];
  76
  77 int max_installed_hard_intr;
  78 int max_installed_soft_intr;
  79
  80 #define EMERGENCY_INTR_POLLING_FREQ_MAX 20000
  81
  82 /*
  83  * Assert that callers into interrupt handlers don't return with
  84  * dangling tokens, spinlocks, or mp locks.
  85  */
  86 #ifdef INVARIANTS
  87
  88 #define TD_INVARIANTS_DECLARE   \
  89         int spincount;          \
  90         lwkt_tokref_t curstop
  91
  92 #define TD_INVARIANTS_GET(td)                                   \
  93         do {                                                    \
  94                 spincount = (td)->td_gd->gd_spinlocks_wr;       \
  95                 curstop = (td)->td_toks_stop;                   \
  96         } while(0)
  97
  98 #define TD_INVARIANTS_TEST(td, name)                                    \
  99         do {                                                            \
 100                 KASSERT(spincount == (td)->td_gd->gd_spinlocks_wr,      \
 101                         ("spincount mismatch after interrupt handler %s", \
 102                         name));                                         \
 103                 KASSERT(curstop == (td)->td_toks_stop,                  \
 104                         ("token count mismatch after interrupt handler %s", \
 105                         name));                                         \
 106         } while(0)
 107
 108 #else
 109
 110 /* !INVARIANTS */
 111
 112 #define TD_INVARIANTS_DECLARE
 113 #define TD_INVARIANTS_GET(td)
 114 #define TD_INVARIANTS_TEST(td, name)
 115
 116 #endif /* ndef INVARIANTS */
 117
 118 static int sysctl_emergency_freq(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 119 static int sysctl_emergency_enable(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 120 static void emergency_intr_timer_callback(systimer_t, struct intrframe *);
 121 static void ithread_handler(void *arg);
 122 static void ithread_emergency(void *arg);
 123 static void report_stray_interrupt(int intr, struct intr_info *info);
 124 static void int_moveto_destcpu(int *, int *, int);
 125 static void int_moveto_origcpu(int, int);
 126
 127 int intr_info_size = NELEM(intr_info_ary);
 128
 129 static struct systimer emergency_intr_timer;
 130 static struct thread emergency_intr_thread;
 131
 132 #define ISTATE_NOTHREAD         0
 133 #define ISTATE_NORMAL           1
 134 #define ISTATE_LIVELOCKED       2
 135
 136 static int livelock_limit = 40000;
 137 static int livelock_lowater = 20000;
 138 static int livelock_debug = -1;
 139 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, livelock_limit,
 140         CTLFLAG_RW, &livelock_limit, 0, "Livelock interrupt rate limit");
 141 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, livelock_lowater,
 142         CTLFLAG_RW, &livelock_lowater, 0, "Livelock low-water mark restore");
 143 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, livelock_debug,
 144         CTLFLAG_RW, &livelock_debug, 0, "Livelock debug intr#");
 145
 146 static int emergency_intr_enable = 0;   /* emergency interrupt polling */
 147 TUNABLE_INT("kern.emergency_intr_enable", &emergency_intr_enable);
 148 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, emergency_intr_enable, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
 149         0, 0, sysctl_emergency_enable, "I", "Emergency Interrupt Poll Enable");
 150
 151 static int emergency_intr_freq = 10;    /* emergency polling frequency */
 152 TUNABLE_INT("kern.emergency_intr_freq", &emergency_intr_freq);
 153 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, emergency_intr_freq, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
 154         0, 0, sysctl_emergency_freq, "I", "Emergency Interrupt Poll Frequency");
 155
 156 /*
 157  * Sysctl support routines
 158  */
 159 static int
 160 sysctl_emergency_enable(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 161 {
 162         int error, enabled;
 163
 164         enabled = emergency_intr_enable;
 165         error = sysctl_handle_int(oidp, &enabled, 0, req);
 166         if (error || req->newptr == NULL)
 167                 return error;
 168         emergency_intr_enable = enabled;
 169         if (emergency_intr_enable) {
 170                 systimer_adjust_periodic(&emergency_intr_timer,
 171                                          emergency_intr_freq);
 172         } else {
 173                 systimer_adjust_periodic(&emergency_intr_timer, 1);
 174         }
 175         return 0;
 176 }
 177
 178 static int
 179 sysctl_emergency_freq(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 180 {
 181         int error, phz;
 182
 183         phz = emergency_intr_freq;
 184         error = sysctl_handle_int(oidp, &phz, 0, req);
 185         if (error || req->newptr == NULL)
 186                 return error;
 187         if (phz <= 0)
 188                 return EINVAL;
 189         else if (phz > EMERGENCY_INTR_POLLING_FREQ_MAX)
 190                 phz = EMERGENCY_INTR_POLLING_FREQ_MAX;
 191
 192         emergency_intr_freq = phz;
 193         if (emergency_intr_enable) {
 194                 systimer_adjust_periodic(&emergency_intr_timer,
 195                                          emergency_intr_freq);
 196         } else {
 197                 systimer_adjust_periodic(&emergency_intr_timer, 1);
 198         }
 199         return 0;
 200 }
 201
 202 /*
 203  * Register an SWI or INTerrupt handler.
