Linux 6.9-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / time / timer.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Kernel internal timers
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
6  *
7  *  1997-01-28  Modified by Finn Arne Gangstad to make timers scale better.
8  *
9  *  1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
10  *              "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
11  *  1998-12-24  Fixed a xtime SMP race (we need the xtime_lock rw spinlock to
12  *              serialize accesses to xtime/lost_ticks).
13  *                              Copyright (C) 1998  Andrea Arcangeli
14  *  1999-03-10  Improved NTP compatibility by Ulrich Windl
15  *  2002-05-31  Move sys_sysinfo here and make its locking sane, Robert Love
16  *  2000-10-05  Implemented scalable SMP per-CPU timer handling.
17  *                              Copyright (C) 2000, 2001, 2002  Ingo Molnar
18  *              Designed by David S. Miller, Alexey Kuznetsov and Ingo Molnar
19  */
20
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/export.h>
23 #include <linux/interrupt.h>
24 #include <linux/percpu.h>
25 #include <linux/init.h>
26 #include <linux/mm.h>
27 #include <linux/swap.h>
28 #include <linux/pid_namespace.h>
29 #include <linux/notifier.h>
30 #include <linux/thread_info.h>
31 #include <linux/time.h>
32 #include <linux/jiffies.h>
33 #include <linux/posix-timers.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/syscalls.h>
36 #include <linux/delay.h>
37 #include <linux/tick.h>
38 #include <linux/kallsyms.h>
39 #include <linux/irq_work.h>
40 #include <linux/sched/signal.h>
41 #include <linux/sched/sysctl.h>
42 #include <linux/sched/nohz.h>
43 #include <linux/sched/debug.h>
44 #include <linux/slab.h>
45 #include <linux/compat.h>
46 #include <linux/random.h>
47 #include <linux/sysctl.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 #include "timer_migration.h"
57
58 #define CREATE_TRACE_POINTS
59 #include <trace/events/timer.h>
60
61 __visible u64 jiffies_64 __cacheline_aligned_in_smp = INITIAL_JIFFIES;
62
63 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
64
65 /*
66  * The timer wheel has LVL_DEPTH array levels. Each level provides an array of
67  * LVL_SIZE buckets. Each level is driven by its own clock and therefor each
68  * level has a different granularity.
69  *
70  * The level granularity is:            LVL_CLK_DIV ^ lvl
71  * The level clock frequency is:        HZ / (LVL_CLK_DIV ^ level)
72  *
73  * The array level of a newly armed timer depends on the relative expiry
74  * time. The farther the expiry time is away the higher the array level and
75  * therefor the granularity becomes.
76  *
77  * Contrary to the original timer wheel implementation, which aims for 'exact'
78  * expiry of the timers, this implementation removes the need for recascading
79  * the timers into the lower array levels. The previous 'classic' timer wheel
80  * implementation of the kernel already violated the 'exact' expiry by adding
81  * slack to the expiry time to provide batched expiration. The granularity
82  * levels provide implicit batching.
83  *
84  * This is an optimization of the original timer wheel implementation for the
85  * majority of the timer wheel use cases: timeouts. The vast majority of
86  * timeout timers (networking, disk I/O ...) are canceled before expiry. If
87  * the timeout expires it indicates that normal operation is disturbed, so it
88  * does not matter much whether the timeout comes with a slight delay.
89  *
90  * The only exception to this are networking timers with a small expiry
91  * time. They rely on the granularity. Those fit into the first wheel level,
92  * which has HZ granularity.
93  *
94  * We don't have cascading anymore. timers with a expiry time above the
95  * capacity of the last wheel level are force expired at the maximum timeout
96  * value of the last wheel level. From data sampling we know that the maximum
97  * value observed is 5 days (network connection tracking), so this should not
98  * be an issue.
99  *
100  * The currently chosen array constants values are a good compromise between
101  * array size and granularity.
