GNU Linux-libre 4.14.302-gnu1
[releases.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 #include <linux/random.h>
48
49 #include <linux/uaccess.h>
50 #include <asm/unistd.h>
51 #include <asm/div64.h>
52 #include <asm/timex.h>
53 #include <asm/io.h>
54
55 #include "tick-internal.h"
56
57 #define CREATE_TRACE_POINTS
58 #include <trace/events/timer.h>
59
60 __visible u64 jiffies_64 __cacheline_aligned_in_smp = INITIAL_JIFFIES;
61
62 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
63
64 /*
65  * The timer wheel has LVL_DEPTH array levels. Each level provides an array of
66  * LVL_SIZE buckets. Each level is driven by its own clock and therefor each
67  * level has a different granularity.
68  *
69  * The level granularity is:            LVL_CLK_DIV ^ lvl
70  * The level clock frequency is:        HZ / (LVL_CLK_DIV ^ level)
71  *
72  * The array level of a newly armed timer depends on the relative expiry
73  * time. The farther the expiry time is away the higher the array level and
74  * therefor the granularity becomes.
75  *
76  * Contrary to the original timer wheel implementation, which aims for 'exact'
77  * expiry of the timers, this implementation removes the need for recascading
78  * the timers into the lower array levels. The previous 'classic' timer wheel
79  * implementation of the kernel already violated the 'exact' expiry by adding
80  * slack to the expiry time to provide batched expiration. The granularity
81  * levels provide implicit batching.
82  *
83  * This is an optimization of the original timer wheel implementation for the
84  * majority of the timer wheel use cases: timeouts. The vast majority of
85  * timeout timers (networking, disk I/O ...) are canceled before expiry. If
86  * the timeout expires it indicates that normal operation is disturbed, so it
87  * does not matter much whether the timeout comes with a slight delay.
88  *
89  * The only exception to this are networking timers with a small expiry
90  * time. They rely on the granularity. Those fit into the first wheel level,
91  * which has HZ granularity.
92  *
93  * We don't have cascading anymore. timers with a expiry time above the
94  * capacity of the last wheel level are force expired at the maximum timeout
95  * value of the last wheel level. From data sampling we know that the maximum
96  * value observed is 5 days (network connection tracking), so this should not
97  * be an issue.
98  *
99  * The currently chosen array constants values are a good compromise between
100  * array size and granularity.
101  *
102  * This results in the following granularity and range levels:
103  *
104  * HZ 1000 steps
105  * Level Offset  Granularity            Range
106  *  0      0         1 ms                0 ms -         63 ms
107  *  1     64         8 ms               64 ms -        511 ms
108  *  2    128        64 ms              512 ms -       4095 ms (512ms - ~4s)
109  *  3    192       512 ms             4096 ms -      32767 ms (~4s - ~32s)
110  *  4    256      4096 ms (~4s)      32768 ms -     262143 ms (~32s - ~4m)
111  *  5    320     32768 ms (~32s)    262144 ms -    2097151 ms (~4m - ~34m)
112  *  6    384    262144 ms (~4m)    2097152 ms -   16777215 ms (~34m - ~4h)
113  *  7    448   2097152 ms (~34m)  16777216 ms -  134217727 ms (~4h - ~1d)
114  *  8    512  16777216 ms (~4h)  134217728 ms - 1073741822 ms (~1d - ~12d)
115  *
116  * HZ  300
117  * Level Offset  Granularity            Range
118  *  0      0         3 ms                0 ms -        210 ms
119  *  1     64        26 ms              213 ms -       1703 ms (213ms - ~1s)
120  *  2    128       213 ms             1706 ms -      13650 ms (~1s - ~13s)
121  *  3    192      1706 ms (~1s)      13653 ms -     109223 ms (~13s - ~1m)
122  *  4    256     13653 ms (~13s)    109226 ms -     873810 ms (~1m - ~14m)
123  *  5    320    109226 ms (~1m)     873813 ms -    6990503 ms (~14m - ~1h)
124  *  6    384    873813 ms (~14m)   6990506 ms -   55924050 ms (~1h - ~15h)
125  *  7    448   6990506 ms (~1h)   55924053 ms -  447392423 ms (~15h - ~5d)
126  *  8    512  55924053 ms (~15h) 447392426 ms - 3579139406 ms (~5d - ~41d)
127  *
128  * HZ  250
129  * Level Offset  Granularity            Range
130  *  0      0         4 ms                0 ms -        255 ms
131  *  1     64        32 ms              256 ms -       2047 ms (256ms - ~2s)
132  *  2    128       256 ms             2048 ms -      16383 ms (~2s - ~16s)
133  *  3    192      2048 ms (~2s)      16384 ms -     131071 ms (~16s - ~2m)
134  *  4    256     16384 ms (~16s)    131072 ms -    1048575 ms (~2m - ~17m)
135  *  5    320    131072 ms (~2m)    1048576 ms -    8388607 ms (~17m - ~2h)
136  *  6    384   1048576 ms (~17m)   8388608 ms -   67108863 ms (~2h - ~18h)
137  *  7    448   8388608 ms (~2h)   67108864 ms -  536870911 ms (~18h - ~6d)
138  *  8    512  67108864 ms (~18h) 536870912 ms - 4294967288 ms (~6d - ~49d)
139  *
140  * HZ  100
141  * Level Offset  Granularity            Range
142  *  0      0         10 ms               0 ms -        630 ms
143  *  1     64         80 ms             640 ms -       5110 ms (640ms - ~5s)
144  *  2    128        640 ms            5120 ms -      40950 ms (~5s - ~40s)
145  *  3    192       5120 ms (~5s)     40960 ms -     327670 ms (~40s - ~5m)
146  *  4    256      40960 ms (~40s)   327680 ms -    2621430 ms (~5m - ~43m)
147  *  5    320     327680 ms (~5m)   2621440 ms -   20971510 ms (~43m - ~5h)
148  *  6    384    2621440 ms (~43m) 20971520 ms -  167772150 ms (~5h - ~1d)
149  *  7    448   20971520 ms (~5h) 167772160 ms - 1342177270 ms (~1d - ~15d)
150  */
151
152 /* Clock divisor for the next level */
153 #define LVL_CLK_SHIFT   3
154 #define LVL_CLK_DIV     (1UL << LVL_CLK_SHIFT)
155 #define LVL_CLK_MASK    (LVL_CLK_DIV - 1)
156 #define LVL_SHIFT(n)    ((n) * LVL_CLK_SHIFT)
157 #define LVL_GRAN(n)     (1UL << LVL_SHIFT(n))
158
159 /*
160  * The time start value for each level to select the bucket at enqueue
161  * time.
162  */
163 #define LVL_START(n)    ((LVL_SIZE - 1) << (((n) - 1) * LVL_CLK_SHIFT))
164
165 /* Size of each clock level */
166 #define LVL_BITS        6
167 #define LVL_SIZE        (1UL << LVL_BITS)
168 #define LVL_MASK        (LVL_SIZE - 1)
169 #define LVL_OFFS(n)     ((n) * LVL_SIZE)
170
171 /* Level depth */
172 #if HZ > 100
173 # define LVL_DEPTH      9
174 # else
175 # define LVL_DEPTH      8
176 #endif
177
178 /* The cutoff (max. capacity of the wheel) */
179 #define WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF    (LVL_START(LVL_DEPTH))
180 #define WHEEL_TIMEOUT_MAX       (WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF - LVL_GRAN(LVL_DEPTH - 1))
181
182 /*
183  * The resulting wheel size. If NOHZ is configured we allocate two
184  * wheels so we have a separate storage for the deferrable timers.