 204  */
 205 void *
 206 register_swi(int intr, inthand2_t *handler, void *arg, const char *name,
 207                 struct lwkt_serialize *serializer)
 208 {
 209     if (intr < FIRST_SOFTINT || intr >= MAX_INTS)
 210         panic("register_swi: bad intr %d", intr);
 211     return(register_int(intr, handler, arg, name, serializer, 0));
 212 }
 213
 214 void *
 215 register_swi_mp(int intr, inthand2_t *handler, void *arg, const char *name,
 216                 struct lwkt_serialize *serializer)
 217 {
 218     if (intr < FIRST_SOFTINT || intr >= MAX_INTS)
 219         panic("register_swi: bad intr %d", intr);
 220     return(register_int(intr, handler, arg, name, serializer, INTR_MPSAFE));
 221 }
 222
 223 void *
 224 register_int(int intr, inthand2_t *handler, void *arg, const char *name,
 225                 struct lwkt_serialize *serializer, int intr_flags)
 226 {
 227     struct intr_info *info;
 228     struct intrec **list;
 229     intrec_t rec;
 230     int orig_cpuid, cpuid;
 231
 232     if (intr < 0 || intr >= MAX_INTS)
 233         panic("register_int: bad intr %d", intr);
 234     if (name == NULL)
 235         name = "???";
 236     info = &intr_info_ary[intr];
 237
 238     /*
 239      * Construct an interrupt handler record
 240      */
 241     rec = kmalloc(sizeof(struct intrec), M_DEVBUF, M_INTWAIT);
 242     rec->name = kmalloc(strlen(name) + 1, M_DEVBUF, M_INTWAIT);
 243     strcpy(rec->name, name);
 244
 245     rec->info = info;
 246     rec->handler = handler;
 247     rec->argument = arg;
 248     rec->intr = intr;
 249     rec->intr_flags = intr_flags;
 250     rec->next = NULL;
 251     rec->serializer = serializer;
 252
 253     /*
 254      * Create an emergency polling thread and set up a systimer to wake
 255      * it up.
 256      */
 257     if (emergency_intr_thread.td_kstack == NULL) {
 258         lwkt_create(ithread_emergency, NULL, NULL, &emergency_intr_thread,
 259                     TDF_STOPREQ | TDF_INTTHREAD, -1, "ithread emerg");
 260         systimer_init_periodic_nq(&emergency_intr_timer,
 261                     emergency_intr_timer_callback, &emergency_intr_thread,
 262                     (emergency_intr_enable ? emergency_intr_freq : 1));
 263     }
 264
 265     int_moveto_destcpu(&orig_cpuid, &cpuid, intr);
 266
 267     /*
 268      * Create an interrupt thread if necessary, leave it in an unscheduled
 269      * state.
 270      */
 271     if (info->i_state == ISTATE_NOTHREAD) {
 272         info->i_state = ISTATE_NORMAL;
 273         lwkt_create(ithread_handler, (void *)(intptr_t)intr, NULL,
 274                     &info->i_thread, TDF_STOPREQ | TDF_INTTHREAD, -1,
 275                     "ithread %d", intr);
 276         if (intr >= FIRST_SOFTINT)
 277             lwkt_setpri(&info->i_thread, TDPRI_SOFT_NORM);
 278         else
 279             lwkt_setpri(&info->i_thread, TDPRI_INT_MED);
 280         info->i_thread.td_preemptable = lwkt_preempt;
 281     }
 282
 283     list = &info->i_reclist;
 284
 285     /*
 286      * Keep track of how many fast and slow interrupts we have.
 287      * Set i_mplock_required if any handler in the chain requires
 288      * the MP lock to operate.
 289      */
 290     if ((intr_flags & INTR_MPSAFE) == 0)
 291         info->i_mplock_required = 1;
 292     if (intr_flags & INTR_CLOCK)
 293         ++info->i_fast;
 294     else
 295         ++info->i_slow;
 296
 297     /*
 298      * Enable random number generation keying off of this interrupt.
 299      */
 300     if ((intr_flags & INTR_NOENTROPY) == 0 && info->i_random.sc_enabled == 0) {
 301         info->i_random.sc_enabled = 1;
 302         info->i_random.sc_intr = intr;
 303     }
 304
 305     /*
 306      * Add the record to the interrupt list.
