GNU Linux-libre 4.9.318-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.h>
42 #include <linux/sched/sysctl.h>
43 #include <linux/slab.h>
44 #include <linux/compat.h>
45 #include <linux/random.h>
46
47 #include <asm/uaccess.h>
48 #include <asm/unistd.h>
49 #include <asm/div64.h>
50 #include <asm/timex.h>
51 #include <asm/io.h>
52
53 #include "tick-internal.h"
54
55 #define CREATE_TRACE_POINTS
56 #include <trace/events/timer.h>
57
58 __visible u64 jiffies_64 __cacheline_aligned_in_smp = INITIAL_JIFFIES;
59
60 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
61
62 /*
63  * The timer wheel has LVL_DEPTH array levels. Each level provides an array of
64  * LVL_SIZE buckets. Each level is driven by its own clock and therefor each
65  * level has a different granularity.
66  *
67  * The level granularity is:            LVL_CLK_DIV ^ lvl
68  * The level clock frequency is:        HZ / (LVL_CLK_DIV ^ level)
69  *
70  * The array level of a newly armed timer depends on the relative expiry
71  * time. The farther the expiry time is away the higher the array level and
72  * therefor the granularity becomes.
73  *
74  * Contrary to the original timer wheel implementation, which aims for 'exact'
75  * expiry of the timers, this implementation removes the need for recascading
76  * the timers into the lower array levels. The previous 'classic' timer wheel
77  * implementation of the kernel already violated the 'exact' expiry by adding
78  * slack to the expiry time to provide batched expiration. The granularity
79  * levels provide implicit batching.
80  *
81  * This is an optimization of the original timer wheel implementation for the
82  * majority of the timer wheel use cases: timeouts. The vast majority of
83  * timeout timers (networking, disk I/O ...) are canceled before expiry. If
84  * the timeout expires it indicates that normal operation is disturbed, so it
85  * does not matter much whether the timeout comes with a slight delay.
86  *
87  * The only exception to this are networking timers with a small expiry
88  * time. They rely on the granularity. Those fit into the first wheel level,
89  * which has HZ granularity.
90  *
91  * We don't have cascading anymore. timers with a expiry time above the
92  * capacity of the last wheel level are force expired at the maximum timeout
93  * value of the last wheel level. From data sampling we know that the maximum
94  * value observed is 5 days (network connection tracking), so this should not
95  * be an issue.
96  *
97  * The currently chosen array constants values are a good compromise between
98  * array size and granularity.
99  *
100  * This results in the following granularity and range levels:
101  *
102  * HZ 1000 steps
103  * Level Offset  Granularity            Range
104  *  0      0         1 ms                0 ms -         63 ms
105  *  1     64         8 ms               64 ms -        511 ms
106  *  2    128        64 ms              512 ms -       4095 ms (512ms - ~4s)
107  *  3    192       512 ms             4096 ms -      32767 ms (~4s - ~32s)
108  *  4    256      4096 ms (~4s)      32768 ms -     262143 ms (~32s - ~4m)
109  *  5    320     32768 ms (~32s)    262144 ms -    2097151 ms (~4m - ~34m)
110  *  6    384    262144 ms (~4m)    2097152 ms -   16777215 ms (~34m - ~4h)
111  *  7    448   2097152 ms (~34m)  16777216 ms -  134217727 ms (~4h - ~1d)
112  *  8    512  16777216 ms (~4h)  134217728 ms - 1073741822 ms (~1d - ~12d)
113  *
114  * HZ  300
115  * Level Offset  Granularity            Range
116  *  0      0         3 ms                0 ms -        210 ms
117  *  1     64        26 ms              213 ms -       1703 ms (213ms - ~1s)
118  *  2    128       213 ms             1706 ms -      13650 ms (~1s - ~13s)
119  *  3    192      1706 ms (~1s)      13653 ms -     109223 ms (~13s - ~1m)
120  *  4    256     13653 ms (~13s)    109226 ms -     873810 ms (~1m - ~14m)
121  *  5    320    109226 ms (~1m)     873813 ms -    6990503 ms (~14m - ~1h)
122  *  6    384    873813 ms (~14m)   6990506 ms -   55924050 ms (~1h - ~15h)
123  *  7    448   6990506 ms (~1h)   55924053 ms -  447392423 ms (~15h - ~5d)
124  *  8    512  55924053 ms (~15h) 447392426 ms - 3579139406 ms (~5d - ~41d)
125  *
126  * HZ  250
127  * Level Offset  Granularity            Range
128  *  0      0         4 ms                0 ms -        255 ms
129  *  1     64        32 ms              256 ms -       2047 ms (256ms - ~2s)
130  *  2    128       256 ms             2048 ms -      16383 ms (~2s - ~16s)
131  *  3    192      2048 ms (~2s)      16384 ms -     131071 ms (~16s - ~2m)
132  *  4    256     16384 ms (~16s)    131072 ms -    1048575 ms (~2m - ~17m)
133  *  5    320    131072 ms (~2m)    1048576 ms -    8388607 ms (~17m - ~2h)
134  *  6    384   1048576 ms (~17m)   8388608 ms -   67108863 ms (~2h - ~18h)
135  *  7    448   8388608 ms (~2h)   67108864 ms -  536870911 ms (~18h - ~6d)
136  *  8    512  67108864 ms (~18h) 536870912 ms - 4294967288 ms (~6d - ~49d)
137  *
138  * HZ  100
139  * Level Offset  Granularity            Range
140  *  0      0         10 ms               0 ms -        630 ms
141  *  1     64         80 ms             640 ms -       5110 ms (640ms - ~5s)
142  *  2    128        640 ms            5120 ms -      40950 ms (~5s - ~40s)
143  *  3    192       5120 ms (~5s)     40960 ms -     327670 ms (~40s - ~5m)
144  *  4    256      40960 ms (~40s)   327680 ms -    2621430 ms (~5m - ~43m)
145  *  5    320     327680 ms (~5m)   2621440 ms -   20971510 ms (~43m - ~5h)
146  *  6    384    2621440 ms (~43m) 20971520 ms -  167772150 ms (~5h - ~1d)
147  *  7    448   20971520 ms (~5h) 167772160 ms - 1342177270 ms (~1d - ~15d)
148  */
149
150 /* Clock divisor for the next level */
151 #define LVL_CLK_SHIFT   3
152 #define LVL_CLK_DIV     (1UL << LVL_CLK_SHIFT)
153 #define LVL_CLK_MASK    (LVL_CLK_DIV - 1)
154 #define LVL_SHIFT(n)    ((n) * LVL_CLK_SHIFT)
155 #define LVL_GRAN(n)     (1UL << LVL_SHIFT(n))
156
157 /*
158  * The time start value for each level to select the bucket at enqueue
159  * time.
160  */
161 #define LVL_START(n)    ((LVL_SIZE - 1) << (((n) - 1) * LVL_CLK_SHIFT))
162
163 /* Size of each clock level */
164 #define LVL_BITS        6
165 #define LVL_SIZE        (1UL << LVL_BITS)
166 #define LVL_MASK        (LVL_SIZE - 1)
167 #define LVL_OFFS(n)     ((n) * LVL_SIZE)
168
169 /* Level depth */
170 #if HZ > 100
171 # define LVL_DEPTH      9
172 # else
173 # define LVL_DEPTH      8
174 #endif
175
176 /* The cutoff (max. capacity of the wheel) */
177 #define WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF    (LVL_START(LVL_DEPTH))
178 #define WHEEL_TIMEOUT_MAX       (WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF - LVL_GRAN(LVL_DEPTH - 1))
179
180 /*
181  * The resulting wheel size. If NOHZ is configured we allocate two
182  * wheels so we have a separate storage for the deferrable timers.