185  */
186 #define WHEEL_SIZE      (LVL_SIZE * LVL_DEPTH)
187
188 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
189 # define NR_BASES       2
190 # define BASE_STD       0
191 # define BASE_DEF       1
192 #else
193 # define NR_BASES       1
194 # define BASE_STD       0
195 # define BASE_DEF       0
196 #endif
197
198 struct timer_base {
199         raw_spinlock_t          lock;
200         struct timer_list       *running_timer;
201         unsigned long           clk;
202         unsigned long           next_expiry;
203         unsigned int            cpu;
204         bool                    migration_enabled;
205         bool                    nohz_active;
206         bool                    is_idle;
207         bool                    must_forward_clk;
208         DECLARE_BITMAP(pending_map, WHEEL_SIZE);
209         struct hlist_head       vectors[WHEEL_SIZE];
210 } ____cacheline_aligned;
211
212 static DEFINE_PER_CPU(struct timer_base, timer_bases[NR_BASES]);
213
214 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON)
215 unsigned int sysctl_timer_migration = 1;
216
217 void timers_update_migration(bool update_nohz)
218 {
219         bool on = sysctl_timer_migration && tick_nohz_active;
220         unsigned int cpu;
221
222         /* Avoid the loop, if nothing to update */
223         if (this_cpu_read(timer_bases[BASE_STD].migration_enabled) == on)
224                 return;
225
226         for_each_possible_cpu(cpu) {
227                 per_cpu(timer_bases[BASE_STD].migration_enabled, cpu) = on;
228                 per_cpu(timer_bases[BASE_DEF].migration_enabled, cpu) = on;
229                 per_cpu(hrtimer_bases.migration_enabled, cpu) = on;
230                 if (!update_nohz)
231                         continue;
232                 per_cpu(timer_bases[BASE_STD].nohz_active, cpu) = true;
233                 per_cpu(timer_bases[BASE_DEF].nohz_active, cpu) = true;
234                 per_cpu(hrtimer_bases.nohz_active, cpu) = true;
235         }
236 }
237
238 int timer_migration_handler(struct ctl_table *table, int write,
239                             void __user *buffer, size_t *lenp,
240                             loff_t *ppos)
241 {
242         static DEFINE_MUTEX(mutex);
243         int ret;
244
245         mutex_lock(&mutex);
246         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
247         if (!ret && write)
248                 timers_update_migration(false);
249         mutex_unlock(&mutex);
250         return ret;
251 }
252 #endif
253
254 static unsigned long round_jiffies_common(unsigned long j, int cpu,
255                 bool force_up)
256 {
257         int rem;
258         unsigned long original = j;
259
260         /*
261          * We don't want all cpus firing their timers at once hitting the
262          * same lock or cachelines, so we skew each extra cpu with an extra
263          * 3 jiffies. This 3 jiffies came originally from the mm/ code which
264          * already did this.
265          * The skew is done by adding 3*cpunr, then round, then subtract this
266          * extra offset again.
267          */
268         j += cpu * 3;
269
270         rem = j % HZ;
271
272         /*
273          * If the target jiffie is just after a whole second (which can happen
274          * due to delays of the timer irq, long irq off times etc etc) then
275          * we should round down to the whole second, not up. Use 1/4th second
276          * as cutoff for this rounding as an extreme upper bound for this.
277          * But never round down if @force_up is set.
278          */
279         if (rem < HZ/4 && !force_up) /* round down */
280                 j = j - rem;
281         else /* round up */
282                 j = j - rem + HZ;
283
284         /* now that we have rounded, subtract the extra skew again */
285         j -= cpu * 3;
286
287         /*
288          * Make sure j is still in the future. Otherwise return the
289          * unmodified value.
290          */
291         return time_is_after_jiffies(j) ? j : original;
292 }
293
294 /**
295  * __round_jiffies - function to round jiffies to a full second
296  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
297  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
298  *
299  * __round_jiffies() rounds an absolute time in the future (in jiffies)
300  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
301  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
302  * they fire approximately every X seconds.
303  *
304  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
305  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
306  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
307  *
308  * The exact rounding is skewed for each processor to avoid all
309  * processors firing at the exact same time, which could lead
310  * to lock contention or spurious cache line bouncing.
311  *
312  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
313  */
314 unsigned long __round_jiffies(unsigned long j, int cpu)
315 {
316         return round_jiffies_common(j, cpu, false);
317 }
318 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies);
319
320 /**
321  * __round_jiffies_relative - function to round jiffies to a full second
322  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
323  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
324  *
325  * __round_jiffies_relative() rounds a time delta  in the future (in jiffies)
326  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
327  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
328  * they fire approximately every X seconds.
329  *
330  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
331  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
332  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
333  *
334  * The exact rounding is skewed for each processor to avoid all
335  * processors firing at the exact same time, which could lead
336  * to lock contention or spurious cache line bouncing.
337  *
338  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
339  */
340 unsigned long __round_jiffies_relative(unsigned long j, int cpu)
341 {
342         unsigned long j0 = jiffies;
343
344         /* Use j0 because jiffies might change while we run */
345         return round_jiffies_common(j + j0, cpu, false) - j0;
346 }
347 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_relative);
348
349 /**
350  * round_jiffies - function to round jiffies to a full second
351  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
352  *
353  * round_jiffies() rounds an absolute time in the future (in jiffies)
354  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
355  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
356  * they fire approximately every X seconds.
357  *
358  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
359  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
360  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
361  *
362  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
363  */
364 unsigned long round_jiffies(unsigned long j)
365 {
366         return round_jiffies_common(j, raw_smp_processor_id(), false);
367 }
368 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies);
369
370 /**
371  * round_jiffies_relative - function to round jiffies to a full second
372  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
373  *
374  * round_jiffies_relative() rounds a time delta  in the future (in jiffies)
375  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
376  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
377  * they fire approximately every X seconds.
378  *
379  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
380  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
381  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
382  *
383  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
384  */
385 unsigned long round_jiffies_relative(unsigned long j)
386 {
387         return __round_jiffies_relative(j, raw_smp_processor_id());
388 }
389 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_relative);
390
391 /**
392  * __round_jiffies_up - function to round jiffies up to a full second
393  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
394  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
395  *
396  * This is the same as __round_jiffies() except that it will never
397  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
398  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
399  * early.
400  */
401 unsigned long __round_jiffies_up(unsigned long j, int cpu)
402 {
403         return round_jiffies_common(j, cpu, true);
404 }
405 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_up);
406
407 /**
408  * __round_jiffies_up_relative - function to round jiffies up to a full second
409  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
410  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
411  *
412  * This is the same as __round_jiffies_relative() except that it will never
413  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
414  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
415  * early.
416  */
417 unsigned long __round_jiffies_up_relative(unsigned long j, int cpu)
418 {
419         unsigned long j0 = jiffies;
420
421         /* Use j0 because jiffies might change while we run */
422         return round_jiffies_common(j + j0, cpu, true) - j0;
423 }
424 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_up_relative);
425
426 /**
427  * round_jiffies_up - function to round jiffies up to a full second
428  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
429  *
430  * This is the same as round_jiffies() except that it will never
431  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
432  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
433  * early.
434  */
435 unsigned long round_jiffies_up(unsigned long j)
436 {
437         return round_jiffies_common(j, raw_smp_processor_id(), true);
438 }
439 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_up);
440
441 /**
442  * round_jiffies_up_relative - function to round jiffies up to a full second
443  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
444  *
445  * This is the same as round_jiffies_relative() except that it will never
446  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
447  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
448  * early.
449  */
450 unsigned long round_jiffies_up_relative(unsigned long j)
451 {
452         return __round_jiffies_up_relative(j, raw_smp_processor_id());
453 }
454 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_up_relative);
455
456
457 static inline unsigned int timer_get_idx(struct timer_list *timer)
458 {
459         return (timer->flags & TIMER_ARRAYMASK) >> TIMER_ARRAYSHIFT;
460 }
461
462 static inline void timer_set_idx(struct timer_list *timer, unsigned int idx)
463 {
464         timer->flags = (timer->flags & ~TIMER_ARRAYMASK) |
465                         idx << TIMER_ARRAYSHIFT;
466 }
467
468 /*
469  * Helper function to calculate the array index for a given expiry
470  * time.