102  *
103  * This results in the following granularity and range levels:
104  *
105  * HZ 1000 steps
106  * Level Offset  Granularity            Range
107  *  0      0         1 ms                0 ms -         63 ms
108  *  1     64         8 ms               64 ms -        511 ms
109  *  2    128        64 ms              512 ms -       4095 ms (512ms - ~4s)
110  *  3    192       512 ms             4096 ms -      32767 ms (~4s - ~32s)
111  *  4    256      4096 ms (~4s)      32768 ms -     262143 ms (~32s - ~4m)
112  *  5    320     32768 ms (~32s)    262144 ms -    2097151 ms (~4m - ~34m)
113  *  6    384    262144 ms (~4m)    2097152 ms -   16777215 ms (~34m - ~4h)
114  *  7    448   2097152 ms (~34m)  16777216 ms -  134217727 ms (~4h - ~1d)
115  *  8    512  16777216 ms (~4h)  134217728 ms - 1073741822 ms (~1d - ~12d)
116  *
117  * HZ  300
118  * Level Offset  Granularity            Range
119  *  0      0         3 ms                0 ms -        210 ms
120  *  1     64        26 ms              213 ms -       1703 ms (213ms - ~1s)
121  *  2    128       213 ms             1706 ms -      13650 ms (~1s - ~13s)
122  *  3    192      1706 ms (~1s)      13653 ms -     109223 ms (~13s - ~1m)
123  *  4    256     13653 ms (~13s)    109226 ms -     873810 ms (~1m - ~14m)
124  *  5    320    109226 ms (~1m)     873813 ms -    6990503 ms (~14m - ~1h)
125  *  6    384    873813 ms (~14m)   6990506 ms -   55924050 ms (~1h - ~15h)
126  *  7    448   6990506 ms (~1h)   55924053 ms -  447392423 ms (~15h - ~5d)
127  *  8    512  55924053 ms (~15h) 447392426 ms - 3579139406 ms (~5d - ~41d)
128  *
129  * HZ  250
130  * Level Offset  Granularity            Range
131  *  0      0         4 ms                0 ms -        255 ms
132  *  1     64        32 ms              256 ms -       2047 ms (256ms - ~2s)
133  *  2    128       256 ms             2048 ms -      16383 ms (~2s - ~16s)
134  *  3    192      2048 ms (~2s)      16384 ms -     131071 ms (~16s - ~2m)
135  *  4    256     16384 ms (~16s)    131072 ms -    1048575 ms (~2m - ~17m)
136  *  5    320    131072 ms (~2m)    1048576 ms -    8388607 ms (~17m - ~2h)
137  *  6    384   1048576 ms (~17m)   8388608 ms -   67108863 ms (~2h - ~18h)
138  *  7    448   8388608 ms (~2h)   67108864 ms -  536870911 ms (~18h - ~6d)
139  *  8    512  67108864 ms (~18h) 536870912 ms - 4294967288 ms (~6d - ~49d)
140  *
141  * HZ  100
142  * Level Offset  Granularity            Range
143  *  0      0         10 ms               0 ms -        630 ms
144  *  1     64         80 ms             640 ms -       5110 ms (640ms - ~5s)
145  *  2    128        640 ms            5120 ms -      40950 ms (~5s - ~40s)
146  *  3    192       5120 ms (~5s)     40960 ms -     327670 ms (~40s - ~5m)
147  *  4    256      40960 ms (~40s)   327680 ms -    2621430 ms (~5m - ~43m)
148  *  5    320     327680 ms (~5m)   2621440 ms -   20971510 ms (~43m - ~5h)
149  *  6    384    2621440 ms (~43m) 20971520 ms -  167772150 ms (~5h - ~1d)
150  *  7    448   20971520 ms (~5h) 167772160 ms - 1342177270 ms (~1d - ~15d)
151  */
152
153 /* Clock divisor for the next level */
154 #define LVL_CLK_SHIFT   3
155 #define LVL_CLK_DIV     (1UL << LVL_CLK_SHIFT)
156 #define LVL_CLK_MASK    (LVL_CLK_DIV - 1)
157 #define LVL_SHIFT(n)    ((n) * LVL_CLK_SHIFT)
158 #define LVL_GRAN(n)     (1UL << LVL_SHIFT(n))
159
160 /*
161  * The time start value for each level to select the bucket at enqueue
162  * time. We start from the last possible delta of the previous level
163  * so that we can later add an extra LVL_GRAN(n) to n (see calc_index()).
164  */
165 #define LVL_START(n)    ((LVL_SIZE - 1) << (((n) - 1) * LVL_CLK_SHIFT))
166
167 /* Size of each clock level */
168 #define LVL_BITS        6
169 #define LVL_SIZE        (1UL << LVL_BITS)
170 #define LVL_MASK        (LVL_SIZE - 1)
171 #define LVL_OFFS(n)     ((n) * LVL_SIZE)
172
173 /* Level depth */
174 #if HZ > 100
175 # define LVL_DEPTH      9
176 # else
177 # define LVL_DEPTH      8
178 #endif
179
180 /* The cutoff (max. capacity of the wheel) */
181 #define WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF    (LVL_START(LVL_DEPTH))
182 #define WHEEL_TIMEOUT_MAX       (WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF - LVL_GRAN(LVL_DEPTH - 1))
183
184 /*
185  * The resulting wheel size. If NOHZ is configured we allocate two
186  * wheels so we have a separate storage for the deferrable timers.