183  */
184 #define WHEEL_SIZE      (LVL_SIZE * LVL_DEPTH)
185
186 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
187 # define NR_BASES       2
188 # define BASE_STD       0
189 # define BASE_DEF       1
190 #else
191 # define NR_BASES       1
192 # define BASE_STD       0
193 # define BASE_DEF       0
194 #endif
195
196 struct timer_base {
197         spinlock_t              lock;
198         struct timer_list       *running_timer;
199         unsigned long           clk;
200         unsigned long           next_expiry;
201         unsigned int            cpu;
202         bool                    migration_enabled;
203         bool                    nohz_active;
204         bool                    is_idle;
205         bool                    must_forward_clk;
206         DECLARE_BITMAP(pending_map, WHEEL_SIZE);
207         struct hlist_head       vectors[WHEEL_SIZE];
208 } ____cacheline_aligned;
209
210 static DEFINE_PER_CPU(struct timer_base, timer_bases[NR_BASES]);
211
212 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_NO_HZ_COMMON)
213 unsigned int sysctl_timer_migration = 1;
214
215 void timers_update_migration(bool update_nohz)
216 {
217         bool on = sysctl_timer_migration && tick_nohz_active;
218         unsigned int cpu;
219
220         /* Avoid the loop, if nothing to update */
221         if (this_cpu_read(timer_bases[BASE_STD].migration_enabled) == on)
222                 return;
223
224         for_each_possible_cpu(cpu) {
225                 per_cpu(timer_bases[BASE_STD].migration_enabled, cpu) = on;
226                 per_cpu(timer_bases[BASE_DEF].migration_enabled, cpu) = on;
227                 per_cpu(hrtimer_bases.migration_enabled, cpu) = on;
228                 if (!update_nohz)
229                         continue;
230                 per_cpu(timer_bases[BASE_STD].nohz_active, cpu) = true;
231                 per_cpu(timer_bases[BASE_DEF].nohz_active, cpu) = true;
232                 per_cpu(hrtimer_bases.nohz_active, cpu) = true;
233         }
234 }
235
236 int timer_migration_handler(struct ctl_table *table, int write,
237                             void __user *buffer, size_t *lenp,
238                             loff_t *ppos)
239 {
240         static DEFINE_MUTEX(mutex);
241         int ret;
242
243         mutex_lock(&mutex);
244         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
245         if (!ret && write)
246                 timers_update_migration(false);
247         mutex_unlock(&mutex);
248         return ret;
249 }
250 #endif
251
252 static unsigned long round_jiffies_common(unsigned long j, int cpu,
253                 bool force_up)
254 {
255         int rem;
256         unsigned long original = j;
257
258         /*
259          * We don't want all cpus firing their timers at once hitting the
260          * same lock or cachelines, so we skew each extra cpu with an extra
261          * 3 jiffies. This 3 jiffies came originally from the mm/ code which
262          * already did this.
263          * The skew is done by adding 3*cpunr, then round, then subtract this
264          * extra offset again.
265          */
266         j += cpu * 3;
267
268         rem = j % HZ;
269
270         /*
271          * If the target jiffie is just after a whole second (which can happen
272          * due to delays of the timer irq, long irq off times etc etc) then
273          * we should round down to the whole second, not up. Use 1/4th second
274          * as cutoff for this rounding as an extreme upper bound for this.
275          * But never round down if @force_up is set.
276          */
277         if (rem < HZ/4 && !force_up) /* round down */
278                 j = j - rem;
279         else /* round up */
280                 j = j - rem + HZ;
281
282         /* now that we have rounded, subtract the extra skew again */
283         j -= cpu * 3;
284
285         /*
286          * Make sure j is still in the future. Otherwise return the
287          * unmodified value.
288          */
289         return time_is_after_jiffies(j) ? j : original;
290 }
291
292 /**
293  * __round_jiffies - function to round jiffies to a full second
294  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
295  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
296  *
297  * __round_jiffies() rounds an absolute time in the future (in jiffies)
298  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
299  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
300  * they fire approximately every X seconds.
301  *
302  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
303  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
304  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
305  *
306  * The exact rounding is skewed for each processor to avoid all
307  * processors firing at the exact same time, which could lead
308  * to lock contention or spurious cache line bouncing.
309  *
310  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
311  */
312 unsigned long __round_jiffies(unsigned long j, int cpu)
313 {
314         return round_jiffies_common(j, cpu, false);
315 }
316 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies);
317
318 /**
319  * __round_jiffies_relative - function to round jiffies to a full second
320  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
321  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
322  *
323  * __round_jiffies_relative() rounds a time delta  in the future (in jiffies)
324  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
325  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
326  * they fire approximately every X seconds.
327  *
328  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
329  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
330  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
331  *
332  * The exact rounding is skewed for each processor to avoid all
333  * processors firing at the exact same time, which could lead
334  * to lock contention or spurious cache line bouncing.
335  *
336  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
337  */
338 unsigned long __round_jiffies_relative(unsigned long j, int cpu)
339 {
340         unsigned long j0 = jiffies;
341
342         /* Use j0 because jiffies might change while we run */
343         return round_jiffies_common(j + j0, cpu, false) - j0;
344 }
345 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_relative);
346
347 /**
348  * round_jiffies - function to round jiffies to a full second
349  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
350  *
351  * round_jiffies() rounds an absolute time in the future (in jiffies)
352  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
353  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
354  * they fire approximately every X seconds.
355  *
356  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
357  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
358  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
359  *
360  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
361  */
362 unsigned long round_jiffies(unsigned long j)
363 {
364         return round_jiffies_common(j, raw_smp_processor_id(), false);
365 }
366 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies);
367
368 /**
369  * round_jiffies_relative - function to round jiffies to a full second
370  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
371  *
372  * round_jiffies_relative() rounds a time delta  in the future (in jiffies)
373  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
374  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
375  * they fire approximately every X seconds.
376  *
377  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
378  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
379  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
380  *
381  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
382  */
383 unsigned long round_jiffies_relative(unsigned long j)
384 {
385         return __round_jiffies_relative(j, raw_smp_processor_id());
386 }
387 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_relative);
388
389 /**
390  * __round_jiffies_up - function to round jiffies up to a full second
391  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
392  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
393  *
394  * This is the same as __round_jiffies() except that it will never
395  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
396  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
397  * early.
398  */
399 unsigned long __round_jiffies_up(unsigned long j, int cpu)
400 {
401         return round_jiffies_common(j, cpu, true);
402 }
403 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_up);
404
405 /**
406  * __round_jiffies_up_relative - function to round jiffies up to a full second
407  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
408  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
409  *
410  * This is the same as __round_jiffies_relative() except that it will never
411  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
412  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
413  * early.
414  */
415 unsigned long __round_jiffies_up_relative(unsigned long j, int cpu)
416 {
417         unsigned long j0 = jiffies;
418
419         /* Use j0 because jiffies might change while we run */
420         return round_jiffies_common(j + j0, cpu, true) - j0;
421 }
422 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_up_relative);
423
424 /**
425  * round_jiffies_up - function to round jiffies up to a full second
426  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
427  *
428  * This is the same as round_jiffies() except that it will never
429  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
430  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
431  * early.
432  */
433 unsigned long round_jiffies_up(unsigned long j)
434 {
435         return round_jiffies_common(j, raw_smp_processor_id(), true);
436 }
437 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_up);
438
439 /**
440  * round_jiffies_up_relative - function to round jiffies up to a full second
441  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
442  *
443  * This is the same as round_jiffies_relative() except that it will never
444  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
445  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
446  * early.
447  */
448 unsigned long round_jiffies_up_relative(unsigned long j)
449 {
450         return __round_jiffies_up_relative(j, raw_smp_processor_id());
451 }
452 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_up_relative);
453
454
455 static inline unsigned int timer_get_idx(struct timer_list *timer)
456 {
457         return (timer->flags & TIMER_ARRAYMASK) >> TIMER_ARRAYSHIFT;
458 }
459
460 static inline void timer_set_idx(struct timer_list *timer, unsigned int idx)
461 {
462         timer->flags = (timer->flags & ~TIMER_ARRAYMASK) |
463                         idx << TIMER_ARRAYSHIFT;
464 }
465
466 /*
467  * Helper function to calculate the array index for a given expiry
468  * time.