 307      */
 308     crit_enter();
 309     while (*list != NULL)
 310         list = &(*list)->next;
 311     *list = rec;
 312     crit_exit();
 313
 314     /*
 315      * Update max_installed_hard_intr to make the emergency intr poll
 316      * a bit more efficient.
 317      */
 318     if (intr < FIRST_SOFTINT) {
 319         if (max_installed_hard_intr <= intr)
 320             max_installed_hard_intr = intr + 1;
 321     } else {
 322         if (max_installed_soft_intr <= intr)
 323             max_installed_soft_intr = intr + 1;
 324     }
 325
 326     /*
 327      * Setup the machine level interrupt vector
 328      */
 329     if (intr < FIRST_SOFTINT && info->i_slow + info->i_fast == 1) {
 330         if (machintr_vector_setup(intr, intr_flags))
 331             kprintf("machintr_vector_setup: failed on irq %d\n", intr);
 332     }
 333
 334     int_moveto_origcpu(orig_cpuid, cpuid);
 335
 336     return(rec);
 337 }
 338
 339 void
 340 unregister_swi(void *id)
 341 {
 342     unregister_int(id);
 343 }
 344
 345 void
 346 unregister_int(void *id)
 347 {
 348     struct intr_info *info;
 349     struct intrec **list;
 350     intrec_t rec;
 351     int intr, orig_cpuid, cpuid;
 352
 353     intr = ((intrec_t)id)->intr;
 354
 355     if (intr < 0 || intr >= MAX_INTS)
 356         panic("register_int: bad intr %d", intr);
 357
 358     info = &intr_info_ary[intr];
 359
 360     int_moveto_destcpu(&orig_cpuid, &cpuid, intr);
 361
 362     /*
 363      * Remove the interrupt descriptor, adjust the descriptor count,
 364      * and teardown the machine level vector if this was the last interrupt.
 365      */
 366     crit_enter();
 367     list = &info->i_reclist;
 368     while ((rec = *list) != NULL) {
 369         if (rec == id)
 370             break;
 371         list = &rec->next;
 372     }
 373     if (rec) {
 374         intrec_t rec0;
 375
 376         *list = rec->next;
 377         if (rec->intr_flags & INTR_CLOCK)
 378             --info->i_fast;
 379         else
 380             --info->i_slow;
 381         if (intr < FIRST_SOFTINT && info->i_fast + info->i_slow == 0)
 382             machintr_vector_teardown(intr);
 383
 384         /*
 385          * Clear i_mplock_required if no handlers in the chain require the
 386          * MP lock.
 387          */
 388         for (rec0 = info->i_reclist; rec0; rec0 = rec0->next) {
 389             if ((rec0->intr_flags & INTR_MPSAFE) == 0)
 390                 break;
 391         }
 392         if (rec0 == NULL)
 393             info->i_mplock_required = 0;
 394     }
 395
 396     crit_exit();
 397
 398     int_moveto_origcpu(orig_cpuid, cpuid);
 399
 400     /*
 401      * Free the record.
 402      */
 403     if (rec != NULL) {
 404         kfree(rec->name, M_DEVBUF);
 405         kfree(rec, M_DEVBUF);
 406     } else {
 407         kprintf("warning: unregister_int: int %d handler for %s not found\n",
 408                 intr, ((intrec_t)id)->name);
 409     }
 410 }
 411
 412 const char *
 413 get_registered_name(int intr)
 414 {
 415     intrec_t rec;
 416
 417     if (intr < 0 || intr >= MAX_INTS)
 418         panic("register_int: bad intr %d", intr);
 419
 420     if ((rec = intr_info_ary[intr].i_reclist) == NULL)
 421         return(NULL);
 422     else if (rec->next)
 423         return("mux");
 424     else
 425         return(rec->name);
 426 }
 427
 428 int
 429 count_registered_ints(int intr)
 430 {
 431     struct intr_info *info;
 432
 433     if (intr < 0 || intr >= MAX_INTS)
 434         panic("register_int: bad intr %d", intr);
 435     info = &intr_info_ary[intr];
 436     return(info->i_fast + info->i_slow);
 437 }
 438
 439 long
 440 get_interrupt_counter(int intr)
 441 {
 442     struct intr_info *info;
 443
 444     if (intr < 0 || intr >= MAX_INTS)
 445         panic("register_int: bad intr %d", intr);
 446     info = &intr_info_ary[intr];
 447     return(info->i_count);
 448 }
 449
 450
 451 void
 452 swi_setpriority(int intr, int pri)
 453 {
 454     struct intr_info *info;
 455
 456     if (intr < FIRST_SOFTINT || intr >= MAX_INTS)
 457         panic("register_swi: bad intr %d", intr);