471  */
472 static inline unsigned calc_index(unsigned expires, unsigned lvl)
473 {
474         expires = (expires + LVL_GRAN(lvl)) >> LVL_SHIFT(lvl);
475         return LVL_OFFS(lvl) + (expires & LVL_MASK);
476 }
477
478 static int calc_wheel_index(unsigned long expires, unsigned long clk)
479 {
480         unsigned long delta = expires - clk;
481         unsigned int idx;
482
483         if (delta < LVL_START(1)) {
484                 idx = calc_index(expires, 0);
485         } else if (delta < LVL_START(2)) {
486                 idx = calc_index(expires, 1);
487         } else if (delta < LVL_START(3)) {
488                 idx = calc_index(expires, 2);
489         } else if (delta < LVL_START(4)) {
490                 idx = calc_index(expires, 3);
491         } else if (delta < LVL_START(5)) {
492                 idx = calc_index(expires, 4);
493         } else if (delta < LVL_START(6)) {
494                 idx = calc_index(expires, 5);
495         } else if (delta < LVL_START(7)) {
496                 idx = calc_index(expires, 6);
497         } else if (LVL_DEPTH > 8 && delta < LVL_START(8)) {
498                 idx = calc_index(expires, 7);
499         } else if ((long) delta < 0) {
500                 idx = clk & LVL_MASK;
501         } else {
502                 /*
503                  * Force expire obscene large timeouts to expire at the
504                  * capacity limit of the wheel.
505                  */
506                 if (delta >= WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF)
507                         expires = clk + WHEEL_TIMEOUT_MAX;
508
509                 idx = calc_index(expires, LVL_DEPTH - 1);
510         }
511         return idx;
512 }
513
514 /*
515  * Enqueue the timer into the hash bucket, mark it pending in
516  * the bitmap and store the index in the timer flags.
517  */
518 static void enqueue_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer,
519                           unsigned int idx)
520 {
521         hlist_add_head(&timer->entry, base->vectors + idx);
522         __set_bit(idx, base->pending_map);
523         timer_set_idx(timer, idx);
524 }
525
526 static void
527 __internal_add_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
528 {
529         unsigned int idx;
530
531         idx = calc_wheel_index(timer->expires, base->clk);
532         enqueue_timer(base, timer, idx);
533 }
534
535 static void
536 trigger_dyntick_cpu(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
537 {
538         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || !base->nohz_active)
539                 return;
540
541         /*
542          * TODO: This wants some optimizing similar to the code below, but we
543          * will do that when we switch from push to pull for deferrable timers.
544          */
545         if (timer->flags & TIMER_DEFERRABLE) {
546                 if (tick_nohz_full_cpu(base->cpu))
547                         wake_up_nohz_cpu(base->cpu);
548                 return;
549         }
550
551         /*
552          * We might have to IPI the remote CPU if the base is idle and the
553          * timer is not deferrable. If the other CPU is on the way to idle
554          * then it can't set base->is_idle as we hold the base lock:
555          */
556         if (!base->is_idle)
557                 return;
558
559         /* Check whether this is the new first expiring timer: */
560         if (time_after_eq(timer->expires, base->next_expiry))
561                 return;
562
563         /*
564          * Set the next expiry time and kick the CPU so it can reevaluate the
565          * wheel:
566          */
567         base->next_expiry = timer->expires;
568                 wake_up_nohz_cpu(base->cpu);
569 }
570
571 static void
572 internal_add_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
573 {
574         __internal_add_timer(base, timer);
575         trigger_dyntick_cpu(base, timer);
576 }
577
578 #ifdef CONFIG_DEBUG_OBJECTS_TIMERS
579
580 static struct debug_obj_descr timer_debug_descr;
581
582 static void *timer_debug_hint(void *addr)
583 {
584         return ((struct timer_list *) addr)->function;
585 }
586
587 static bool timer_is_static_object(void *addr)
588 {
589         struct timer_list *timer = addr;
590
591         return (timer->entry.pprev == NULL &&
592                 timer->entry.next == TIMER_ENTRY_STATIC);
593 }
594
595 /*
596  * fixup_init is called when:
597  * - an active object is initialized
598  */
599 static bool timer_fixup_init(void *addr, enum debug_obj_state state)
600 {
601         struct timer_list *timer = addr;
602
603         switch (state) {
604         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
605                 del_timer_sync(timer);
606                 debug_object_init(timer, &timer_debug_descr);
607                 return true;
608         default:
609                 return false;
610         }
611 }
612
613 /* Stub timer callback for improperly used timers. */
614 static void stub_timer(unsigned long data)
615 {
616         WARN_ON(1);
617 }
618
619 /*
620  * fixup_activate is called when:
621  * - an active object is activated
622  * - an unknown non-static object is activated
623  */
624 static bool timer_fixup_activate(void *addr, enum debug_obj_state state)
625 {
626         struct timer_list *timer = addr;
627
628         switch (state) {
629         case ODEBUG_STATE_NOTAVAILABLE:
630                 setup_timer(timer, stub_timer, 0);
631                 return true;
632
633         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
634                 WARN_ON(1);
635
636         default:
637                 return false;
638         }
639 }
640
641 /*
642  * fixup_free is called when:
643  * - an active object is freed
644  */
645 static bool timer_fixup_free(void *addr, enum debug_obj_state state)
646 {
647         struct timer_list *timer = addr;
648
649         switch (state) {
650         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
651                 del_timer_sync(timer);
652                 debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
653                 return true;
654         default:
655                 return false;
656         }
657 }
658
659 /*
660  * fixup_assert_init is called when:
661  * - an untracked/uninit-ed object is found
662  */
663 static bool timer_fixup_assert_init(void *addr, enum debug_obj_state state)
664 {
665         struct timer_list *timer = addr;
666
667         switch (state) {
668         case ODEBUG_STATE_NOTAVAILABLE:
669                 setup_timer(timer, stub_timer, 0);
670                 return true;
671         default:
672                 return false;
673         }
674 }
675
676 static struct debug_obj_descr timer_debug_descr = {
677         .name                   = "timer_list",
678         .debug_hint             = timer_debug_hint,
679         .is_static_object       = timer_is_static_object,
680         .fixup_init             = timer_fixup_init,
681         .fixup_activate         = timer_fixup_activate,
682         .fixup_free             = timer_fixup_free,
683         .fixup_assert_init      = timer_fixup_assert_init,
684 };
685
686 static inline void debug_timer_init(struct timer_list *timer)
687 {
688         debug_object_init(timer, &timer_debug_descr);
689 }
690
691 static inline void debug_timer_activate(struct timer_list *timer)
692 {
693         debug_object_activate(timer, &timer_debug_descr);
694 }
695
696 static inline void debug_timer_deactivate(struct timer_list *timer)
697 {
698         debug_object_deactivate(timer, &timer_debug_descr);
699 }
700
701 static inline void debug_timer_free(struct timer_list *timer)
702 {
703         debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
704 }
705
706 static inline void debug_timer_assert_init(struct timer_list *timer)
707 {
708         debug_object_assert_init(timer, &timer_debug_descr);
709 }
710
711 static void do_init_timer(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
712                           const char *name, struct lock_class_key *key);
713
714 void init_timer_on_stack_key(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
715                              const char *name, struct lock_class_key *key)
716 {
717         debug_object_init_on_stack(timer, &timer_debug_descr);
718         do_init_timer(timer, flags, name, key);
719 }
720 EXPORT_SYMBOL_GPL(init_timer_on_stack_key);
721
722 void destroy_timer_on_stack(struct timer_list *timer)
723 {
724         debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
725 }
726 EXPORT_SYMBOL_GPL(destroy_timer_on_stack);
727
728 #else
729 static inline void debug_timer_init(struct timer_list *timer) { }
730 static inline void debug_timer_activate(struct timer_list *timer) { }
731 static inline void debug_timer_deactivate(struct timer_list *timer) { }
732 static inline void debug_timer_assert_init(struct timer_list *timer) { }
733 #endif
734
735 static inline void debug_init(struct timer_list *timer)
736 {
737         debug_timer_init(timer);
738         trace_timer_init(timer);
739 }
740
741 static inline void
742 debug_activate(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
743 {
744         debug_timer_activate(timer);
745         trace_timer_start(timer, expires, timer->flags);
746 }
747
748 static inline void debug_deactivate(struct timer_list *timer)
749 {
750         debug_timer_deactivate(timer);
751         trace_timer_cancel(timer);
752 }
753
754 static inline void debug_assert_init(struct timer_list *timer)
755 {
756         debug_timer_assert_init(timer);
757 }
758
759 static void do_init_timer(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
760                           const char *name, struct lock_class_key *key)
761 {
762         timer->entry.pprev = NULL;
763         timer->flags = flags | raw_smp_processor_id();
764         lockdep_init_map(&timer->lockdep_map, name, key, 0);
765 }
766
767 /**
768  * init_timer_key - initialize a timer
769  * @timer: the timer to be initialized
770  * @flags: timer flags
771  * @name: name of the timer
772  * @key: lockdep class key of the fake lock used for tracking timer
773  *       sync lock dependencies
774  *
775  * init_timer_key() must be done to a timer prior calling *any* of the
776  * other timer functions.