469  */
470 static inline unsigned calc_index(unsigned expires, unsigned lvl)
471 {
472         expires = (expires + LVL_GRAN(lvl)) >> LVL_SHIFT(lvl);
473         return LVL_OFFS(lvl) + (expires & LVL_MASK);
474 }
475
476 static int calc_wheel_index(unsigned long expires, unsigned long clk)
477 {
478         unsigned long delta = expires - clk;
479         unsigned int idx;
480
481         if (delta < LVL_START(1)) {
482                 idx = calc_index(expires, 0);
483         } else if (delta < LVL_START(2)) {
484                 idx = calc_index(expires, 1);
485         } else if (delta < LVL_START(3)) {
486                 idx = calc_index(expires, 2);
487         } else if (delta < LVL_START(4)) {
488                 idx = calc_index(expires, 3);
489         } else if (delta < LVL_START(5)) {
490                 idx = calc_index(expires, 4);
491         } else if (delta < LVL_START(6)) {
492                 idx = calc_index(expires, 5);
493         } else if (delta < LVL_START(7)) {
494                 idx = calc_index(expires, 6);
495         } else if (LVL_DEPTH > 8 && delta < LVL_START(8)) {
496                 idx = calc_index(expires, 7);
497         } else if ((long) delta < 0) {
498                 idx = clk & LVL_MASK;
499         } else {
500                 /*
501                  * Force expire obscene large timeouts to expire at the
502                  * capacity limit of the wheel.
503                  */
504                 if (delta >= WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF)
505                         expires = clk + WHEEL_TIMEOUT_MAX;
506
507                 idx = calc_index(expires, LVL_DEPTH - 1);
508         }
509         return idx;
510 }
511
512 /*
513  * Enqueue the timer into the hash bucket, mark it pending in
514  * the bitmap and store the index in the timer flags.
515  */
516 static void enqueue_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer,
517                           unsigned int idx)
518 {
519         hlist_add_head(&timer->entry, base->vectors + idx);
520         __set_bit(idx, base->pending_map);
521         timer_set_idx(timer, idx);
522 }
523
524 static void
525 __internal_add_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
526 {
527         unsigned int idx;
528
529         idx = calc_wheel_index(timer->expires, base->clk);
530         enqueue_timer(base, timer, idx);
531 }
532
533 static void
534 trigger_dyntick_cpu(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
535 {
536         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) || !base->nohz_active)
537                 return;
538
539         /*
540          * TODO: This wants some optimizing similar to the code below, but we
541          * will do that when we switch from push to pull for deferrable timers.
542          */
543         if (timer->flags & TIMER_DEFERRABLE) {
544                 if (tick_nohz_full_cpu(base->cpu))
545                         wake_up_nohz_cpu(base->cpu);
546                 return;
547         }
548
549         /*
550          * We might have to IPI the remote CPU if the base is idle and the
551          * timer is not deferrable. If the other CPU is on the way to idle
552          * then it can't set base->is_idle as we hold the base lock:
553          */
554         if (!base->is_idle)
555                 return;
556
557         /* Check whether this is the new first expiring timer: */
558         if (time_after_eq(timer->expires, base->next_expiry))
559                 return;
560
561         /*
562          * Set the next expiry time and kick the CPU so it can reevaluate the
563          * wheel:
564          */
565         base->next_expiry = timer->expires;
566                 wake_up_nohz_cpu(base->cpu);
567 }
568
569 static void
570 internal_add_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
571 {
572         __internal_add_timer(base, timer);
573         trigger_dyntick_cpu(base, timer);
574 }
575
576 #ifdef CONFIG_TIMER_STATS
577 void __timer_stats_timer_set_start_info(struct timer_list *timer, void *addr)
578 {
579         if (timer->start_site)
580                 return;
581
582         timer->start_site = addr;
583         memcpy(timer->start_comm, current->comm, TASK_COMM_LEN);
584         timer->start_pid = current->pid;
585 }
586
587 static void timer_stats_account_timer(struct timer_list *timer)
588 {
589         void *site;
590
591         /*
592          * start_site can be concurrently reset by
593          * timer_stats_timer_clear_start_info()
594          */
595         site = READ_ONCE(timer->start_site);
596         if (likely(!site))
597                 return;
598
599         timer_stats_update_stats(timer, timer->start_pid, site,
600                                  timer->function, timer->start_comm,
601                                  timer->flags);
602 }
603
604 #else
605 static void timer_stats_account_timer(struct timer_list *timer) {}
606 #endif
607
608 #ifdef CONFIG_DEBUG_OBJECTS_TIMERS
609
610 static struct debug_obj_descr timer_debug_descr;
611
612 static void *timer_debug_hint(void *addr)
613 {
614         return ((struct timer_list *) addr)->function;
615 }
616
617 static bool timer_is_static_object(void *addr)
618 {
619         struct timer_list *timer = addr;
620
621         return (timer->entry.pprev == NULL &&
622                 timer->entry.next == TIMER_ENTRY_STATIC);
623 }
624
625 /*
626  * fixup_init is called when:
627  * - an active object is initialized
628  */
629 static bool timer_fixup_init(void *addr, enum debug_obj_state state)
630 {
631         struct timer_list *timer = addr;
632
633         switch (state) {
634         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
635                 del_timer_sync(timer);
636                 debug_object_init(timer, &timer_debug_descr);
637                 return true;
638         default:
639                 return false;
640         }
641 }
642
643 /* Stub timer callback for improperly used timers. */
644 static void stub_timer(unsigned long data)
645 {
646         WARN_ON(1);
647 }
648
649 /*
650  * fixup_activate is called when:
651  * - an active object is activated
652  * - an unknown non-static object is activated
653  */
654 static bool timer_fixup_activate(void *addr, enum debug_obj_state state)
655 {
656         struct timer_list *timer = addr;
657
658         switch (state) {
659         case ODEBUG_STATE_NOTAVAILABLE:
660                 setup_timer(timer, stub_timer, 0);
661                 return true;
662
663         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
664                 WARN_ON(1);
665
666         default:
667                 return false;
668         }
669 }
670
671 /*
672  * fixup_free is called when:
673  * - an active object is freed
674  */
675 static bool timer_fixup_free(void *addr, enum debug_obj_state state)
676 {
677         struct timer_list *timer = addr;
678
679         switch (state) {
680         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
681                 del_timer_sync(timer);
682                 debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
683                 return true;
684         default:
685                 return false;
686         }
687 }
688
689 /*
690  * fixup_assert_init is called when:
691  * - an untracked/uninit-ed object is found
692  */
693 static bool timer_fixup_assert_init(void *addr, enum debug_obj_state state)
694 {
695         struct timer_list *timer = addr;
696
697         switch (state) {
698         case ODEBUG_STATE_NOTAVAILABLE:
699                 setup_timer(timer, stub_timer, 0);
700                 return true;
701         default:
702                 return false;
703         }
704 }
705
706 static struct debug_obj_descr timer_debug_descr = {
707         .name                   = "timer_list",
708         .debug_hint             = timer_debug_hint,
709         .is_static_object       = timer_is_static_object,
710         .fixup_init             = timer_fixup_init,
711         .fixup_activate         = timer_fixup_activate,
712         .fixup_free             = timer_fixup_free,
713         .fixup_assert_init      = timer_fixup_assert_init,
714 };
715
716 static inline void debug_timer_init(struct timer_list *timer)
717 {
718         debug_object_init(timer, &timer_debug_descr);
719 }
720
721 static inline void debug_timer_activate(struct timer_list *timer)
722 {
723         debug_object_activate(timer, &timer_debug_descr);
724 }
725
726 static inline void debug_timer_deactivate(struct timer_list *timer)
727 {
728         debug_object_deactivate(timer, &timer_debug_descr);
729 }
730
731 static inline void debug_timer_free(struct timer_list *timer)
732 {
733         debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
734 }
735
736 static inline void debug_timer_assert_init(struct timer_list *timer)
737 {
738         debug_object_assert_init(timer, &timer_debug_descr);
739 }
740
741 static void do_init_timer(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
742                           const char *name, struct lock_class_key *key);
743
744 void init_timer_on_stack_key(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
745                              const char *name, struct lock_class_key *key)
746 {
747         debug_object_init_on_stack(timer, &timer_debug_descr);
748         do_init_timer(timer, flags, name, key);
749 }
750 EXPORT_SYMBOL_GPL(init_timer_on_stack_key);
751
752 void destroy_timer_on_stack(struct timer_list *timer)
753 {
754         debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
755 }
756 EXPORT_SYMBOL_GPL(destroy_timer_on_stack);
757
758 #else
759 static inline void debug_timer_init(struct timer_list *timer) { }
760 static inline void debug_timer_activate(struct timer_list *timer) { }
761 static inline void debug_timer_deactivate(struct timer_list *timer) { }
762 static inline void debug_timer_assert_init(struct timer_list *timer) { }
763 #endif
764
765 static inline void debug_init(struct timer_list *timer)
766 {
767         debug_timer_init(timer);
768         trace_timer_init(timer);
769 }
770
771 static inline void
772 debug_activate(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
773 {
774         debug_timer_activate(timer);
775         trace_timer_start(timer, expires, timer->flags);
776 }
777
778 static inline void debug_deactivate(struct timer_list *timer)
779 {
780         debug_timer_deactivate(timer);
781         trace_timer_cancel(timer);
782 }
783
784 static inline void debug_assert_init(struct timer_list *timer)
785 {
786         debug_timer_assert_init(timer);
787 }
788
789 static void do_init_timer(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
790                           const char *name, struct lock_class_key *key)
791 {
792         timer->entry.pprev = NULL;
793         timer->flags = flags | raw_smp_processor_id();
794 #ifdef CONFIG_TIMER_STATS
795         timer->start_site = NULL;
796         timer->start_pid = -1;
797         memset(timer->start_comm, 0, TASK_COMM_LEN);
798 #endif
799         lockdep_init_map(&timer->lockdep_map, name, key, 0);
800 }
801
802 /**
803  * init_timer_key - initialize a timer
804  * @timer: the timer to be initialized
805  * @flags: timer flags
806  * @name: name of the timer
807  * @key: lockdep class key of the fake lock used for tracking timer
808  *       sync lock dependencies
809  *
810  * init_timer_key() must be done to a timer prior calling *any* of the
811  * other timer functions.