187  */
188 #define WHEEL_SIZE      (LVL_SIZE * LVL_DEPTH)
189
190 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
191 /*
192  * If multiple bases need to be locked, use the base ordering for lock
193  * nesting, i.e. lowest number first.
194  */
195 # define NR_BASES       3
196 # define BASE_LOCAL     0
197 # define BASE_GLOBAL    1
198 # define BASE_DEF       2
199 #else
200 # define NR_BASES       1
201 # define BASE_LOCAL     0
202 # define BASE_GLOBAL    0
203 # define BASE_DEF       0
204 #endif
205
206 /**
207  * struct timer_base - Per CPU timer base (number of base depends on config)
208  * @lock:               Lock protecting the timer_base
209  * @running_timer:      When expiring timers, the lock is dropped. To make
210  *                      sure not to race agains deleting/modifying a
211  *                      currently running timer, the pointer is set to the
212  *                      timer, which expires at the moment. If no timer is
213  *                      running, the pointer is NULL.
214  * @expiry_lock:        PREEMPT_RT only: Lock is taken in softirq around
215  *                      timer expiry callback execution and when trying to
216  *                      delete a running timer and it wasn't successful in
217  *                      the first glance. It prevents priority inversion
218  *                      when callback was preempted on a remote CPU and a
219  *                      caller tries to delete the running timer. It also
220  *                      prevents a life lock, when the task which tries to
221  *                      delete a timer preempted the softirq thread which
222  *                      is running the timer callback function.
223  * @timer_waiters:      PREEMPT_RT only: Tells, if there is a waiter
224  *                      waiting for the end of the timer callback function
225  *                      execution.
226  * @clk:                clock of the timer base; is updated before enqueue
227  *                      of a timer; during expiry, it is 1 offset ahead of
228  *                      jiffies to avoid endless requeuing to current
229  *                      jiffies
230  * @next_expiry:        expiry value of the first timer; it is updated when
231  *                      finding the next timer and during enqueue; the
232  *                      value is not valid, when next_expiry_recalc is set
233  * @cpu:                Number of CPU the timer base belongs to
234  * @next_expiry_recalc: States, whether a recalculation of next_expiry is
235  *                      required. Value is set true, when a timer was
236  *                      deleted.
237  * @is_idle:            Is set, when timer_base is idle. It is triggered by NOHZ
238  *                      code. This state is only used in standard
239  *                      base. Deferrable timers, which are enqueued remotely
240  *                      never wake up an idle CPU. So no matter of supporting it
241  *                      for this base.
242  * @timers_pending:     Is set, when a timer is pending in the base. It is only
243  *                      reliable when next_expiry_recalc is not set.
244  * @pending_map:        bitmap of the timer wheel; each bit reflects a
245  *                      bucket of the wheel. When a bit is set, at least a
246  *                      single timer is enqueued in the related bucket.
247  * @vectors:            Array of lists; Each array member reflects a bucket
248  *                      of the timer wheel. The list contains all timers
249  *                      which are enqueued into a specific bucket.