777  */
778 void init_timer_key(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
779                     const char *name, struct lock_class_key *key)
780 {
781         debug_init(timer);
782         do_init_timer(timer, flags, name, key);
783 }
784 EXPORT_SYMBOL(init_timer_key);
785
786 static inline void detach_timer(struct timer_list *timer, bool clear_pending)
787 {
788         struct hlist_node *entry = &timer->entry;
789
790         debug_deactivate(timer);
791
792         __hlist_del(entry);
793         if (clear_pending)
794                 entry->pprev = NULL;
795         entry->next = LIST_POISON2;
796 }
797
798 static int detach_if_pending(struct timer_list *timer, struct timer_base *base,
799                              bool clear_pending)
800 {
801         unsigned idx = timer_get_idx(timer);
802
803         if (!timer_pending(timer))
804                 return 0;
805
806         if (hlist_is_singular_node(&timer->entry, base->vectors + idx))
807                 __clear_bit(idx, base->pending_map);
808
809         detach_timer(timer, clear_pending);
810         return 1;
811 }
812
813 static inline struct timer_base *get_timer_cpu_base(u32 tflags, u32 cpu)
814 {
815         struct timer_base *base = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD], cpu);
816
817         /*
818          * If the timer is deferrable and NO_HZ_COMMON is set then we need
819          * to use the deferrable base.
820          */
821         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && (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 NO_HZ_COMMON is set then we need
832          * to use the deferrable base.
833          */
834         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && (tflags & TIMER_DEFERRABLE))
835                 base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF]);
836         return base;
837 }
838
839 static inline struct timer_base *get_timer_base(u32 tflags)
840 {
841         return get_timer_cpu_base(tflags, tflags & TIMER_CPUMASK);
842 }
843
844 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
845 static inline struct timer_base *
846 get_target_base(struct timer_base *base, unsigned tflags)
847 {
848 #ifdef CONFIG_SMP
849         if ((tflags & TIMER_PINNED) || !base->migration_enabled)
850                 return get_timer_this_cpu_base(tflags);
851         return get_timer_cpu_base(tflags, get_nohz_timer_target());
852 #else
853         return get_timer_this_cpu_base(tflags);
854 #endif
855 }
856
857 static inline void forward_timer_base(struct timer_base *base)
858 {
859         unsigned long jnow;
860
861         /*
862          * We only forward the base when we are idle or have just come out of
863          * idle (must_forward_clk logic), and have a delta between base clock
864          * and jiffies. In the common case, run_timers will take care of it.
865          */
866         if (likely(!base->must_forward_clk))
867                 return;
868
869         jnow = READ_ONCE(jiffies);
870         base->must_forward_clk = base->is_idle;
871         if ((long)(jnow - base->clk) < 2)
872                 return;
873
874         /*
875          * If the next expiry value is > jiffies, then we fast forward to
876          * jiffies otherwise we forward to the next expiry value.
877          */
878         if (time_after(base->next_expiry, jnow))
879                 base->clk = jnow;
880         else
881                 base->clk = base->next_expiry;
882 }
883 #else
884 static inline struct timer_base *
885 get_target_base(struct timer_base *base, unsigned tflags)
886 {
887         return get_timer_this_cpu_base(tflags);
888 }
889
890 static inline void forward_timer_base(struct timer_base *base) { }
891 #endif
892
893
894 /*
895  * We are using hashed locking: Holding per_cpu(timer_bases[x]).lock means
896  * that all timers which are tied to this base are locked, and the base itself
897  * is locked too.
898  *
899  * So __run_timers/migrate_timers can safely modify all timers which could
900  * be found in the base->vectors array.
901  *
902  * When a timer is migrating then the TIMER_MIGRATING flag is set and we need
903  * to wait until the migration is done.
904  */
905 static struct timer_base *lock_timer_base(struct timer_list *timer,
906                                           unsigned long *flags)
907         __acquires(timer->base->lock)
908 {
909         for (;;) {
910                 struct timer_base *base;
911                 u32 tf;
912
913                 /*
914                  * We need to use READ_ONCE() here, otherwise the compiler
915                  * might re-read @tf between the check for TIMER_MIGRATING
916                  * and spin_lock().
917                  */
918                 tf = READ_ONCE(timer->flags);
919
920                 if (!(tf & TIMER_MIGRATING)) {
921                         base = get_timer_base(tf);
922                         raw_spin_lock_irqsave(&base->lock, *flags);
923                         if (timer->flags == tf)
924                                 return base;
925                         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, *flags);
926                 }
927                 cpu_relax();
928         }
929 }
930
931 static inline int
932 __mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires, bool pending_only)
933 {
934         struct timer_base *base, *new_base;
935         unsigned int idx = UINT_MAX;
936         unsigned long clk = 0, flags;
937         int ret = 0;
938
939         BUG_ON(!timer->function);
940
941         /*
942          * This is a common optimization triggered by the networking code - if
943          * the timer is re-modified to have the same timeout or ends up in the
944          * same array bucket then just return:
945          */
946         if (timer_pending(timer)) {
947                 /*
948                  * The downside of this optimization is that it can result in
949                  * larger granularity than you would get from adding a new
950                  * timer with this expiry.
951                  */
952                 if (timer->expires == expires)
953                         return 1;
954
955                 /*
956                  * We lock timer base and calculate the bucket index right
957                  * here. If the timer ends up in the same bucket, then we
958                  * just update the expiry time and avoid the whole
959                  * dequeue/enqueue dance.
960                  */
961                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
962                 forward_timer_base(base);
963
964                 clk = base->clk;
965                 idx = calc_wheel_index(expires, clk);
966
967                 /*
968                  * Retrieve and compare the array index of the pending
969                  * timer. If it matches set the expiry to the new value so a
970                  * subsequent call will exit in the expires check above.
971                  */
972                 if (idx == timer_get_idx(timer)) {
973                         timer->expires = expires;
974                         ret = 1;
975                         goto out_unlock;
976                 }
977         } else {
978                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
979                 forward_timer_base(base);
980         }
981
982         ret = detach_if_pending(timer, base, false);
983         if (!ret && pending_only)
984                 goto out_unlock;
985
986         new_base = get_target_base(base, timer->flags);
987
988         if (base != new_base) {
989                 /*
990                  * We are trying to schedule the timer on the new base.
991                  * However we can't change timer's base while it is running,
992                  * otherwise del_timer_sync() can't detect that the timer's
993                  * handler yet has not finished. This also guarantees that the
994                  * timer is serialized wrt itself.