812  */
813 void init_timer_key(struct timer_list *timer, unsigned int flags,
814                     const char *name, struct lock_class_key *key)
815 {
816         debug_init(timer);
817         do_init_timer(timer, flags, name, key);
818 }
819 EXPORT_SYMBOL(init_timer_key);
820
821 static inline void detach_timer(struct timer_list *timer, bool clear_pending)
822 {
823         struct hlist_node *entry = &timer->entry;
824
825         debug_deactivate(timer);
826
827         __hlist_del(entry);
828         if (clear_pending)
829                 entry->pprev = NULL;
830         entry->next = LIST_POISON2;
831 }
832
833 static int detach_if_pending(struct timer_list *timer, struct timer_base *base,
834                              bool clear_pending)
835 {
836         unsigned idx = timer_get_idx(timer);
837
838         if (!timer_pending(timer))
839                 return 0;
840
841         if (hlist_is_singular_node(&timer->entry, base->vectors + idx))
842                 __clear_bit(idx, base->pending_map);
843
844         detach_timer(timer, clear_pending);
845         return 1;
846 }
847
848 static inline struct timer_base *get_timer_cpu_base(u32 tflags, u32 cpu)
849 {
850         struct timer_base *base = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD], cpu);
851
852         /*
853          * If the timer is deferrable and NO_HZ_COMMON is set then we need
854          * to use the deferrable base.
855          */
856         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && (tflags & TIMER_DEFERRABLE))
857                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF], cpu);
858         return base;
859 }
860
861 static inline struct timer_base *get_timer_this_cpu_base(u32 tflags)
862 {
863         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
864
865         /*
866          * If the timer is deferrable and NO_HZ_COMMON is set then we need
867          * to use the deferrable base.
868          */
869         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && (tflags & TIMER_DEFERRABLE))
870                 base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF]);
871         return base;
872 }
873
874 static inline struct timer_base *get_timer_base(u32 tflags)
875 {
876         return get_timer_cpu_base(tflags, tflags & TIMER_CPUMASK);
877 }
878
879 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
880 static inline struct timer_base *
881 get_target_base(struct timer_base *base, unsigned tflags)
882 {
883 #ifdef CONFIG_SMP
884         if ((tflags & TIMER_PINNED) || !base->migration_enabled)
885                 return get_timer_this_cpu_base(tflags);
886         return get_timer_cpu_base(tflags, get_nohz_timer_target());
887 #else
888         return get_timer_this_cpu_base(tflags);
889 #endif
890 }
891
892 static inline void forward_timer_base(struct timer_base *base)
893 {
894         unsigned long jnow;
895
896         /*
897          * We only forward the base when we are idle or have just come out of
898          * idle (must_forward_clk logic), and have a delta between base clock
899          * and jiffies. In the common case, run_timers will take care of it.
900          */
901         if (likely(!base->must_forward_clk))
902                 return;
903
904         jnow = READ_ONCE(jiffies);
905         base->must_forward_clk = base->is_idle;
906         if ((long)(jnow - base->clk) < 2)
907                 return;
908
909         /*
910          * If the next expiry value is > jiffies, then we fast forward to
911          * jiffies otherwise we forward to the next expiry value.
912          */
913         if (time_after(base->next_expiry, jnow))
914                 base->clk = jnow;
915         else
916                 base->clk = base->next_expiry;
917 }
918 #else
919 static inline struct timer_base *
920 get_target_base(struct timer_base *base, unsigned tflags)
921 {
922         return get_timer_this_cpu_base(tflags);
923 }
924
925 static inline void forward_timer_base(struct timer_base *base) { }
926 #endif
927
928
929 /*
930  * We are using hashed locking: Holding per_cpu(timer_bases[x]).lock means
931  * that all timers which are tied to this base are locked, and the base itself
932  * is locked too.
933  *
934  * So __run_timers/migrate_timers can safely modify all timers which could
935  * be found in the base->vectors array.
936  *
937  * When a timer is migrating then the TIMER_MIGRATING flag is set and we need
938  * to wait until the migration is done.
939  */
940 static struct timer_base *lock_timer_base(struct timer_list *timer,
941                                           unsigned long *flags)
942         __acquires(timer->base->lock)
943 {
944         for (;;) {
945                 struct timer_base *base;
946                 u32 tf;
947
948                 /*
949                  * We need to use READ_ONCE() here, otherwise the compiler
950                  * might re-read @tf between the check for TIMER_MIGRATING
951                  * and spin_lock().
952                  */
953                 tf = READ_ONCE(timer->flags);
954
955                 if (!(tf & TIMER_MIGRATING)) {
956                         base = get_timer_base(tf);
957                         spin_lock_irqsave(&base->lock, *flags);
958                         if (timer->flags == tf)
959                                 return base;
960                         spin_unlock_irqrestore(&base->lock, *flags);
961                 }
962                 cpu_relax();
963         }
964 }
965
966 static inline int
967 __mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires, bool pending_only)
968 {
969         struct timer_base *base, *new_base;
970         unsigned int idx = UINT_MAX;
971         unsigned long clk = 0, flags;
972         int ret = 0;
973
974         BUG_ON(!timer->function);
975
976         /*
977          * This is a common optimization triggered by the networking code - if
978          * the timer is re-modified to have the same timeout or ends up in the
979          * same array bucket then just return:
980          */
981         if (timer_pending(timer)) {
982                 /*
983                  * The downside of this optimization is that it can result in
984                  * larger granularity than you would get from adding a new
985                  * timer with this expiry.
986                  */
987                 if (timer->expires == expires)
988                         return 1;
989
990                 /*
991                  * We lock timer base and calculate the bucket index right
992                  * here. If the timer ends up in the same bucket, then we
993                  * just update the expiry time and avoid the whole
994                  * dequeue/enqueue dance.
995                  */
996                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
997                 forward_timer_base(base);
998
999                 clk = base->clk;
1000                 idx = calc_wheel_index(expires, clk);
1001
1002                 /*
1003                  * Retrieve and compare the array index of the pending
1004                  * timer. If it matches set the expiry to the new value so a
1005                  * subsequent call will exit in the expires check above.
1006                  */
1007                 if (idx == timer_get_idx(timer)) {
1008                         timer->expires = expires;
1009                         ret = 1;
1010                         goto out_unlock;
1011                 }
1012         } else {
1013                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
1014                 forward_timer_base(base);
1015         }
1016
1017         timer_stats_timer_set_start_info(timer);
1018
1019         ret = detach_if_pending(timer, base, false);
1020         if (!ret && pending_only)
1021                 goto out_unlock;
1022
1023         new_base = get_target_base(base, timer->flags);
1024
1025         if (base != new_base) {
1026                 /*
1027                  * We are trying to schedule the timer on the new base.