 458     info = &intr_info_ary[intr];
 459     if (info->i_state != ISTATE_NOTHREAD)
 460         lwkt_setpri(&info->i_thread, pri);
 461 }
 462
 463 void
 464 register_randintr(int intr)
 465 {
 466     struct intr_info *info;
 467
 468     if (intr < 0 || intr >= MAX_INTS)
 469         panic("register_randintr: bad intr %d", intr);
 470     info = &intr_info_ary[intr];
 471     info->i_random.sc_intr = intr;
 472     info->i_random.sc_enabled = 1;
 473 }
 474
 475 void
 476 unregister_randintr(int intr)
 477 {
 478     struct intr_info *info;
 479
 480     if (intr < 0 || intr >= MAX_INTS)
 481         panic("register_swi: bad intr %d", intr);
 482     info = &intr_info_ary[intr];
 483     info->i_random.sc_enabled = -1;
 484 }
 485
 486 int
 487 next_registered_randintr(int intr)
 488 {
 489     struct intr_info *info;
 490
 491     if (intr < 0 || intr >= MAX_INTS)
 492         panic("register_swi: bad intr %d", intr);
 493     while (intr < MAX_INTS) {
 494         info = &intr_info_ary[intr];
 495         if (info->i_random.sc_enabled > 0)
 496             break;
 497         ++intr;
 498     }
 499     return(intr);
 500 }
 501
 502 /*
 503  * Dispatch an interrupt.  If there's nothing to do we have a stray
 504  * interrupt and can just return, leaving the interrupt masked.
 505  *
 506  * We need to schedule the interrupt and set its i_running bit.  If
 507  * we are not on the interrupt thread's cpu we have to send a message
 508  * to the correct cpu that will issue the desired action (interlocking
 509  * with the interrupt thread's critical section).  We do NOT attempt to
 510  * reschedule interrupts whos i_running bit is already set because
 511  * this would prematurely wakeup a livelock-limited interrupt thread.
 512  *
 513  * i_running is only tested/set on the same cpu as the interrupt thread.
 514  *
 515  * We are NOT in a critical section, which will allow the scheduled
 516  * interrupt to preempt us.  The MP lock might *NOT* be held here.
 517  */
 518 #ifdef SMP
 519
 520 static void
 521 sched_ithd_remote(void *arg)
 522 {
 523     sched_ithd((int)(intptr_t)arg);
 524 }
 525
 526 #endif
 527
 528 void
 529 sched_ithd(int intr)
 530 {
 531     struct intr_info *info;
 532
 533     info = &intr_info_ary[intr];
 534
 535     ++info->i_count;
 536     if (info->i_state != ISTATE_NOTHREAD) {
 537         if (info->i_reclist == NULL) {
 538             report_stray_interrupt(intr, info);
 539         } else {
 540 #ifdef SMP
 541             if (info->i_thread.td_gd == mycpu) {
 542                 if (info->i_running == 0) {
 543                     info->i_running = 1;
 544                     if (info->i_state != ISTATE_LIVELOCKED)
 545                         lwkt_schedule(&info->i_thread); /* MIGHT PREEMPT */
 546                 }
 547             } else {
 548                 lwkt_send_ipiq(info->i_thread.td_gd,
 549                                 sched_ithd_remote, (void *)(intptr_t)intr);
 550             }
 551 #else
 552             if (info->i_running == 0) {
 553                 info->i_running = 1;
 554                 if (info->i_state != ISTATE_LIVELOCKED)
 555                     lwkt_schedule(&info->i_thread); /* MIGHT PREEMPT */
 556             }
 557 #endif
 558         }
 559     } else {
 560         report_stray_interrupt(intr, info);
 561     }
 562 }
 563
 564 static void
 565 report_stray_interrupt(int intr, struct intr_info *info)
 566 {
 567         ++info->i_straycount;
 568         if (info->i_straycount < 10) {
 569                 if (info->i_errorticks == ticks)
 570                         return;
 571                 info->i_errorticks = ticks;
 572                 kprintf("sched_ithd: stray interrupt %d on cpu %d\n",
 573                         intr, mycpuid);
 574         } else if (info->i_straycount == 10) {
 575                 kprintf("sched_ithd: %ld stray interrupts %d on cpu %d - "
 576                         "there will be no further reports\n",
 577                         info->i_straycount, intr, mycpuid);
 578         }
 579 }
 580
 581 /*
 582  * This is run from a periodic SYSTIMER (and thus must be MP safe, the BGL
 583  * might not be held).
