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