1028                  * However we can't change timer's base while it is running,
1029                  * otherwise del_timer_sync() can't detect that the timer's
1030                  * handler yet has not finished. This also guarantees that the
1031                  * timer is serialized wrt itself.
1032                  */
1033                 if (likely(base->running_timer != timer)) {
1034                         /* See the comment in lock_timer_base() */
1035                         timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
1036
1037                         spin_unlock(&base->lock);
1038                         base = new_base;
1039                         spin_lock(&base->lock);
1040                         WRITE_ONCE(timer->flags,
1041                                    (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | base->cpu);
1042                         forward_timer_base(base);
1043                 }
1044         }
1045
1046         debug_activate(timer, expires);
1047
1048         timer->expires = expires;
1049         /*
1050          * If 'idx' was calculated above and the base time did not advance
1051          * between calculating 'idx' and possibly switching the base, only
1052          * enqueue_timer() and trigger_dyntick_cpu() is required. Otherwise
1053          * we need to (re)calculate the wheel index via
1054          * internal_add_timer().
1055          */
1056         if (idx != UINT_MAX && clk == base->clk) {
1057                 enqueue_timer(base, timer, idx);
1058                 trigger_dyntick_cpu(base, timer);
1059         } else {
1060                 internal_add_timer(base, timer);
1061         }
1062
1063 out_unlock:
1064         spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1065
1066         return ret;
1067 }
1068
1069 /**
1070  * mod_timer_pending - modify a pending timer's timeout
1071  * @timer: the pending timer to be modified
1072  * @expires: new timeout in jiffies
1073  *
1074  * mod_timer_pending() is the same for pending timers as mod_timer(),
1075  * but will not re-activate and modify already deleted timers.
1076  *
1077  * It is useful for unserialized use of timers.
1078  */
1079 int mod_timer_pending(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1080 {
1081         return __mod_timer(timer, expires, true);
1082 }
1083 EXPORT_SYMBOL(mod_timer_pending);
1084
1085 /**
1086  * mod_timer - modify a timer's timeout
1087  * @timer: the timer to be modified
1088  * @expires: new timeout in jiffies
1089  *
1090  * mod_timer() is a more efficient way to update the expire field of an
1091  * active timer (if the timer is inactive it will be activated)
1092  *
1093  * mod_timer(timer, expires) is equivalent to:
1094  *
1095  *     del_timer(timer); timer->expires = expires; add_timer(timer);
1096  *
1097  * Note that if there are multiple unserialized concurrent users of the
1098  * same timer, then mod_timer() is the only safe way to modify the timeout,
1099  * since add_timer() cannot modify an already running timer.
1100  *
1101  * The function returns whether it has modified a pending timer or not.
1102  * (ie. mod_timer() of an inactive timer returns 0, mod_timer() of an
1103  * active timer returns 1.)
1104  */
1105 int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1106 {
1107         return __mod_timer(timer, expires, false);
1108 }
1109 EXPORT_SYMBOL(mod_timer);
1110
1111 /**
1112  * add_timer - start a timer
1113  * @timer: the timer to be added
1114  *
1115  * The kernel will do a ->function(->data) callback from the
1116  * timer interrupt at the ->expires point in the future. The
1117  * current time is 'jiffies'.
1118  *
1119  * The timer's ->expires, ->function (and if the handler uses it, ->data)
1120  * fields must be set prior calling this function.
1121  *
1122  * Timers with an ->expires field in the past will be executed in the next
1123  * timer tick.
1124  */
1125 void add_timer(struct timer_list *timer)
1126 {
1127         BUG_ON(timer_pending(timer));
1128         mod_timer(timer, timer->expires);
1129 }
1130 EXPORT_SYMBOL(add_timer);
1131
1132 /**
1133  * add_timer_on - start a timer on a particular CPU
1134  * @timer: the timer to be added
1135  * @cpu: the CPU to start it on
1136  *
1137  * This is not very scalable on SMP. Double adds are not possible.
1138  */
1139 void add_timer_on(struct timer_list *timer, int cpu)
1140 {
1141         struct timer_base *new_base, *base;
1142         unsigned long flags;
1143
1144         timer_stats_timer_set_start_info(timer);
1145         BUG_ON(timer_pending(timer) || !timer->function);
1146
1147         new_base = get_timer_cpu_base(timer->flags, cpu);
1148
1149         /*
1150          * If @timer was on a different CPU, it should be migrated with the
1151          * old base locked to prevent other operations proceeding with the
1152          * wrong base locked.  See lock_timer_base().
1153          */
1154         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1155         if (base != new_base) {
1156                 timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
1157
1158                 spin_unlock(&base->lock);
1159                 base = new_base;
1160                 spin_lock(&base->lock);
1161                 WRITE_ONCE(timer->flags,
1162                            (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu);
1163         }
1164         forward_timer_base(base);
1165
1166         debug_activate(timer, timer->expires);
1167         internal_add_timer(base, timer);
1168         spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1169 }
1170 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_timer_on);
1171
1172 /**
1173  * del_timer - deactive a timer.
1174  * @timer: the timer to be deactivated
1175  *
1176  * del_timer() deactivates a timer - this works on both active and inactive
1177  * timers.
1178  *
1179  * The function returns whether it has deactivated a pending timer or not.
1180  * (ie. del_timer() of an inactive timer returns 0, del_timer() of an
1181  * active timer returns 1.)
1182  */
1183 int del_timer(struct timer_list *timer)
1184 {
1185         struct timer_base *base;
1186         unsigned long flags;
1187         int ret = 0;
1188
1189         debug_assert_init(timer);
1190
1191         timer_stats_timer_clear_start_info(timer);
1192         if (timer_pending(timer)) {
1193                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
1194                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1195                 spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1196         }
1197
1198         return ret;
1199 }
1200 EXPORT_SYMBOL(del_timer);
1201
1202 /**
1203  * try_to_del_timer_sync - Try to deactivate a timer
1204  * @timer: timer do del
1205  *
1206  * This function tries to deactivate a timer. Upon successful (ret >= 0)
1207  * exit the timer is not queued and the handler is not running on any CPU.
1208  */
1209 int try_to_del_timer_sync(struct timer_list *timer)
1210 {
1211         struct timer_base *base;
1212         unsigned long flags;
1213         int ret = -1;
1214
1215         debug_assert_init(timer);
1216
1217         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1218
1219         if (base->running_timer != timer) {
1220                 timer_stats_timer_clear_start_info(timer);
1221                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1222         }
1223         spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1224
1225         return ret;
1226 }
1227 EXPORT_SYMBOL(try_to_del_timer_sync);
1228
1229 #ifdef CONFIG_SMP
1230 /**
1231  * del_timer_sync - deactivate a timer and wait for the handler to finish.
1232  * @timer: the timer to be deactivated
1233  *
1234  * This function only differs from del_timer() on SMP: besides deactivating
1235  * the timer it also makes sure the handler has finished executing on other
1236  * CPUs.
1237  *
1238  * Synchronization rules: Callers must prevent restarting of the timer,
1239  * otherwise this function is meaningless. It must not be called from
1240  * interrupt contexts unless the timer is an irqsafe one. The caller must
1241  * not hold locks which would prevent completion of the timer's
1242  * handler. The timer's handler must not call add_timer_on(). Upon exit the
1243  * timer is not queued and the handler is not running on any CPU.
1244  *
1245  * Note: For !irqsafe timers, you must not hold locks that are held in
1246  *   interrupt context while calling this function. Even if the lock has
1247  *   nothing to do with the timer in question.  Here's why:
1248  *
1249  *    CPU0                             CPU1
1250  *    ----                             ----
1251  *                                   <SOFTIRQ>
1252  *                                   call_timer_fn();
1253  *                                     base->running_timer = mytimer;
1254  *  spin_lock_irq(somelock);
1255  *                                     <IRQ>
1256  *                                        spin_lock(somelock);
1257  *  del_timer_sync(mytimer);
1258  *   while (base->running_timer == mytimer);
1259  *
1260  * Now del_timer_sync() will never return and never release somelock.