250  */
251 struct timer_base {
252         raw_spinlock_t          lock;
253         struct timer_list       *running_timer;
254 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT
255         spinlock_t              expiry_lock;
256         atomic_t                timer_waiters;
257 #endif
258         unsigned long           clk;
259         unsigned long           next_expiry;
260         unsigned int            cpu;
261         bool                    next_expiry_recalc;
262         bool                    is_idle;
263         bool                    timers_pending;
264         DECLARE_BITMAP(pending_map, WHEEL_SIZE);
265         struct hlist_head       vectors[WHEEL_SIZE];
266 } ____cacheline_aligned;
267
268 static DEFINE_PER_CPU(struct timer_base, timer_bases[NR_BASES]);
269
270 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
271
272 static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(timers_nohz_active);
273 static DEFINE_MUTEX(timer_keys_mutex);
274
275 static void timer_update_keys(struct work_struct *work);
276 static DECLARE_WORK(timer_update_work, timer_update_keys);
277
278 #ifdef CONFIG_SMP
279 static unsigned int sysctl_timer_migration = 1;
280
281 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(timers_migration_enabled);
282
283 static void timers_update_migration(void)
284 {
285         if (sysctl_timer_migration && tick_nohz_active)
286                 static_branch_enable(&timers_migration_enabled);
287         else
288                 static_branch_disable(&timers_migration_enabled);
289 }
290
291 #ifdef CONFIG_SYSCTL
292 static int timer_migration_handler(struct ctl_table *table, int write,
293                             void *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
294 {
295         int ret;
296
297         mutex_lock(&timer_keys_mutex);
298         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
299         if (!ret && write)
300                 timers_update_migration();
301         mutex_unlock(&timer_keys_mutex);
302         return ret;
303 }
304
305 static struct ctl_table timer_sysctl[] = {
306         {
307                 .procname       = "timer_migration",
308                 .data           = &sysctl_timer_migration,
309                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
310                 .mode           = 0644,
311                 .proc_handler   = timer_migration_handler,
312                 .extra1         = SYSCTL_ZERO,
313                 .extra2         = SYSCTL_ONE,
314         },
315         {}
316 };
317
318 static int __init timer_sysctl_init(void)
319 {
320         register_sysctl("kernel", timer_sysctl);
321         return 0;
322 }
323 device_initcall(timer_sysctl_init);
324 #endif /* CONFIG_SYSCTL */
325 #else /* CONFIG_SMP */
326 static inline void timers_update_migration(void) { }
327 #endif /* !CONFIG_SMP */
328
329 static void timer_update_keys(struct work_struct *work)
330 {
331         mutex_lock(&timer_keys_mutex);
332         timers_update_migration();
333         static_branch_enable(&timers_nohz_active);
334         mutex_unlock(&timer_keys_mutex);
335 }
336
337 void timers_update_nohz(void)
338 {
339         schedule_work(&timer_update_work);
340 }
341
342 static inline bool is_timers_nohz_active(void)
343 {
344         return static_branch_unlikely(&timers_nohz_active);
345 }
346 #else
347 static inline bool is_timers_nohz_active(void) { return false; }
348 #endif /* NO_HZ_COMMON */
349
350 static unsigned long round_jiffies_common(unsigned long j, int cpu,
351                 bool force_up)
352 {
353         int rem;
354         unsigned long original = j;
355
356         /*
357          * We don't want all cpus firing their timers at once hitting the
358          * same lock or cachelines, so we skew each extra cpu with an extra
359          * 3 jiffies. This 3 jiffies came originally from the mm/ code which
360          * already did this.
361          * The skew is done by adding 3*cpunr, then round, then subtract this
362          * extra offset again.
363          */
364         j += cpu * 3;
365
366         rem = j % HZ;
367
368         /*
369          * If the target jiffie is just after a whole second (which can happen
370          * due to delays of the timer irq, long irq off times etc etc) then
371          * we should round down to the whole second, not up. Use 1/4th second
372          * as cutoff for this rounding as an extreme upper bound for this.
373          * But never round down if @force_up is set.
374          */
375         if (rem < HZ/4 && !force_up) /* round down */
376                 j = j - rem;
377         else /* round up */
378                 j = j - rem + HZ;
379
380         /* now that we have rounded, subtract the extra skew again */
381         j -= cpu * 3;
382
383         /*
384          * Make sure j is still in the future. Otherwise return the
385          * unmodified value.
386          */
387         return time_is_after_jiffies(j) ? j : original;
388 }
389
390 /**
391  * __round_jiffies - function to round jiffies to a full second
392  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
393  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
394  *
395  * __round_jiffies() rounds an absolute time in the future (in jiffies)
396  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
397  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
398  * they fire approximately every X seconds.
399  *
400  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
401  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
402  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
403  *
404  * The exact rounding is skewed for each processor to avoid all
405  * processors firing at the exact same time, which could lead
406  * to lock contention or spurious cache line bouncing.
407  *
408  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
409  */
410 unsigned long __round_jiffies(unsigned long j, int cpu)
411 {
412         return round_jiffies_common(j, cpu, false);
413 }
414 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies);
415
416 /**
417  * __round_jiffies_relative - function to round jiffies to a full second
418  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
419  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
420  *
421  * __round_jiffies_relative() rounds a time delta  in the future (in jiffies)
422  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
423  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
424  * they fire approximately every X seconds.
425  *
426  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
427  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
428  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
429  *
430  * The exact rounding is skewed for each processor to avoid all
431  * processors firing at the exact same time, which could lead
432  * to lock contention or spurious cache line bouncing.