 584  */
 585 static void
 586 ithread_livelock_wakeup(systimer_t st)
 587 {
 588     struct intr_info *info;
 589
 590     info = &intr_info_ary[(int)(intptr_t)st->data];
 591     if (info->i_state != ISTATE_NOTHREAD)
 592         lwkt_schedule(&info->i_thread);
 593 }
 594
 595 /*
 596  * Schedule ithread within fast intr handler
 597  *
 598  * XXX Protect sched_ithd() call with gd_intr_nesting_level?
 599  * Interrupts aren't enabled, but still...
 600  */
 601 static __inline void
 602 ithread_fast_sched(int intr, thread_t td)
 603 {
 604     ++td->td_nest_count;
 605
 606     /*
 607      * We are already in critical section, exit it now to
 608      * allow preemption.
 609      */
 610     crit_exit_quick(td);
 611     sched_ithd(intr);
 612     crit_enter_quick(td);
 613
 614     --td->td_nest_count;
 615 }
 616
 617 /*
 618  * This function is called directly from the ICU or APIC vector code assembly
 619  * to process an interrupt.  The critical section and interrupt deferral
 620  * checks have already been done but the function is entered WITHOUT
 621  * a critical section held.  The BGL may or may not be held.
 622  *
 623  * Must return non-zero if we do not want the vector code to re-enable
 624  * the interrupt (which we don't if we have to schedule the interrupt)
 625  */
 626 int ithread_fast_handler(struct intrframe *frame);
 627
 628 int
 629 ithread_fast_handler(struct intrframe *frame)
 630 {
 631     int intr;
 632     struct intr_info *info;
 633     struct intrec **list;
 634     int must_schedule;
 635 #ifdef SMP
 636     int got_mplock;
 637 #endif
 638     TD_INVARIANTS_DECLARE;
 639     intrec_t rec, nrec;
 640     globaldata_t gd;
 641     thread_t td;
 642
 643     intr = frame->if_vec;
 644     gd = mycpu;
 645     td = curthread;
 646
 647     /* We must be in critical section. */
 648     KKASSERT(td->td_critcount);
 649
 650     info = &intr_info_ary[intr];
 651
 652     /*
 653      * If we are not processing any FAST interrupts, just schedule the thing.
 654      */
 655     if (info->i_fast == 0) {
 656         ++gd->gd_cnt.v_intr;
 657         ithread_fast_sched(intr, td);
 658         return(1);
 659     }
 660
 661     /*
 662      * This should not normally occur since interrupts ought to be
 663      * masked if the ithread has been scheduled or is running.
 664      */
 665     if (info->i_running)
 666         return(1);
 667
 668     /*
 669      * Bump the interrupt nesting level to process any FAST interrupts.
 670      * Obtain the MP lock as necessary.  If the MP lock cannot be obtained,
 671      * schedule the interrupt thread to deal with the issue instead.
 672      *
 673      * To reduce overhead, just leave the MP lock held once it has been
 674      * obtained.
 675      */
 676     ++gd->gd_intr_nesting_level;
 677     ++gd->gd_cnt.v_intr;
 678     must_schedule = info->i_slow;
 679 #ifdef SMP
 680     got_mplock = 0;
 681 #endif
 682
 683     TD_INVARIANTS_GET(td);
 684     list = &info->i_reclist;
 685
 686     for (rec = *list; rec; rec = nrec) {
 687         /* rec may be invalid after call */
 688         nrec = rec->next;
 689
 690         if (rec->intr_flags & INTR_CLOCK) {
 691 #ifdef SMP
 692             if ((rec->intr_flags & INTR_MPSAFE) == 0 && got_mplock == 0) {
 693                 if (try_mplock() == 0) {
 694                     /* Couldn't get the MP lock; just schedule it. */
 695                     must_schedule = 1;
 696                     break;
 697                 }
 698                 got_mplock = 1;
 699             }
 700 #endif
 701             if (rec->serializer) {
 702                 must_schedule += lwkt_serialize_handler_try(
 703                                         rec->serializer, rec->handler,
 704                                         rec->argument, frame);
 705             } else {
 706                 rec->handler(rec->argument, frame);
 707             }
 708             TD_INVARIANTS_TEST(td, rec->name);
 709         }
 710     }
 711
 712     /*
 713      * Cleanup
 714      */
 715     --gd->gd_intr_nesting_level;
 716 #ifdef SMP
 717     if (got_mplock)
 718         rel_mplock();
 719 #endif
 720
 721     /*
 722      * If we had a problem, or mixed fast and slow interrupt handlers are
 723      * registered, schedule the ithread to catch the missed records (it
 724      * will just re-run all of them).  A return value of 0 indicates that
 725      * all handlers have been run and the interrupt can be re-enabled, and
 726      * a non-zero return indicates that the interrupt thread controls
 727      * re-enablement.