1261  * The interrupt on the other CPU is waiting to grab somelock but
1262  * it has interrupted the softirq that CPU0 is waiting to finish.
1263  *
1264  * The function returns whether it has deactivated a pending timer or not.
1265  */
1266 int del_timer_sync(struct timer_list *timer)
1267 {
1268 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1269         unsigned long flags;
1270
1271         /*
1272          * If lockdep gives a backtrace here, please reference
1273          * the synchronization rules above.
1274          */
1275         local_irq_save(flags);
1276         lock_map_acquire(&timer->lockdep_map);
1277         lock_map_release(&timer->lockdep_map);
1278         local_irq_restore(flags);
1279 #endif
1280         /*
1281          * don't use it in hardirq context, because it
1282          * could lead to deadlock.
1283          */
1284         WARN_ON(in_irq() && !(timer->flags & TIMER_IRQSAFE));
1285         for (;;) {
1286                 int ret = try_to_del_timer_sync(timer);
1287                 if (ret >= 0)
1288                         return ret;
1289                 cpu_relax();
1290         }
1291 }
1292 EXPORT_SYMBOL(del_timer_sync);
1293 #endif
1294
1295 static void call_timer_fn(struct timer_list *timer, void (*fn)(unsigned long),
1296                           unsigned long data)
1297 {
1298         int count = preempt_count();
1299
1300 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1301         /*
1302          * It is permissible to free the timer from inside the
1303          * function that is called from it, this we need to take into
1304          * account for lockdep too. To avoid bogus "held lock freed"
1305          * warnings as well as problems when looking into
1306          * timer->lockdep_map, make a copy and use that here.
1307          */
1308         struct lockdep_map lockdep_map;
1309
1310         lockdep_copy_map(&lockdep_map, &timer->lockdep_map);
1311 #endif
1312         /*
1313          * Couple the lock chain with the lock chain at
1314          * del_timer_sync() by acquiring the lock_map around the fn()
1315          * call here and in del_timer_sync().
1316          */
1317         lock_map_acquire(&lockdep_map);
1318
1319         trace_timer_expire_entry(timer);
1320         fn(data);
1321         trace_timer_expire_exit(timer);
1322
1323         lock_map_release(&lockdep_map);
1324
1325         if (count != preempt_count()) {
1326                 WARN_ONCE(1, "timer: %pF preempt leak: %08x -> %08x\n",
1327                           fn, count, preempt_count());
1328                 /*
1329                  * Restore the preempt count. That gives us a decent
1330                  * chance to survive and extract information. If the
1331                  * callback kept a lock held, bad luck, but not worse
1332                  * than the BUG() we had.
1333                  */
1334                 preempt_count_set(count);
1335         }
1336 }
1337
1338 static void expire_timers(struct timer_base *base, struct hlist_head *head)
1339 {
1340         while (!hlist_empty(head)) {
1341                 struct timer_list *timer;
1342                 void (*fn)(unsigned long);
1343                 unsigned long data;
1344
1345                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
1346                 timer_stats_account_timer(timer);
1347
1348                 base->running_timer = timer;
1349                 detach_timer(timer, true);
1350
1351                 fn = timer->function;
1352                 data = timer->data;
1353
1354                 if (timer->flags & TIMER_IRQSAFE) {
1355                         spin_unlock(&base->lock);
1356                         call_timer_fn(timer, fn, data);
1357                         spin_lock(&base->lock);
1358                 } else {
1359                         spin_unlock_irq(&base->lock);
1360                         call_timer_fn(timer, fn, data);
1361                         spin_lock_irq(&base->lock);
1362                 }
1363         }
1364 }
1365
1366 static int __collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1367                                     struct hlist_head *heads)
1368 {
1369         unsigned long clk = base->clk;
1370         struct hlist_head *vec;
1371         int i, levels = 0;
1372         unsigned int idx;
1373
1374         for (i = 0; i < LVL_DEPTH; i++) {
1375                 idx = (clk & LVL_MASK) + i * LVL_SIZE;
1376
1377                 if (__test_and_clear_bit(idx, base->pending_map)) {
1378                         vec = base->vectors + idx;
1379                         hlist_move_list(vec, heads++);
1380                         levels++;
1381                 }
1382                 /* Is it time to look at the next level? */
1383                 if (clk & LVL_CLK_MASK)
1384                         break;
1385                 /* Shift clock for the next level granularity */
1386                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1387         }
1388         return levels;
1389 }
1390
1391 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1392 /*
1393  * Find the next pending bucket of a level. Search from level start (@offset)
1394  * + @clk upwards and if nothing there, search from start of the level
1395  * (@offset) up to @offset + clk.
1396  */
1397 static int next_pending_bucket(struct timer_base *base, unsigned offset,
1398                                unsigned clk)
1399 {
1400         unsigned pos, start = offset + clk;
1401         unsigned end = offset + LVL_SIZE;
1402
1403         pos = find_next_bit(base->pending_map, end, start);
1404         if (pos < end)
1405                 return pos - start;
1406
1407         pos = find_next_bit(base->pending_map, start, offset);
1408         return pos < start ? pos + LVL_SIZE - start : -1;
1409 }
1410
1411 /*
1412  * Search the first expiring timer in the various clock levels. Caller must
1413  * hold base->lock.
1414  */
1415 static unsigned long __next_timer_interrupt(struct timer_base *base)
1416 {
1417         unsigned long clk, next, adj;
1418         unsigned lvl, offset = 0;
1419
1420         next = base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
1421         clk = base->clk;
1422         for (lvl = 0; lvl < LVL_DEPTH; lvl++, offset += LVL_SIZE) {
1423                 int pos = next_pending_bucket(base, offset, clk & LVL_MASK);
1424
1425                 if (pos >= 0) {
1426                         unsigned long tmp = clk + (unsigned long) pos;
1427
1428                         tmp <<= LVL_SHIFT(lvl);
1429                         if (time_before(tmp, next))
1430                                 next = tmp;
1431                 }
1432                 /*
1433                  * Clock for the next level. If the current level clock lower
1434                  * bits are zero, we look at the next level as is. If not we
1435                  * need to advance it by one because that's going to be the
1436                  * next expiring bucket in that level. base->clk is the next
1437                  * expiring jiffie. So in case of:
1438                  *
1439                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1440                  *  0    0    0    0    0    0
1441                  *
1442                  * we have to look at all levels @index 0. With
1443                  *
1444                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1445                  *  0    0    0    0    0    2
1446                  *
1447                  * LVL0 has the next expiring bucket @index 2. The upper
1448                  * levels have the next expiring bucket @index 1.
1449                  *
1450                  * In case that the propagation wraps the next level the same
1451                  * rules apply:
1452                  *
1453                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1454                  *  0    0    0    0    F    2
1455                  *
1456                  * So after looking at LVL0 we get:
1457                  *
1458                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1
1459                  *  0    0    0    1    0
1460                  *
1461                  * So no propagation from LVL1 to LVL2 because that happened
1462                  * with the add already, but then we need to propagate further
1463                  * from LVL2 to LVL3.
1464                  *
1465                  * So the simple check whether the lower bits of the current
1466                  * level are 0 or not is sufficient for all cases.
1467                  */
1468                 adj = clk & LVL_CLK_MASK ? 1 : 0;
1469                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1470                 clk += adj;
1471         }
1472         return next;
1473 }
1474
1475 /*
1476  * Check, if the next hrtimer event is before the next timer wheel
1477  * event:
1478  */
1479 static u64 cmp_next_hrtimer_event(u64 basem, u64 expires)
1480 {
1481         u64 nextevt = hrtimer_get_next_event();
1482
1483         /*
1484          * If high resolution timers are enabled
1485          * hrtimer_get_next_event() returns KTIME_MAX.
1486          */
1487         if (expires <= nextevt)
1488                 return expires;
1489
1490         /*
1491          * If the next timer is already expired, return the tick base
1492          * time so the tick is fired immediately.
1493          */
1494         if (nextevt <= basem)
1495                 return basem;
1496
1497         /*
1498          * Round up to the next jiffie. High resolution timers are
1499          * off, so the hrtimers are expired in the tick and we need to
1500          * make sure that this tick really expires the timer to avoid
1501          * a ping pong of the nohz stop code.