433  *
434  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
435  */
436 unsigned long __round_jiffies_relative(unsigned long j, int cpu)
437 {
438         unsigned long j0 = jiffies;
439
440         /* Use j0 because jiffies might change while we run */
441         return round_jiffies_common(j + j0, cpu, false) - j0;
442 }
443 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_relative);
444
445 /**
446  * round_jiffies - function to round jiffies to a full second
447  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
448  *
449  * round_jiffies() rounds an absolute time in the future (in jiffies)
450  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
451  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
452  * they fire approximately every X seconds.
453  *
454  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
455  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
456  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
457  *
458  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
459  */
460 unsigned long round_jiffies(unsigned long j)
461 {
462         return round_jiffies_common(j, raw_smp_processor_id(), false);
463 }
464 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies);
465
466 /**
467  * round_jiffies_relative - function to round jiffies to a full second
468  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
469  *
470  * round_jiffies_relative() rounds a time delta  in the future (in jiffies)
471  * up or down to (approximately) full seconds. This is useful for timers
472  * for which the exact time they fire does not matter too much, as long as
473  * they fire approximately every X seconds.
474  *
475  * By rounding these timers to whole seconds, all such timers will fire
476  * at the same time, rather than at various times spread out. The goal
477  * of this is to have the CPU wake up less, which saves power.
478  *
479  * The return value is the rounded version of the @j parameter.
480  */
481 unsigned long round_jiffies_relative(unsigned long j)
482 {
483         return __round_jiffies_relative(j, raw_smp_processor_id());
484 }
485 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_relative);
486
487 /**
488  * __round_jiffies_up - function to round jiffies up to a full second
489  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
490  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
491  *
492  * This is the same as __round_jiffies() except that it will never
493  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
494  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
495  * early.
496  */
497 unsigned long __round_jiffies_up(unsigned long j, int cpu)
498 {
499         return round_jiffies_common(j, cpu, true);
500 }
501 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_up);
502
503 /**
504  * __round_jiffies_up_relative - function to round jiffies up to a full second
505  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
506  * @cpu: the processor number on which the timeout will happen
507  *
508  * This is the same as __round_jiffies_relative() except that it will never
509  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
510  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
511  * early.
512  */
513 unsigned long __round_jiffies_up_relative(unsigned long j, int cpu)
514 {
515         unsigned long j0 = jiffies;
516
517         /* Use j0 because jiffies might change while we run */
518         return round_jiffies_common(j + j0, cpu, true) - j0;
519 }
520 EXPORT_SYMBOL_GPL(__round_jiffies_up_relative);
521
522 /**
523  * round_jiffies_up - function to round jiffies up to a full second
524  * @j: the time in (absolute) jiffies that should be rounded
525  *
526  * This is the same as round_jiffies() except that it will never
527  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
528  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
529  * early.
530  */
531 unsigned long round_jiffies_up(unsigned long j)
532 {
533         return round_jiffies_common(j, raw_smp_processor_id(), true);
534 }
535 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_up);
536
537 /**
538  * round_jiffies_up_relative - function to round jiffies up to a full second
539  * @j: the time in (relative) jiffies that should be rounded
540  *
541  * This is the same as round_jiffies_relative() except that it will never
542  * round down.  This is useful for timeouts for which the exact time
543  * of firing does not matter too much, as long as they don't fire too
544  * early.
545  */
546 unsigned long round_jiffies_up_relative(unsigned long j)
547 {
548         return __round_jiffies_up_relative(j, raw_smp_processor_id());
549 }
550 EXPORT_SYMBOL_GPL(round_jiffies_up_relative);
551
552
553 static inline unsigned int timer_get_idx(struct timer_list *timer)
554 {
555         return (timer->flags & TIMER_ARRAYMASK) >> TIMER_ARRAYSHIFT;
556 }
557
558 static inline void timer_set_idx(struct timer_list *timer, unsigned int idx)
559 {
560         timer->flags = (timer->flags & ~TIMER_ARRAYMASK) |
561                         idx << TIMER_ARRAYSHIFT;
562 }
563
564 /*
565  * Helper function to calculate the array index for a given expiry
566  * time.
567  */
568 static inline unsigned calc_index(unsigned long expires, unsigned lvl,
569                                   unsigned long *bucket_expiry)
570 {
571
572         /*
573          * The timer wheel has to guarantee that a timer does not fire
574          * early. Early expiry can happen due to:
575          * - Timer is armed at the edge of a tick
576          * - Truncation of the expiry time in the outer wheel levels
577          *
578          * Round up with level granularity to prevent this.