 728      */
 729     if (must_schedule > 0)
 730         ithread_fast_sched(intr, td);
 731     else if (must_schedule == 0)
 732         ++info->i_count;
 733     return(must_schedule);
 734 }
 735
 736 /*
 737  * Interrupt threads run this as their main loop.
 738  *
 739  * The handler begins execution outside a critical section and no MP lock.
 740  *
 741  * The i_running state starts at 0.  When an interrupt occurs, the hardware
 742  * interrupt is disabled and sched_ithd() The HW interrupt remains disabled
 743  * until all routines have run.  We then call ithread_done() to reenable
 744  * the HW interrupt and deschedule us until the next interrupt.
 745  *
 746  * We are responsible for atomically checking i_running and ithread_done()
 747  * is responsible for atomically checking for platform-specific delayed
 748  * interrupts.  i_running for our irq is only set in the context of our cpu,
 749  * so a critical section is a sufficient interlock.
 750  */
 751 #define LIVELOCK_TIMEFRAME(freq)        ((freq) >> 2)   /* 1/4 second */
 752
 753 static void
 754 ithread_handler(void *arg)
 755 {
 756     struct intr_info *info;
 757     int use_limit;
 758     __uint32_t lseconds;
 759     int intr;
 760     int mpheld;
 761     struct intrec **list;
 762     intrec_t rec, nrec;
 763     globaldata_t gd;
 764     struct systimer ill_timer;  /* enforced freq. timer */
 765     u_int ill_count;            /* interrupt livelock counter */
 766     TD_INVARIANTS_DECLARE;
 767
 768     ill_count = 0;
 769     intr = (int)(intptr_t)arg;
 770     info = &intr_info_ary[intr];
 771     list = &info->i_reclist;
 772
 773     /*
 774      * The loop must be entered with one critical section held.  The thread
 775      * does not hold the mplock on startup.
 776      */
 777     gd = mycpu;
 778     lseconds = gd->gd_time_seconds;
 779     crit_enter_gd(gd);
 780     mpheld = 0;
 781
 782     for (;;) {
 783         /*
 784          * The chain is only considered MPSAFE if all its interrupt handlers
 785          * are MPSAFE.  However, if intr_mpsafe has been turned off we
 786          * always operate with the BGL.
 787          */
 788 #ifdef SMP
 789         if (info->i_mplock_required != mpheld) {
 790             if (info->i_mplock_required) {
 791                 KKASSERT(mpheld == 0);
 792                 get_mplock();
 793                 mpheld = 1;
 794             } else {
 795                 KKASSERT(mpheld != 0);
 796                 rel_mplock();
 797                 mpheld = 0;
 798             }
 799         }
 800 #endif
 801
 802         TD_INVARIANTS_GET(gd->gd_curthread);
 803
 804         /*
 805          * If an interrupt is pending, clear i_running and execute the
 806          * handlers.  Note that certain types of interrupts can re-trigger
 807          * and set i_running again.
 808          *
 809          * Each handler is run in a critical section.  Note that we run both
 810          * FAST and SLOW designated service routines.
 811          */
 812         if (info->i_running) {
 813             ++ill_count;
 814             info->i_running = 0;
 815
 816             if (*list == NULL)
 817                 report_stray_interrupt(intr, info);
 818
 819             for (rec = *list; rec; rec = nrec) {
 820                 /* rec may be invalid after call */
 821                 nrec = rec->next;
 822                 if (rec->serializer) {
 823                     lwkt_serialize_handler_call(rec->serializer, rec->handler,
 824                                                 rec->argument, NULL);
 825                 } else {
 826                     rec->handler(rec->argument, NULL);
 827                 }
 828                 TD_INVARIANTS_TEST(gd->gd_curthread, rec->name);
 829             }
 830         }
 831
 832         /*
 833          * This is our interrupt hook to add rate randomness to the random
 834          * number generator.
 835          */
 836         if (info->i_random.sc_enabled > 0)
 837             add_interrupt_randomness(intr);
 838
 839         /*
 840          * Unmask the interrupt to allow it to trigger again.  This only
 841          * applies to certain types of interrupts (typ level interrupts).
 842          * This can result in the interrupt retriggering, but the retrigger
 843          * will not be processed until we cycle our critical section.
 844          *
 845          * Only unmask interrupts while handlers are installed.  It is
 846          * possible to hit a situation where no handlers are installed
 847          * due to a device driver livelocking and then tearing down its
 848          * interrupt on close (the parallel bus being a good example).