995                  */
996                 if (likely(base->running_timer != timer)) {
997                         /* See the comment in lock_timer_base() */
998                         timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
999
1000                         raw_spin_unlock(&base->lock);
1001                         base = new_base;
1002                         raw_spin_lock(&base->lock);
1003                         WRITE_ONCE(timer->flags,
1004                                    (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | base->cpu);
1005                         forward_timer_base(base);
1006                 }
1007         }
1008
1009         debug_activate(timer, expires);
1010
1011         timer->expires = expires;
1012         /*
1013          * If 'idx' was calculated above and the base time did not advance
1014          * between calculating 'idx' and possibly switching the base, only
1015          * enqueue_timer() and trigger_dyntick_cpu() is required. Otherwise
1016          * we need to (re)calculate the wheel index via
1017          * internal_add_timer().
1018          */
1019         if (idx != UINT_MAX && clk == base->clk) {
1020                 enqueue_timer(base, timer, idx);
1021                 trigger_dyntick_cpu(base, timer);
1022         } else {
1023                 internal_add_timer(base, timer);
1024         }
1025
1026 out_unlock:
1027         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1028
1029         return ret;
1030 }
1031
1032 /**
1033  * mod_timer_pending - modify a pending timer's timeout
1034  * @timer: the pending timer to be modified
1035  * @expires: new timeout in jiffies
1036  *
1037  * mod_timer_pending() is the same for pending timers as mod_timer(),
1038  * but will not re-activate and modify already deleted timers.
1039  *
1040  * It is useful for unserialized use of timers.
1041  */
1042 int mod_timer_pending(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1043 {
1044         return __mod_timer(timer, expires, true);
1045 }
1046 EXPORT_SYMBOL(mod_timer_pending);
1047
1048 /**
1049  * mod_timer - modify a timer's timeout
1050  * @timer: the timer to be modified
1051  * @expires: new timeout in jiffies
1052  *
1053  * mod_timer() is a more efficient way to update the expire field of an
1054  * active timer (if the timer is inactive it will be activated)
1055  *
1056  * mod_timer(timer, expires) is equivalent to:
1057  *
1058  *     del_timer(timer); timer->expires = expires; add_timer(timer);
1059  *
1060  * Note that if there are multiple unserialized concurrent users of the
1061  * same timer, then mod_timer() is the only safe way to modify the timeout,
1062  * since add_timer() cannot modify an already running timer.
1063  *
1064  * The function returns whether it has modified a pending timer or not.
1065  * (ie. mod_timer() of an inactive timer returns 0, mod_timer() of an
1066  * active timer returns 1.)
1067  */
1068 int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1069 {
1070         return __mod_timer(timer, expires, false);
1071 }
1072 EXPORT_SYMBOL(mod_timer);
1073
1074 /**
1075  * add_timer - start a timer
1076  * @timer: the timer to be added
1077  *
1078  * The kernel will do a ->function(->data) callback from the
1079  * timer interrupt at the ->expires point in the future. The
1080  * current time is 'jiffies'.
1081  *
1082  * The timer's ->expires, ->function (and if the handler uses it, ->data)
1083  * fields must be set prior calling this function.
1084  *
1085  * Timers with an ->expires field in the past will be executed in the next
1086  * timer tick.
1087  */
1088 void add_timer(struct timer_list *timer)
1089 {
1090         BUG_ON(timer_pending(timer));
1091         mod_timer(timer, timer->expires);
1092 }
1093 EXPORT_SYMBOL(add_timer);
1094
1095 /**
1096  * add_timer_on - start a timer on a particular CPU
1097  * @timer: the timer to be added
1098  * @cpu: the CPU to start it on
1099  *
1100  * This is not very scalable on SMP. Double adds are not possible.
1101  */
1102 void add_timer_on(struct timer_list *timer, int cpu)
1103 {
1104         struct timer_base *new_base, *base;
1105         unsigned long flags;
1106
1107         BUG_ON(timer_pending(timer) || !timer->function);
1108
1109         new_base = get_timer_cpu_base(timer->flags, cpu);
1110
1111         /*
1112          * If @timer was on a different CPU, it should be migrated with the
1113          * old base locked to prevent other operations proceeding with the
1114          * wrong base locked.  See lock_timer_base().
1115          */
1116         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1117         if (base != new_base) {
1118                 timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
1119
1120                 raw_spin_unlock(&base->lock);
1121                 base = new_base;
1122                 raw_spin_lock(&base->lock);
1123                 WRITE_ONCE(timer->flags,
1124                            (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu);
1125         }
1126         forward_timer_base(base);
1127
1128         debug_activate(timer, timer->expires);
1129         internal_add_timer(base, timer);
1130         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1131 }
1132 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_timer_on);
1133
1134 /**
1135  * del_timer - deactivate a timer.
1136  * @timer: the timer to be deactivated
1137  *
1138  * del_timer() deactivates a timer - this works on both active and inactive
1139  * timers.
1140  *
1141  * The function returns whether it has deactivated a pending timer or not.
1142  * (ie. del_timer() of an inactive timer returns 0, del_timer() of an
1143  * active timer returns 1.)
1144  */
1145 int del_timer(struct timer_list *timer)
1146 {
1147         struct timer_base *base;
1148         unsigned long flags;
1149         int ret = 0;
1150
1151         debug_assert_init(timer);
1152
1153         if (timer_pending(timer)) {
1154                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
1155                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1156                 raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1157         }
1158
1159         return ret;
1160 }
1161 EXPORT_SYMBOL(del_timer);
1162
1163 /**
1164  * try_to_del_timer_sync - Try to deactivate a timer
1165  * @timer: timer to delete
1166  *
1167  * This function tries to deactivate a timer. Upon successful (ret >= 0)
1168  * exit the timer is not queued and the handler is not running on any CPU.
1169  */
1170 int try_to_del_timer_sync(struct timer_list *timer)
1171 {
1172         struct timer_base *base;
1173         unsigned long flags;
1174         int ret = -1;
1175
1176         debug_assert_init(timer);
1177
1178         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1179
1180         if (base->running_timer != timer)
1181                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1182
1183         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1184
1185         return ret;
1186 }
1187 EXPORT_SYMBOL(try_to_del_timer_sync);
1188
1189 #ifdef CONFIG_SMP
1190 /**
1191  * del_timer_sync - deactivate a timer and wait for the handler to finish.
1192  * @timer: the timer to be deactivated
1193  *
1194  * This function only differs from del_timer() on SMP: besides deactivating
1195  * the timer it also makes sure the handler has finished executing on other
1196  * CPUs.
1197  *
1198  * Synchronization rules: Callers must prevent restarting of the timer,
1199  * otherwise this function is meaningless. It must not be called from
1200  * interrupt contexts unless the timer is an irqsafe one. The caller must
1201  * not hold locks which would prevent completion of the timer's
1202  * handler. The timer's handler must not call add_timer_on(). Upon exit the
1203  * timer is not queued and the handler is not running on any CPU.
1204  *
1205  * Note: For !irqsafe timers, you must not hold locks that are held in
1206  *   interrupt context while calling this function. Even if the lock has
1207  *   nothing to do with the timer in question.  Here's why:
1208  *
1209  *    CPU0                             CPU1
1210  *    ----                             ----
1211  *                                   <SOFTIRQ>
1212  *                                   call_timer_fn();
1213  *                                     base->running_timer = mytimer;
1214  *  spin_lock_irq(somelock);
1215  *                                     <IRQ>
1216  *                                        spin_lock(somelock);
1217  *  del_timer_sync(mytimer);
1218  *   while (base->running_timer == mytimer);
1219  *
1220  * Now del_timer_sync() will never return and never release somelock.
1221  * The interrupt on the other CPU is waiting to grab somelock but
1222  * it has interrupted the softirq that CPU0 is waiting to finish.
1223  *
1224  * The function returns whether it has deactivated a pending timer or not.
1225  */
1226 int del_timer_sync(struct timer_list *timer)
1227 {
1228 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1229         unsigned long flags;
1230
1231         /*
1232          * If lockdep gives a backtrace here, please reference
1233          * the synchronization rules above.