579          */
580         expires = (expires >> LVL_SHIFT(lvl)) + 1;
581         *bucket_expiry = expires << LVL_SHIFT(lvl);
582         return LVL_OFFS(lvl) + (expires & LVL_MASK);
583 }
584
585 static int calc_wheel_index(unsigned long expires, unsigned long clk,
586                             unsigned long *bucket_expiry)
587 {
588         unsigned long delta = expires - clk;
589         unsigned int idx;
590
591         if (delta < LVL_START(1)) {
592                 idx = calc_index(expires, 0, bucket_expiry);
593         } else if (delta < LVL_START(2)) {
594                 idx = calc_index(expires, 1, bucket_expiry);
595         } else if (delta < LVL_START(3)) {
596                 idx = calc_index(expires, 2, bucket_expiry);
597         } else if (delta < LVL_START(4)) {
598                 idx = calc_index(expires, 3, bucket_expiry);
599         } else if (delta < LVL_START(5)) {
600                 idx = calc_index(expires, 4, bucket_expiry);
601         } else if (delta < LVL_START(6)) {
602                 idx = calc_index(expires, 5, bucket_expiry);
603         } else if (delta < LVL_START(7)) {
604                 idx = calc_index(expires, 6, bucket_expiry);
605         } else if (LVL_DEPTH > 8 && delta < LVL_START(8)) {
606                 idx = calc_index(expires, 7, bucket_expiry);
607         } else if ((long) delta < 0) {
608                 idx = clk & LVL_MASK;
609                 *bucket_expiry = clk;
610         } else {
611                 /*
612                  * Force expire obscene large timeouts to expire at the
613                  * capacity limit of the wheel.
614                  */
615                 if (delta >= WHEEL_TIMEOUT_CUTOFF)
616                         expires = clk + WHEEL_TIMEOUT_MAX;
617
618                 idx = calc_index(expires, LVL_DEPTH - 1, bucket_expiry);
619         }
620         return idx;
621 }
622
623 static void
624 trigger_dyntick_cpu(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
625 {
626         /*
627          * Deferrable timers do not prevent the CPU from entering dynticks and
628          * are not taken into account on the idle/nohz_full path. An IPI when a
629          * new deferrable timer is enqueued will wake up the remote CPU but
630          * nothing will be done with the deferrable timer base. Therefore skip
631          * the remote IPI for deferrable timers completely.
632          */
633         if (!is_timers_nohz_active() || timer->flags & TIMER_DEFERRABLE)
634                 return;
635
636         /*
637          * We might have to IPI the remote CPU if the base is idle and the
638          * timer is pinned. If it is a non pinned timer, it is only queued
639          * on the remote CPU, when timer was running during queueing. Then
640          * everything is handled by remote CPU anyway. If the other CPU is
641          * on the way to idle then it can't set base->is_idle as we hold
642          * the base lock:
643          */
644         if (base->is_idle) {
645                 WARN_ON_ONCE(!(timer->flags & TIMER_PINNED ||
646                                tick_nohz_full_cpu(base->cpu)));
647                 wake_up_nohz_cpu(base->cpu);
648         }
649 }
650
651 /*
652  * Enqueue the timer into the hash bucket, mark it pending in
653  * the bitmap, store the index in the timer flags then wake up
654  * the target CPU if needed.
655  */
656 static void enqueue_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer,
657                           unsigned int idx, unsigned long bucket_expiry)
658 {
659
660         hlist_add_head(&timer->entry, base->vectors + idx);
661         __set_bit(idx, base->pending_map);
662         timer_set_idx(timer, idx);
663
664         trace_timer_start(timer, bucket_expiry);
665
666         /*
667          * Check whether this is the new first expiring timer. The
668          * effective expiry time of the timer is required here
669          * (bucket_expiry) instead of timer->expires.