 849          */
 850         if (*list)
 851             machintr_intren(intr);
 852
 853         /*
 854          * Do a quick exit/enter to catch any higher-priority interrupt
 855          * sources, such as the statclock, so thread time accounting
 856          * will still work.  This may also cause an interrupt to re-trigger.
 857          */
 858         crit_exit_gd(gd);
 859         crit_enter_gd(gd);
 860
 861         /*
 862          * LIVELOCK STATE MACHINE
 863          */
 864         switch(info->i_state) {
 865         case ISTATE_NORMAL:
 866             /*
 867              * Reset the count each second.
 868              */
 869             if (lseconds != gd->gd_time_seconds) {
 870                 lseconds = gd->gd_time_seconds;
 871                 ill_count = 0;
 872             }
 873
 874             /*
 875              * If we did not exceed the frequency limit, we are done.
 876              * If the interrupt has not retriggered we deschedule ourselves.
 877              */
 878             if (ill_count <= livelock_limit) {
 879                 if (info->i_running == 0) {
 880                     lwkt_deschedule_self(gd->gd_curthread);
 881                     lwkt_switch();
 882                 }
 883                 break;
 884             }
 885
 886             /*
 887              * Otherwise we are livelocked.  Set up a periodic systimer
 888              * to wake the thread up at the limit frequency.
 889              */
 890             kprintf("intr %d at %d/%d hz, livelocked limit engaged!\n",
 891                    intr, ill_count, livelock_limit);
 892             info->i_state = ISTATE_LIVELOCKED;
 893             if ((use_limit = livelock_limit) < 100)
 894                 use_limit = 100;
 895             else if (use_limit > 500000)
 896                 use_limit = 500000;
 897             systimer_init_periodic_nq(&ill_timer, ithread_livelock_wakeup,
 898                                       (void *)(intptr_t)intr, use_limit);
 899             /* fall through */
 900         case ISTATE_LIVELOCKED:
 901             /*
 902              * Wait for our periodic timer to go off.  Since the interrupt
 903              * has re-armed it can still set i_running, but it will not
 904              * reschedule us while we are in a livelocked state.
 905              */
 906             lwkt_deschedule_self(gd->gd_curthread);
 907             lwkt_switch();
 908
 909             /*
 910              * Check once a second to see if the livelock condition no
 911              * longer applies.
 912              */
 913             if (lseconds != gd->gd_time_seconds) {
 914                 lseconds = gd->gd_time_seconds;
 915                 if (ill_count < livelock_lowater) {
 916                     info->i_state = ISTATE_NORMAL;
 917                     systimer_del(&ill_timer);
 918                     kprintf("intr %d at %d/%d hz, livelock removed\n",
 919                            intr, ill_count, livelock_lowater);
 920                 } else if (livelock_debug == intr ||
 921                            (bootverbose && cold)) {
 922                     kprintf("intr %d at %d/%d hz, in livelock\n",
 923                            intr, ill_count, livelock_lowater);
 924                 }
 925                 ill_count = 0;
 926             }
 927             break;
 928         }
 929     }
 930     /* NOT REACHED */
 931 }
 932
 933 /*
 934  * Emergency interrupt polling thread.  The thread begins execution
 935  * outside a critical section with the BGL held.
 936  *
 937  * If emergency interrupt polling is enabled, this thread will
 938  * execute all system interrupts not marked INTR_NOPOLL at the
 939  * specified polling frequency.
 940  *
 941  * WARNING!  This thread runs *ALL* interrupt service routines that
 942  * are not marked INTR_NOPOLL, which basically means everything except
 943  * the 8254 clock interrupt and the ATA interrupt.  It has very high
 944  * overhead and should only be used in situations where the machine
 945  * cannot otherwise be made to work.  Due to the severe performance
 946  * degredation, it should not be enabled on production machines.
 947  */
 948 static void
 949 ithread_emergency(void *arg __unused)
 950 {
 951     globaldata_t gd = mycpu;
 952     struct intr_info *info;
 953     intrec_t rec, nrec;
 954     int intr;
 955     TD_INVARIANTS_DECLARE;
 956
 957     get_mplock();
 958     crit_enter_gd(gd);
 959     TD_INVARIANTS_GET(gd->gd_curthread);
 960
 961     for (;;) {
 962         for (intr = 0; intr < max_installed_hard_intr; ++intr) {
 963             info = &intr_info_ary[intr];
 964             for (rec = info->i_reclist; rec; rec = nrec) {
 965                 /* rec may be invalid after call */
 966                 nrec = rec->next;
 967                 if ((rec->intr_flags & INTR_NOPOLL) == 0) {
 968                     if (rec->serializer) {
 969                         lwkt_serialize_handler_try(rec->serializer,
 970                                                 rec->handler, rec->argument, NULL);
 971                     } else {
 972                         rec->handler(rec->argument, NULL);
 973                     }
 974                     TD_INVARIANTS_TEST(gd->gd_curthread, rec->name);
 975                 }
 976             }
 977         }
 978         lwkt_deschedule_self(gd->gd_curthread);
 979         lwkt_switch();
 980     }
 981     /* NOT REACHED */
 982 }
 983
 984 /*
 985  * Systimer callback - schedule the emergency interrupt poll thread
 986  *                     if emergency polling is enabled.