1234          */
1235         local_irq_save(flags);
1236         lock_map_acquire(&timer->lockdep_map);
1237         lock_map_release(&timer->lockdep_map);
1238         local_irq_restore(flags);
1239 #endif
1240         /*
1241          * don't use it in hardirq context, because it
1242          * could lead to deadlock.
1243          */
1244         WARN_ON(in_irq() && !(timer->flags & TIMER_IRQSAFE));
1245         for (;;) {
1246                 int ret = try_to_del_timer_sync(timer);
1247                 if (ret >= 0)
1248                         return ret;
1249                 cpu_relax();
1250         }
1251 }
1252 EXPORT_SYMBOL(del_timer_sync);
1253 #endif
1254
1255 static void call_timer_fn(struct timer_list *timer, void (*fn)(unsigned long),
1256                           unsigned long data)
1257 {
1258         int count = preempt_count();
1259
1260 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1261         /*
1262          * It is permissible to free the timer from inside the
1263          * function that is called from it, this we need to take into
1264          * account for lockdep too. To avoid bogus "held lock freed"
1265          * warnings as well as problems when looking into
1266          * timer->lockdep_map, make a copy and use that here.
1267          */
1268         struct lockdep_map lockdep_map;
1269
1270         lockdep_copy_map(&lockdep_map, &timer->lockdep_map);
1271 #endif
1272         /*
1273          * Couple the lock chain with the lock chain at
1274          * del_timer_sync() by acquiring the lock_map around the fn()
1275          * call here and in del_timer_sync().
1276          */
1277         lock_map_acquire(&lockdep_map);
1278
1279         trace_timer_expire_entry(timer);
1280         fn(data);
1281         trace_timer_expire_exit(timer);
1282
1283         lock_map_release(&lockdep_map);
1284
1285         if (count != preempt_count()) {
1286                 WARN_ONCE(1, "timer: %pF preempt leak: %08x -> %08x\n",
1287                           fn, count, preempt_count());
1288                 /*
1289                  * Restore the preempt count. That gives us a decent
1290                  * chance to survive and extract information. If the
1291                  * callback kept a lock held, bad luck, but not worse
1292                  * than the BUG() we had.
1293                  */
1294                 preempt_count_set(count);
1295         }
1296 }
1297
1298 static void expire_timers(struct timer_base *base, struct hlist_head *head)
1299 {
1300         while (!hlist_empty(head)) {
1301                 struct timer_list *timer;
1302                 void (*fn)(unsigned long);
1303                 unsigned long data;
1304
1305                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
1306
1307                 base->running_timer = timer;
1308                 detach_timer(timer, true);
1309
1310                 fn = timer->function;
1311                 data = timer->data;
1312
1313                 if (timer->flags & TIMER_IRQSAFE) {
1314                         raw_spin_unlock(&base->lock);
1315                         call_timer_fn(timer, fn, data);
1316                         raw_spin_lock(&base->lock);
1317                 } else {
1318                         raw_spin_unlock_irq(&base->lock);
1319                         call_timer_fn(timer, fn, data);
1320                         raw_spin_lock_irq(&base->lock);
1321                 }
1322         }
1323 }
1324
1325 static int __collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1326                                     struct hlist_head *heads)
1327 {
1328         unsigned long clk = base->clk;
1329         struct hlist_head *vec;
1330         int i, levels = 0;
1331         unsigned int idx;
1332
1333         for (i = 0; i < LVL_DEPTH; i++) {
1334                 idx = (clk & LVL_MASK) + i * LVL_SIZE;
1335
1336                 if (__test_and_clear_bit(idx, base->pending_map)) {
1337                         vec = base->vectors + idx;
1338                         hlist_move_list(vec, heads++);
1339                         levels++;
1340                 }
1341                 /* Is it time to look at the next level? */
1342                 if (clk & LVL_CLK_MASK)
1343                         break;
1344                 /* Shift clock for the next level granularity */
1345                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1346         }
1347         return levels;
1348 }
1349
1350 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1351 /*
1352  * Find the next pending bucket of a level. Search from level start (@offset)
1353  * + @clk upwards and if nothing there, search from start of the level
1354  * (@offset) up to @offset + clk.
1355  */
1356 static int next_pending_bucket(struct timer_base *base, unsigned offset,
1357                                unsigned clk)
1358 {
1359         unsigned pos, start = offset + clk;
1360         unsigned end = offset + LVL_SIZE;
1361
1362         pos = find_next_bit(base->pending_map, end, start);
1363         if (pos < end)
1364                 return pos - start;
1365
1366         pos = find_next_bit(base->pending_map, start, offset);
1367         return pos < start ? pos + LVL_SIZE - start : -1;
1368 }
1369
1370 /*
1371  * Search the first expiring timer in the various clock levels. Caller must
1372  * hold base->lock.
1373  */
1374 static unsigned long __next_timer_interrupt(struct timer_base *base)
1375 {
1376         unsigned long clk, next, adj;
1377         unsigned lvl, offset = 0;
1378
1379         next = base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
1380         clk = base->clk;
1381         for (lvl = 0; lvl < LVL_DEPTH; lvl++, offset += LVL_SIZE) {
1382                 int pos = next_pending_bucket(base, offset, clk & LVL_MASK);
1383
1384                 if (pos >= 0) {
1385                         unsigned long tmp = clk + (unsigned long) pos;
1386
1387                         tmp <<= LVL_SHIFT(lvl);
1388                         if (time_before(tmp, next))
1389                                 next = tmp;
1390                 }
1391                 /*
1392                  * Clock for the next level. If the current level clock lower
1393                  * bits are zero, we look at the next level as is. If not we
1394                  * need to advance it by one because that's going to be the
1395                  * next expiring bucket in that level. base->clk is the next
1396                  * expiring jiffie. So in case of:
1397                  *
1398                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1399                  *  0    0    0    0    0    0
1400                  *
1401                  * we have to look at all levels @index 0. With
1402                  *
1403                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1404                  *  0    0    0    0    0    2
1405                  *
1406                  * LVL0 has the next expiring bucket @index 2. The upper
1407                  * levels have the next expiring bucket @index 1.
1408                  *
1409                  * In case that the propagation wraps the next level the same
1410                  * rules apply:
1411                  *
1412                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1413                  *  0    0    0    0    F    2
1414                  *
1415                  * So after looking at LVL0 we get:
1416                  *
1417                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1
1418                  *  0    0    0    1    0
1419                  *
1420                  * So no propagation from LVL1 to LVL2 because that happened
1421                  * with the add already, but then we need to propagate further
1422                  * from LVL2 to LVL3.
1423                  *
1424                  * So the simple check whether the lower bits of the current
1425                  * level are 0 or not is sufficient for all cases.
1426                  */
1427                 adj = clk & LVL_CLK_MASK ? 1 : 0;
1428                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1429                 clk += adj;
1430         }
1431         return next;
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Check, if the next hrtimer event is before the next timer wheel
1436  * event:
1437  */
1438 static u64 cmp_next_hrtimer_event(u64 basem, u64 expires)
1439 {
1440         u64 nextevt = hrtimer_get_next_event();
1441
1442         /*
1443          * If high resolution timers are enabled
1444          * hrtimer_get_next_event() returns KTIME_MAX.
1445          */
1446         if (expires <= nextevt)
1447                 return expires;
1448
1449         /*
1450          * If the next timer is already expired, return the tick base
1451          * time so the tick is fired immediately.
1452          */
1453         if (nextevt <= basem)
1454                 return basem;
1455
1456         /*
1457          * Round up to the next jiffie. High resolution timers are
1458          * off, so the hrtimers are expired in the tick and we need to
1459          * make sure that this tick really expires the timer to avoid
1460          * a ping pong of the nohz stop code.