670          */
671         if (time_before(bucket_expiry, base->next_expiry)) {
672                 /*
673                  * Set the next expiry time and kick the CPU so it
674                  * can reevaluate the wheel:
675                  */
676                 base->next_expiry = bucket_expiry;
677                 base->timers_pending = true;
678                 base->next_expiry_recalc = false;
679                 trigger_dyntick_cpu(base, timer);
680         }
681 }
682
683 static void internal_add_timer(struct timer_base *base, struct timer_list *timer)
684 {
685         unsigned long bucket_expiry;
686         unsigned int idx;
687
688         idx = calc_wheel_index(timer->expires, base->clk, &bucket_expiry);
689         enqueue_timer(base, timer, idx, bucket_expiry);
690 }
691
692 #ifdef CONFIG_DEBUG_OBJECTS_TIMERS
693
694 static const struct debug_obj_descr timer_debug_descr;
695
696 struct timer_hint {
697         void    (*function)(struct timer_list *t);
698         long    offset;
699 };
700
701 #define TIMER_HINT(fn, container, timr, hintfn)                 \
702         {                                                       \
703                 .function = fn,                                 \
704                 .offset   = offsetof(container, hintfn) -       \
705                             offsetof(container, timr)           \
706         }
707
708 static const struct timer_hint timer_hints[] = {
709         TIMER_HINT(delayed_work_timer_fn,
710                    struct delayed_work, timer, work.func),
711         TIMER_HINT(kthread_delayed_work_timer_fn,
712                    struct kthread_delayed_work, timer, work.func),
713 };
714
715 static void *timer_debug_hint(void *addr)
716 {
717         struct timer_list *timer = addr;
718         int i;
719
720         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(timer_hints); i++) {
721                 if (timer_hints[i].function == timer->function) {
722                         void (**fn)(void) = addr + timer_hints[i].offset;
723
724                         return *fn;
725                 }
726         }
727
728         return timer->function;
729 }
730
731 static bool timer_is_static_object(void *addr)
732 {
733         struct timer_list *timer = addr;
734
735         return (timer->entry.pprev == NULL &&
736                 timer->entry.next == TIMER_ENTRY_STATIC);
737 }
738
739 /*
740  * fixup_init is called when:
741  * - an active object is initialized
742  */
743 static bool timer_fixup_init(void *addr, enum debug_obj_state state)
744 {
745         struct timer_list *timer = addr;
746
747         switch (state) {
748         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
749                 del_timer_sync(timer);
750                 debug_object_init(timer, &timer_debug_descr);
751                 return true;
752         default:
753                 return false;
754         }
755 }
756
757 /* Stub timer callback for improperly used timers. */
758 static void stub_timer(struct timer_list *unused)
759 {
760         WARN_ON(1);
761 }
762
763 /*
764  * fixup_activate is called when:
765  * - an active object is activated
766  * - an unknown non-static object is activated
767  */
768 static bool timer_fixup_activate(void *addr, enum debug_obj_state state)
769 {
770         struct timer_list *timer = addr;
771
772         switch (state) {
773         case ODEBUG_STATE_NOTAVAILABLE:
774                 timer_setup(timer, stub_timer, 0);
775                 return true;
776
777         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
778                 WARN_ON(1);
779                 fallthrough;
780         default:
781                 return false;
782         }
783 }
784
785 /*
786  * fixup_free is called when:
787  * - an active object is freed
788  */
789 static bool timer_fixup_free(void *addr, enum debug_obj_state state)
790 {
791         struct timer_list *timer = addr;
792
793         switch (state) {
794         case ODEBUG_STATE_ACTIVE:
795                 del_timer_sync(timer);
796                 debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
797                 return true;
798         default:
799                 return false;
800         }
801 }
802
803 /*
804  * fixup_assert_init is called when:
805  * - an untracked/uninit-ed object is found
806  */
807 static bool timer_fixup_assert_init(void *addr, enum debug_obj_state state)
808 {
809         struct timer_list *timer = addr;
810
811         switch (state) {
812         case ODEBUG_STATE_NOTAVAILABLE:
813                 timer_setup(timer, stub_timer, 0);
814                 return true;
815         default:
816                 return false;
817         }
818 }
819
820 static const struct debug_obj_descr timer_debug_descr = {
821         .name                   = "timer_list",
822         .debug_hint             = timer_debug_hint,
823         .is_static_object       = timer_is_static_object,
824         .fixup_init             = timer_fixup_init,
825         .fixup_activate         = timer_fixup_activate,
826         .fixup_free             = timer_fixup_free,
827         .fixup_assert_init      = timer_fixup_assert_init,
828 };
829
830 static inline void debug_timer_init(struct timer_list *timer)
831 {