1502          *
1503          * Use DIV_ROUND_UP_ULL to prevent gcc calling __divdi3
1504          */
1505         return DIV_ROUND_UP_ULL(nextevt, TICK_NSEC) * TICK_NSEC;
1506 }
1507
1508 /**
1509  * get_next_timer_interrupt - return the time (clock mono) of the next timer
1510  * @basej:      base time jiffies
1511  * @basem:      base time clock monotonic
1512  *
1513  * Returns the tick aligned clock monotonic time of the next pending
1514  * timer or KTIME_MAX if no timer is pending.
1515  */
1516 u64 get_next_timer_interrupt(unsigned long basej, u64 basem)
1517 {
1518         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1519         u64 expires = KTIME_MAX;
1520         unsigned long nextevt;
1521         bool is_max_delta;
1522
1523         /*
1524          * Pretend that there is no timer pending if the cpu is offline.
1525          * Possible pending timers will be migrated later to an active cpu.
1526          */
1527         if (cpu_is_offline(smp_processor_id()))
1528                 return expires;
1529
1530         spin_lock(&base->lock);
1531         nextevt = __next_timer_interrupt(base);
1532         is_max_delta = (nextevt == base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA);
1533         base->next_expiry = nextevt;
1534         /*
1535          * We have a fresh next event. Check whether we can forward the
1536          * base. We can only do that when @basej is past base->clk
1537          * otherwise we might rewind base->clk.
1538          */
1539         if (time_after(basej, base->clk)) {
1540                 if (time_after(nextevt, basej))
1541                         base->clk = basej;
1542                 else if (time_after(nextevt, base->clk))
1543                         base->clk = nextevt;
1544         }
1545
1546         if (time_before_eq(nextevt, basej)) {
1547                 expires = basem;
1548                 base->is_idle = false;
1549         } else {
1550                 if (!is_max_delta)
1551                         expires = basem + (u64)(nextevt - basej) * TICK_NSEC;
1552                 /*
1553                  * If we expect to sleep more than a tick, mark the base idle.
1554                  * Also the tick is stopped so any added timer must forward
1555                  * the base clk itself to keep granularity small. This idle
1556                  * logic is only maintained for the BASE_STD base, deferrable
1557                  * timers may still see large granularity skew (by design).
1558                  */
1559                 if ((expires - basem) > TICK_NSEC) {
1560                         base->must_forward_clk = true;
1561                         base->is_idle = true;
1562                 }
1563         }
1564         spin_unlock(&base->lock);
1565
1566         return cmp_next_hrtimer_event(basem, expires);
1567 }
1568
1569 /**
1570  * timer_clear_idle - Clear the idle state of the timer base
1571  *
1572  * Called with interrupts disabled
1573  */
1574 void timer_clear_idle(void)
1575 {
1576         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1577
1578         /*
1579          * We do this unlocked. The worst outcome is a remote enqueue sending
1580          * a pointless IPI, but taking the lock would just make the window for
1581          * sending the IPI a few instructions smaller for the cost of taking
1582          * the lock in the exit from idle path.
1583          */
1584         base->is_idle = false;
1585 }
1586
1587 static int collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1588                                   struct hlist_head *heads)
1589 {
1590         unsigned long now = READ_ONCE(jiffies);
1591
1592         /*
1593          * NOHZ optimization. After a long idle sleep we need to forward the
1594          * base to current jiffies. Avoid a loop by searching the bitfield for
1595          * the next expiring timer.
1596          */
1597         if ((long)(now - base->clk) > 2) {
1598                 unsigned long next = __next_timer_interrupt(base);
1599
1600                 /*
1601                  * If the next timer is ahead of time forward to current
1602                  * jiffies, otherwise forward to the next expiry time:
1603                  */
1604                 if (time_after(next, now)) {
1605                         /* The call site will increment clock! */
1606                         base->clk = now - 1;
1607                         return 0;
1608                 }
1609                 base->clk = next;
1610         }
1611         return __collect_expired_timers(base, heads);
1612 }
1613 #else
1614 static inline int collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1615                                          struct hlist_head *heads)
1616 {
1617         return __collect_expired_timers(base, heads);
1618 }
1619 #endif
1620
1621 /*
1622  * Called from the timer interrupt handler to charge one tick to the current
1623  * process.  user_tick is 1 if the tick is user time, 0 for system.
1624  */
1625 void update_process_times(int user_tick)
1626 {
1627         struct task_struct *p = current;
1628
1629         /* Note: this timer irq context must be accounted for as well. */
1630         account_process_tick(p, user_tick);
1631         run_local_timers();
1632         rcu_check_callbacks(user_tick);
1633 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
1634         if (in_irq())
1635                 irq_work_tick();
1636 #endif
1637         scheduler_tick();
1638         run_posix_cpu_timers(p);
1639 }
1640
1641 /**
1642  * __run_timers - run all expired timers (if any) on this CPU.
1643  * @base: the timer vector to be processed.
1644  */
1645 static inline void __run_timers(struct timer_base *base)
1646 {
1647         struct hlist_head heads[LVL_DEPTH];
1648         int levels;
1649
1650         if (!time_after_eq(jiffies, base->clk))
1651                 return;
1652
1653         spin_lock_irq(&base->lock);
1654
1655         /*
1656          * timer_base::must_forward_clk must be cleared before running
1657          * timers so that any timer functions that call mod_timer() will
1658          * not try to forward the base. Idle tracking / clock forwarding
1659          * logic is only used with BASE_STD timers.
1660          *
1661          * The must_forward_clk flag is cleared unconditionally also for
1662          * the deferrable base. The deferrable base is not affected by idle
1663          * tracking and never forwarded, so clearing the flag is a NOOP.
1664          *
1665          * The fact that the deferrable base is never forwarded can cause
1666          * large variations in granularity for deferrable timers, but they
1667          * can be deferred for long periods due to idle anyway.
1668          */
1669         base->must_forward_clk = false;
1670
1671         while (time_after_eq(jiffies, base->clk)) {
1672
1673                 levels = collect_expired_timers(base, heads);
1674                 base->clk++;
1675
1676                 while (levels--)
1677                         expire_timers(base, heads + levels);
1678         }
1679         base->running_timer = NULL;
1680         spin_unlock_irq(&base->lock);
1681 }
1682
1683 /*
1684  * This function runs timers and the timer-tq in bottom half context.
1685  */
1686 static __latent_entropy void run_timer_softirq(struct softirq_action *h)
1687 {
1688         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1689
1690         __run_timers(base);
1691         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON))
1692                 __run_timers(this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF]));
1693 }
1694
1695 /*
1696  * Called by the local, per-CPU timer interrupt on SMP.
1697  */
1698 void run_local_timers(void)
1699 {
1700         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_STD]);
1701
1702         hrtimer_run_queues();
1703         /* Raise the softirq only if required. */
1704         if (time_before(jiffies, base->clk)) {
1705                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON))
1706                         return;
1707                 /* CPU is awake, so check the deferrable base. */
1708                 base++;
1709                 if (time_before(jiffies, base->clk))
1710                         return;
1711         }
1712         raise_softirq(TIMER_SOFTIRQ);
1713 }
1714
1715 #ifdef __ARCH_WANT_SYS_ALARM
1716
1717 /*
1718  * For backwards compatibility?  This can be done in libc so Alpha
1719  * and all newer ports shouldn't need it.
1720  */
1721 SYSCALL_DEFINE1(alarm, unsigned int, seconds)
1722 {
1723         return alarm_setitimer(seconds);
1724 }
1725
1726 #endif
1727
1728 static void process_timeout(unsigned long __data)
1729 {
1730         wake_up_process((struct task_struct *)__data);
1731 }
1732
1733 /**
1734  * schedule_timeout - sleep until timeout
1735  * @timeout: timeout value in jiffies
1736  *
1737  * Make the current task sleep until @timeout jiffies have
1738  * elapsed. The routine will return immediately unless
1739  * the current task state has been set (see set_current_state()).