 987  */
 988 static
 989 void
 990 emergency_intr_timer_callback(systimer_t info, struct intrframe *frame __unused)
 991 {
 992     if (emergency_intr_enable)
 993         lwkt_schedule(info->data);
 994 }
 995
 996 int
 997 ithread_cpuid(int intr)
 998 {
 999         const struct intr_info *info;
1000
1001         KKASSERT(intr >= 0 && intr < MAX_INTS);
1002         info = &intr_info_ary[intr];
1003
1004         if (info->i_state == ISTATE_NOTHREAD)
1005                 return -1;
1006         return info->i_thread.td_gd->gd_cpuid;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Sysctls used by systat and others: hw.intrnames and hw.intrcnt.
1011  * The data for this machine dependent, and the declarations are in machine
1012  * dependent code.  The layout of intrnames and intrcnt however is machine
1013  * independent.
1014  *
1015  * We do not know the length of intrcnt and intrnames at compile time, so
1016  * calculate things at run time.
1017  */
1018
1019 static int
1020 sysctl_intrnames(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1021 {
1022     struct intr_info *info;
1023     intrec_t rec;
1024     int error = 0;
1025     int len;
1026     int intr;
1027     char buf[64];
1028
1029     for (intr = 0; error == 0 && intr < MAX_INTS; ++intr) {
1030         info = &intr_info_ary[intr];
1031
1032         len = 0;
1033         buf[0] = 0;
1034         for (rec = info->i_reclist; rec; rec = rec->next) {
1035             ksnprintf(buf + len, sizeof(buf) - len, "%s%s",
1036                 (len ? "/" : ""), rec->name);
1037             len += strlen(buf + len);
1038         }
1039         if (len == 0) {
1040             ksnprintf(buf, sizeof(buf), "irq%d", intr);
1041             len = strlen(buf);
1042         }
1043         error = SYSCTL_OUT(req, buf, len + 1);
1044     }
1045     return (error);
1046 }
1047
1048
1049 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, intrnames, CTLTYPE_OPAQUE | CTLFLAG_RD,
1050         NULL, 0, sysctl_intrnames, "", "Interrupt Names");
1051
1052 static int
1053 sysctl_intrcnt(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1054 {
1055     struct intr_info *info;
1056     int error = 0;
1057     int intr;
1058
1059     for (intr = 0; intr < max_installed_hard_intr; ++intr) {
1060         info = &intr_info_ary[intr];
1061
1062         error = SYSCTL_OUT(req, &info->i_count, sizeof(info->i_count));
1063         if (error)
1064                 goto failed;
1065     }
1066     for (intr = FIRST_SOFTINT; intr < max_installed_soft_intr; ++intr) {
1067         info = &intr_info_ary[intr];
1068
1069         error = SYSCTL_OUT(req, &info->i_count, sizeof(info->i_count));
1070         if (error)
1071                 goto failed;
1072     }
1073 failed:
1074     return(error);
1075 }
1076
1077 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, intrcnt, CTLTYPE_OPAQUE | CTLFLAG_RD,
1078         NULL, 0, sysctl_intrcnt, "", "Interrupt Counts");
1079
1080 static void
1081 int_moveto_destcpu(int *orig_cpuid0, int *cpuid0, int intr)
1082 {
1083     int orig_cpuid = mycpuid, cpuid;
1084     char envpath[32];
1085
1086     cpuid = orig_cpuid;
1087     ksnprintf(envpath, sizeof(envpath), "hw.irq.%d.dest", intr);
1088     kgetenv_int(envpath, &cpuid);
1089     if (cpuid >= ncpus)
1090         cpuid = orig_cpuid;
1091
1092     if (cpuid != orig_cpuid)
1093         lwkt_migratecpu(cpuid);
1094
1095     *orig_cpuid0 = orig_cpuid;
1096     *cpuid0 = cpuid;
1097 }
1098
1099 static void
1100 int_moveto_origcpu(int orig_cpuid, int cpuid)
1101 {
1102     if (cpuid != orig_cpuid)
1103         lwkt_migratecpu(orig_cpuid);
1104 }