1461          *
1462          * Use DIV_ROUND_UP_ULL to prevent gcc calling __divdi3
1463          */
1464         return DIV_ROUND_UP_ULL(nextevt, TICK_NSEC) * TICK_NSEC;
1465 }
1466
1467 /**
1468  * get_next_timer_interrupt - return the time (clock mono) of the next timer
1469  * @basej:      base time jiffies
1470  * @basem:      base time clock monotonic
1471  *
1472  * Returns the tick aligned clock monotonic time of the next pending
1473  * timer or KTIME_MAX if no timer is pending.
1474  */
1475 u64 get_next_timer_interrupt(unsigned long basej, u64 basem)
1476 {
1477         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1478         u64 expires = KTIME_MAX;
1479         unsigned long nextevt;
1480         bool is_max_delta;
1481
1482         /*
1483          * Pretend that there is no timer pending if the cpu is offline.
1484          * Possible pending timers will be migrated later to an active cpu.
1485          */
1486         if (cpu_is_offline(smp_processor_id()))
1487                 return expires;
1488
1489         raw_spin_lock(&base->lock);
1490         nextevt = __next_timer_interrupt(base);
1491         is_max_delta = (nextevt == base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA);
1492         base->next_expiry = nextevt;
1493         /*
1494          * We have a fresh next event. Check whether we can forward the
1495          * base. We can only do that when @basej is past base->clk
1496          * otherwise we might rewind base->clk.
1497          */
1498         if (time_after(basej, base->clk)) {
1499                 if (time_after(nextevt, basej))
1500                         base->clk = basej;
1501                 else if (time_after(nextevt, base->clk))
1502                         base->clk = nextevt;
1503         }
1504
1505         if (time_before_eq(nextevt, basej)) {
1506                 expires = basem;
1507                 base->is_idle = false;
1508         } else {
1509                 if (!is_max_delta)
1510                         expires = basem + (u64)(nextevt - basej) * TICK_NSEC;
1511                 /*
1512                  * If we expect to sleep more than a tick, mark the base idle.
1513                  * Also the tick is stopped so any added timer must forward
1514                  * the base clk itself to keep granularity small. This idle
1515                  * logic is only maintained for the BASE_STD base, deferrable
1516                  * timers may still see large granularity skew (by design).
1517                  */
1518                 if ((expires - basem) > TICK_NSEC) {
1519                         base->must_forward_clk = true;
1520                         base->is_idle = true;
1521                 }
1522         }
1523         raw_spin_unlock(&base->lock);
1524
1525         return cmp_next_hrtimer_event(basem, expires);
1526 }
1527
1528 /**
1529  * timer_clear_idle - Clear the idle state of the timer base
1530  *
1531  * Called with interrupts disabled
1532  */
1533 void timer_clear_idle(void)
1534 {
1535         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1536
1537         /*
1538          * We do this unlocked. The worst outcome is a remote enqueue sending
1539          * a pointless IPI, but taking the lock would just make the window for
1540          * sending the IPI a few instructions smaller for the cost of taking
1541          * the lock in the exit from idle path.
1542          */
1543         base->is_idle = false;
1544 }
1545
1546 static int collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1547                                   struct hlist_head *heads)
1548 {
1549         unsigned long now = READ_ONCE(jiffies);
1550
1551         /*
1552          * NOHZ optimization. After a long idle sleep we need to forward the
1553          * base to current jiffies. Avoid a loop by searching the bitfield for
1554          * the next expiring timer.
1555          */
1556         if ((long)(now - base->clk) > 2) {
1557                 unsigned long next = __next_timer_interrupt(base);
1558
1559                 /*
1560                  * If the next timer is ahead of time forward to current
1561                  * jiffies, otherwise forward to the next expiry time:
1562                  */
1563                 if (time_after(next, now)) {
1564                         /* The call site will increment clock! */
1565                         base->clk = now - 1;
1566                         return 0;
1567                 }
1568                 base->clk = next;
1569         }
1570         return __collect_expired_timers(base, heads);
1571 }
1572 #else
1573 static inline int collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1574                                          struct hlist_head *heads)
1575 {
1576         return __collect_expired_timers(base, heads);
1577 }
1578 #endif
1579
1580 /*
1581  * Called from the timer interrupt handler to charge one tick to the current
1582  * process.  user_tick is 1 if the tick is user time, 0 for system.
1583  */
1584 void update_process_times(int user_tick)
1585 {
1586         struct task_struct *p = current;
1587
1588         /* Note: this timer irq context must be accounted for as well. */
1589         account_process_tick(p, user_tick);
1590         run_local_timers();
1591         rcu_check_callbacks(user_tick);
1592 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
1593         if (in_irq())
1594                 irq_work_tick();
1595 #endif
1596         scheduler_tick();
1597         if (IS_ENABLED(CONFIG_POSIX_TIMERS))
1598                 run_posix_cpu_timers(p);
1599 }
1600
1601 /**
1602  * __run_timers - run all expired timers (if any) on this CPU.
1603  * @base: the timer vector to be processed.
1604  */
1605 static inline void __run_timers(struct timer_base *base)
1606 {
1607         struct hlist_head heads[LVL_DEPTH];
1608         int levels;
1609
1610         if (!time_after_eq(jiffies, base->clk))
1611                 return;
1612
1613         raw_spin_lock_irq(&base->lock);
1614
1615         /*
1616          * timer_base::must_forward_clk must be cleared before running
1617          * timers so that any timer functions that call mod_timer() will
1618          * not try to forward the base. Idle tracking / clock forwarding
1619          * logic is only used with BASE_STD timers.
1620          *
1621          * The must_forward_clk flag is cleared unconditionally also for
1622          * the deferrable base. The deferrable base is not affected by idle
1623          * tracking and never forwarded, so clearing the flag is a NOOP.
1624          *
1625          * The fact that the deferrable base is never forwarded can cause
1626          * large variations in granularity for deferrable timers, but they
1627          * can be deferred for long periods due to idle anyway.
1628          */
1629         base->must_forward_clk = false;
1630
1631         while (time_after_eq(jiffies, base->clk)) {
1632
1633                 levels = collect_expired_timers(base, heads);
1634                 base->clk++;
1635
1636                 while (levels--)
1637                         expire_timers(base, heads + levels);
1638         }
1639         base->running_timer = NULL;
1640         raw_spin_unlock_irq(&base->lock);
1641 }
1642
1643 /*
1644  * This function runs timers and the timer-tq in bottom half context.
1645  */
1646 static __latent_entropy void run_timer_softirq(struct softirq_action *h)
1647 {
1648         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1649
1650         __run_timers(base);
1651         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON))
1652                 __run_timers(this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF]));
1653 }
1654
1655 /*
1656  * Called by the local, per-CPU timer interrupt on SMP.
1657  */
1658 void run_local_timers(void)
1659 {
1660         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1661
1662         hrtimer_run_queues();
1663         /* Raise the softirq only if required. */
1664         if (time_before(jiffies, base->clk)) {
1665                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON))
1666                         return;
1667                 /* CPU is awake, so check the deferrable base. */
1668                 base++;
1669                 if (time_before(jiffies, base->clk))
1670                         return;
1671         }
1672         raise_softirq(TIMER_SOFTIRQ);
1673 }
1674
1675 static void process_timeout(unsigned long __data)
1676 {
1677         wake_up_process((struct task_struct *)__data);
1678 }
1679
1680 /**
1681  * schedule_timeout - sleep until timeout
1682  * @timeout: timeout value in jiffies
1683  *
1684  * Make the current task sleep until @timeout jiffies have
1685  * elapsed. The routine will return immediately unless
1686  * the current task state has been set (see set_current_state()).
1687  *
1688  * You can set the task state as follows -
1689  *
1690  * %TASK_UNINTERRUPTIBLE - at least @timeout jiffies are guaranteed to
1691  * pass before the routine returns unless the current task is explicitly
1692  * woken up, (e.g. by wake_up_process())".
1693  *
1694  * %TASK_INTERRUPTIBLE - the routine may return early if a signal is
1695  * delivered to the current task or the current task is explicitly woken
1696  * up.
1697  *
1698  * The current task state is guaranteed to be TASK_RUNNING when this
1699  * routine returns.