1740  *
1741  * You can set the task state as follows -
1742  *
1743  * %TASK_UNINTERRUPTIBLE - at least @timeout jiffies are guaranteed to
1744  * pass before the routine returns. The routine will return 0
1745  *
1746  * %TASK_INTERRUPTIBLE - the routine may return early if a signal is
1747  * delivered to the current task. In this case the remaining time
1748  * in jiffies will be returned, or 0 if the timer expired in time
1749  *
1750  * The current task state is guaranteed to be TASK_RUNNING when this
1751  * routine returns.
1752  *
1753  * Specifying a @timeout value of %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT will schedule
1754  * the CPU away without a bound on the timeout. In this case the return
1755  * value will be %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT.
1756  *
1757  * In all cases the return value is guaranteed to be non-negative.
1758  */
1759 signed long __sched schedule_timeout(signed long timeout)
1760 {
1761         struct timer_list timer;
1762         unsigned long expire;
1763
1764         switch (timeout)
1765         {
1766         case MAX_SCHEDULE_TIMEOUT:
1767                 /*
1768                  * These two special cases are useful to be comfortable
1769                  * in the caller. Nothing more. We could take
1770                  * MAX_SCHEDULE_TIMEOUT from one of the negative value
1771                  * but I' d like to return a valid offset (>=0) to allow
1772                  * the caller to do everything it want with the retval.
1773                  */
1774                 schedule();
1775                 goto out;
1776         default:
1777                 /*
1778                  * Another bit of PARANOID. Note that the retval will be
1779                  * 0 since no piece of kernel is supposed to do a check
1780                  * for a negative retval of schedule_timeout() (since it
1781                  * should never happens anyway). You just have the printk()
1782                  * that will tell you if something is gone wrong and where.
1783                  */
1784                 if (timeout < 0) {
1785                         printk(KERN_ERR "schedule_timeout: wrong timeout "
1786                                 "value %lx\n", timeout);
1787                         dump_stack();
1788                         current->state = TASK_RUNNING;
1789                         goto out;
1790                 }
1791         }
1792
1793         expire = timeout + jiffies;
1794
1795         setup_timer_on_stack(&timer, process_timeout, (unsigned long)current);
1796         __mod_timer(&timer, expire, false);
1797         schedule();
1798         del_singleshot_timer_sync(&timer);
1799
1800         /* Remove the timer from the object tracker */
1801         destroy_timer_on_stack(&timer);
1802
1803         timeout = expire - jiffies;
1804
1805  out:
1806         return timeout < 0 ? 0 : timeout;
1807 }
1808 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout);
1809
1810 /*
1811  * We can use __set_current_state() here because schedule_timeout() calls
1812  * schedule() unconditionally.
1813  */
1814 signed long __sched schedule_timeout_interruptible(signed long timeout)
1815 {
1816         __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1817         return schedule_timeout(timeout);
1818 }
1819 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_interruptible);
1820
1821 signed long __sched schedule_timeout_killable(signed long timeout)
1822 {
1823         __set_current_state(TASK_KILLABLE);
1824         return schedule_timeout(timeout);
1825 }
1826 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_killable);
1827
1828 signed long __sched schedule_timeout_uninterruptible(signed long timeout)
1829 {
1830         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1831         return schedule_timeout(timeout);
1832 }
1833 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_uninterruptible);
1834
1835 /*
1836  * Like schedule_timeout_uninterruptible(), except this task will not contribute
1837  * to load average.
1838  */
1839 signed long __sched schedule_timeout_idle(signed long timeout)
1840 {
1841         __set_current_state(TASK_IDLE);
1842         return schedule_timeout(timeout);
1843 }
1844 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_idle);
1845
1846 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1847 static void migrate_timer_list(struct timer_base *new_base, struct hlist_head *head)
1848 {
1849         struct timer_list *timer;
1850         int cpu = new_base->cpu;
1851
1852         while (!hlist_empty(head)) {
1853                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
1854                 detach_timer(timer, false);
1855                 timer->flags = (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu;
1856                 internal_add_timer(new_base, timer);
1857         }
1858 }
1859
1860 int timers_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1861 {
1862         struct timer_base *base;
1863         int b;
1864
1865         for (b = 0; b < NR_BASES; b++) {
1866                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[b], cpu);
1867                 base->clk = jiffies;
1868                 base->next_expiry = base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
1869                 base->is_idle = false;
1870                 base->must_forward_clk = true;
1871         }
1872         return 0;
1873 }
1874
1875 int timers_dead_cpu(unsigned int cpu)
1876 {
1877         struct timer_base *old_base;
1878         struct timer_base *new_base;
1879         int b, i;
1880
1881         BUG_ON(cpu_online(cpu));
1882
1883         for (b = 0; b < NR_BASES; b++) {
1884                 old_base = per_cpu_ptr(&timer_bases[b], cpu);
1885                 new_base = get_cpu_ptr(&timer_bases[b]);
1886                 /*
1887                  * The caller is globally serialized and nobody else
1888                  * takes two locks at once, deadlock is not possible.
1889                  */
1890                 spin_lock_irq(&new_base->lock);
1891                 spin_lock_nested(&old_base->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1892
1893                 /*
1894                  * The current CPUs base clock might be stale. Update it
1895                  * before moving the timers over.
1896                  */
1897                 forward_timer_base(new_base);
1898
1899                 BUG_ON(old_base->running_timer);
1900
1901                 for (i = 0; i < WHEEL_SIZE; i++)
1902                         migrate_timer_list(new_base, old_base->vectors + i);
1903
1904                 spin_unlock(&old_base->lock);
1905                 spin_unlock_irq(&new_base->lock);
1906                 put_cpu_ptr(&timer_bases);
1907         }
1908         return 0;
1909 }
1910
1911 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1912
1913 static void __init init_timer_cpu(int cpu)
1914 {
1915         struct timer_base *base;
1916         int i;
1917
1918         for (i = 0; i < NR_BASES; i++) {
1919                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[i], cpu);
1920                 base->cpu = cpu;
1921                 spin_lock_init(&base->lock);
1922                 base->clk = jiffies;
1923         }
1924 }
1925
1926 static void __init init_timer_cpus(void)
1927 {
1928         int cpu;
1929
1930         for_each_possible_cpu(cpu)
1931                 init_timer_cpu(cpu);
1932 }
1933
1934 void __init init_timers(void)
1935 {
1936         init_timer_cpus();
1937         init_timer_stats();
1938         open_softirq(TIMER_SOFTIRQ, run_timer_softirq);
1939 }
1940
1941 /**
1942  * msleep - sleep safely even with waitqueue interruptions
1943  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
1944  */
1945 void msleep(unsigned int msecs)
1946 {
1947         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
1948
1949         while (timeout)
1950                 timeout = schedule_timeout_uninterruptible(timeout);
1951 }
1952
1953 EXPORT_SYMBOL(msleep);
1954
1955 /**
1956  * msleep_interruptible - sleep waiting for signals
1957  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
1958  */
1959 unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs)
1960 {
1961         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
1962
1963         while (timeout && !signal_pending(current))
1964                 timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1965         return jiffies_to_msecs(timeout);
1966 }
1967
1968 EXPORT_SYMBOL(msleep_interruptible);
1969
1970 static void __sched do_usleep_range(unsigned long min, unsigned long max)
1971 {
1972         ktime_t kmin;
1973         u64 delta;
1974
1975         kmin = ktime_set(0, min * NSEC_PER_USEC);
1976         delta = (u64)(max - min) * NSEC_PER_USEC;
1977         schedule_hrtimeout_range(&kmin, delta, HRTIMER_MODE_REL);
1978 }
1979
1980 /**
1981  * usleep_range - Sleep for an approximate time
1982  * @min: Minimum time in usecs to sleep
1983  * @max: Maximum time in usecs to sleep
1984  *
1985  * In non-atomic context where the exact wakeup time is flexible, use
1986  * usleep_range() instead of udelay().  The sleep improves responsiveness
1987  * by avoiding the CPU-hogging busy-wait of udelay(), and the range reduces
1988  * power usage by allowing hrtimers to take advantage of an already-
1989  * scheduled interrupt instead of scheduling a new one just for this sleep.
1990  */
1991 void __sched usleep_range(unsigned long min, unsigned long max)
1992 {
1993         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1994         do_usleep_range(min, max);
1995 }
1996 EXPORT_SYMBOL(usleep_range);