1700  *
1701  * Specifying a @timeout value of %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT will schedule
1702  * the CPU away without a bound on the timeout. In this case the return
1703  * value will be %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT.
1704  *
1705  * Returns 0 when the timer has expired otherwise the remaining time in
1706  * jiffies will be returned.  In all cases the return value is guaranteed
1707  * to be non-negative.
1708  */
1709 signed long __sched schedule_timeout(signed long timeout)
1710 {
1711         struct timer_list timer;
1712         unsigned long expire;
1713
1714         switch (timeout)
1715         {
1716         case MAX_SCHEDULE_TIMEOUT:
1717                 /*
1718                  * These two special cases are useful to be comfortable
1719                  * in the caller. Nothing more. We could take
1720                  * MAX_SCHEDULE_TIMEOUT from one of the negative value
1721                  * but I' d like to return a valid offset (>=0) to allow
1722                  * the caller to do everything it want with the retval.
1723                  */
1724                 schedule();
1725                 goto out;
1726         default:
1727                 /*
1728                  * Another bit of PARANOID. Note that the retval will be
1729                  * 0 since no piece of kernel is supposed to do a check
1730                  * for a negative retval of schedule_timeout() (since it
1731                  * should never happens anyway). You just have the printk()
1732                  * that will tell you if something is gone wrong and where.
1733                  */
1734                 if (timeout < 0) {
1735                         printk(KERN_ERR "schedule_timeout: wrong timeout "
1736                                 "value %lx\n", timeout);
1737                         dump_stack();
1738                         current->state = TASK_RUNNING;
1739                         goto out;
1740                 }
1741         }
1742
1743         expire = timeout + jiffies;
1744
1745         setup_timer_on_stack(&timer, process_timeout, (unsigned long)current);
1746         __mod_timer(&timer, expire, false);
1747         schedule();
1748         del_singleshot_timer_sync(&timer);
1749
1750         /* Remove the timer from the object tracker */
1751         destroy_timer_on_stack(&timer);
1752
1753         timeout = expire - jiffies;
1754
1755  out:
1756         return timeout < 0 ? 0 : timeout;
1757 }
1758 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout);
1759
1760 /*
1761  * We can use __set_current_state() here because schedule_timeout() calls
1762  * schedule() unconditionally.
1763  */
1764 signed long __sched schedule_timeout_interruptible(signed long timeout)
1765 {
1766         __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1767         return schedule_timeout(timeout);
1768 }
1769 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_interruptible);
1770
1771 signed long __sched schedule_timeout_killable(signed long timeout)
1772 {
1773         __set_current_state(TASK_KILLABLE);
1774         return schedule_timeout(timeout);
1775 }
1776 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_killable);
1777
1778 signed long __sched schedule_timeout_uninterruptible(signed long timeout)
1779 {
1780         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1781         return schedule_timeout(timeout);
1782 }
1783 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_uninterruptible);
1784
1785 /*
1786  * Like schedule_timeout_uninterruptible(), except this task will not contribute
1787  * to load average.
1788  */
1789 signed long __sched schedule_timeout_idle(signed long timeout)
1790 {
1791         __set_current_state(TASK_IDLE);
1792         return schedule_timeout(timeout);
1793 }
1794 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_idle);
1795
1796 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1797 static void migrate_timer_list(struct timer_base *new_base, struct hlist_head *head)
1798 {
1799         struct timer_list *timer;
1800         int cpu = new_base->cpu;
1801
1802         while (!hlist_empty(head)) {
1803                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
1804                 detach_timer(timer, false);
1805                 timer->flags = (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu;
1806                 internal_add_timer(new_base, timer);
1807         }
1808 }
1809
1810 int timers_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1811 {
1812         struct timer_base *base;
1813         int b;
1814
1815         for (b = 0; b < NR_BASES; b++) {
1816                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[b], cpu);
1817                 base->clk = jiffies;
1818                 base->next_expiry = base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
1819                 base->is_idle = false;
1820                 base->must_forward_clk = true;
1821         }
1822         return 0;
1823 }
1824
1825 int timers_dead_cpu(unsigned int cpu)
1826 {
1827         struct timer_base *old_base;
1828         struct timer_base *new_base;
1829         int b, i;
1830
1831         BUG_ON(cpu_online(cpu));
1832
1833         for (b = 0; b < NR_BASES; b++) {
1834                 old_base = per_cpu_ptr(&timer_bases[b], cpu);
1835                 new_base = get_cpu_ptr(&timer_bases[b]);
1836                 /*
1837                  * The caller is globally serialized and nobody else
1838                  * takes two locks at once, deadlock is not possible.
1839                  */
1840                 raw_spin_lock_irq(&new_base->lock);
1841                 raw_spin_lock_nested(&old_base->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1842
1843                 /*
1844                  * The current CPUs base clock might be stale. Update it
1845                  * before moving the timers over.
1846                  */
1847                 forward_timer_base(new_base);
1848
1849                 BUG_ON(old_base->running_timer);
1850
1851                 for (i = 0; i < WHEEL_SIZE; i++)
1852                         migrate_timer_list(new_base, old_base->vectors + i);
1853
1854                 raw_spin_unlock(&old_base->lock);
1855                 raw_spin_unlock_irq(&new_base->lock);
1856                 put_cpu_ptr(&timer_bases);
1857         }
1858         return 0;
1859 }
1860
1861 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1862
1863 static void __init init_timer_cpu(int cpu)
1864 {
1865         struct timer_base *base;
1866         int i;
1867
1868         for (i = 0; i < NR_BASES; i++) {
1869                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[i], cpu);
1870                 base->cpu = cpu;
1871                 raw_spin_lock_init(&base->lock);
1872                 base->clk = jiffies;
1873         }
1874 }
1875
1876 static void __init init_timer_cpus(void)
1877 {
1878         int cpu;
1879
1880         for_each_possible_cpu(cpu)
1881                 init_timer_cpu(cpu);
1882 }
1883
1884 void __init init_timers(void)
1885 {
1886         init_timer_cpus();
1887         open_softirq(TIMER_SOFTIRQ, run_timer_softirq);
1888 }
1889
1890 /**
1891  * msleep - sleep safely even with waitqueue interruptions
1892  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
1893  */
1894 void msleep(unsigned int msecs)
1895 {
1896         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
1897
1898         while (timeout)
1899                 timeout = schedule_timeout_uninterruptible(timeout);
1900 }
1901
1902 EXPORT_SYMBOL(msleep);
1903
1904 /**
1905  * msleep_interruptible - sleep waiting for signals
1906  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
1907  */
1908 unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs)
1909 {
1910         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
1911
1912         while (timeout && !signal_pending(current))
1913                 timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1914         return jiffies_to_msecs(timeout);
1915 }
1916
1917 EXPORT_SYMBOL(msleep_interruptible);
1918
1919 /**
1920  * usleep_range - Sleep for an approximate time
1921  * @min: Minimum time in usecs to sleep
1922  * @max: Maximum time in usecs to sleep
1923  *
1924  * In non-atomic context where the exact wakeup time is flexible, use
1925  * usleep_range() instead of udelay().  The sleep improves responsiveness
1926  * by avoiding the CPU-hogging busy-wait of udelay(), and the range reduces
1927  * power usage by allowing hrtimers to take advantage of an already-
1928  * scheduled interrupt instead of scheduling a new one just for this sleep.
1929  */
1930 void __sched usleep_range(unsigned long min, unsigned long max)
1931 {
1932         ktime_t exp = ktime_add_us(ktime_get(), min);
1933         u64 delta = (u64)(max - min) * NSEC_PER_USEC;
1934
1935         for (;;) {
1936                 __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1937                 /* Do not return before the requested sleep time has elapsed */
1938                 if (!schedule_hrtimeout_range(&exp, delta, HRTIMER_MODE_ABS))
1939                         break;
1940         }
1941 }
1942 EXPORT_SYMBOL(usleep_range);