832         debug_object_init(timer, &timer_debug_descr);
833 }
834
835 static inline void debug_timer_activate(struct timer_list *timer)
836 {
837         debug_object_activate(timer, &timer_debug_descr);
838 }
839
840 static inline void debug_timer_deactivate(struct timer_list *timer)
841 {
842         debug_object_deactivate(timer, &timer_debug_descr);
843 }
844
845 static inline void debug_timer_assert_init(struct timer_list *timer)
846 {
847         debug_object_assert_init(timer, &timer_debug_descr);
848 }
849
850 static void do_init_timer(struct timer_list *timer,
851                           void (*func)(struct timer_list *),
852                           unsigned int flags,
853                           const char *name, struct lock_class_key *key);
854
855 void init_timer_on_stack_key(struct timer_list *timer,
856                              void (*func)(struct timer_list *),
857                              unsigned int flags,
858                              const char *name, struct lock_class_key *key)
859 {
860         debug_object_init_on_stack(timer, &timer_debug_descr);
861         do_init_timer(timer, func, flags, name, key);
862 }
863 EXPORT_SYMBOL_GPL(init_timer_on_stack_key);
864
865 void destroy_timer_on_stack(struct timer_list *timer)
866 {
867         debug_object_free(timer, &timer_debug_descr);
868 }
869 EXPORT_SYMBOL_GPL(destroy_timer_on_stack);
870
871 #else
872 static inline void debug_timer_init(struct timer_list *timer) { }
873 static inline void debug_timer_activate(struct timer_list *timer) { }
874 static inline void debug_timer_deactivate(struct timer_list *timer) { }
875 static inline void debug_timer_assert_init(struct timer_list *timer) { }
876 #endif
877
878 static inline void debug_init(struct timer_list *timer)
879 {
880         debug_timer_init(timer);
881         trace_timer_init(timer);
882 }
883
884 static inline void debug_deactivate(struct timer_list *timer)
885 {
886         debug_timer_deactivate(timer);
887         trace_timer_cancel(timer);
888 }
889
890 static inline void debug_assert_init(struct timer_list *timer)
891 {
892         debug_timer_assert_init(timer);
893 }
894
895 static void do_init_timer(struct timer_list *timer,
896                           void (*func)(struct timer_list *),
897                           unsigned int flags,
898                           const char *name, struct lock_class_key *key)
899 {
900         timer->entry.pprev = NULL;
901         timer->function = func;
902         if (WARN_ON_ONCE(flags & ~TIMER_INIT_FLAGS))
903                 flags &= TIMER_INIT_FLAGS;
904         timer->flags = flags | raw_smp_processor_id();
905         lockdep_init_map(&timer->lockdep_map, name, key, 0);
906 }
907
908 /**
909  * init_timer_key - initialize a timer
910  * @timer: the timer to be initialized
911  * @func: timer callback function
912  * @flags: timer flags
913  * @name: name of the timer
914  * @key: lockdep class key of the fake lock used for tracking timer
915  *       sync lock dependencies
916  *
917  * init_timer_key() must be done to a timer prior calling *any* of the
918  * other timer functions.
919  */
920 void init_timer_key(struct timer_list *timer,
921                     void (*func)(struct timer_list *), unsigned int flags,
922                     const char *name, struct lock_class_key *key)
923 {
924         debug_init(timer);
925         do_init_timer(timer, func, flags, name, key);
926 }
927 EXPORT_SYMBOL(init_timer_key);
928
929 static inline void detach_timer(struct timer_list *timer, bool clear_pending)
930 {
931         struct hlist_node *entry = &timer->entry;
932
933         debug_deactivate(timer);
934
935         __hlist_del(entry);
936         if (clear_pending)
937                 entry->pprev = NULL;
938         entry->next = LIST_POISON2;
939 }
940
941 static int detach_if_pending(struct timer_list *timer, struct timer_base *base,
942                              bool clear_pending)
943 {
944         unsigned idx = timer_get_idx(timer);
945
946         if (!timer_pending(timer))
947                 return 0;
948
949         if (hlist_is_singular_node(&timer->entry, base->vectors + idx)) {
950                 __clear_bit(idx, base->pending_map);
951                 base->next_expiry_recalc = true;
952         }
953
954         detach_timer(timer, clear_pending);
955         return 1;
956 }
957
958 static inline struct timer_base *get_timer_cpu_base(u32 tflags, u32 cpu)
959 {
960         int index = tflags & TIMER_PINNED ? BASE_LOCAL : BASE_GLOBAL;
961         struct timer_base *base;
962
963         base = per_cpu_ptr(&timer_bases[index], cpu);
964
965         /*
966          * If the timer is deferrable and NO_HZ_COMMON is set then we need
967          * to use the deferrable base.
968          */
969         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && (tflags & TIMER_DEFERRABLE))
970                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF], cpu);
971         return base;
972 }
973
974 static inline struct timer_base *get_timer_this_cpu_base(u32 tflags)
975 {
976         int index = tflags & TIMER_PINNED ? BASE_LOCAL : BASE_GLOBAL;
977         struct timer_base *base;
978
979         base = this_cpu_ptr(&timer_bases[index]);
980
981         /*
982          * If the timer is deferrable and NO_HZ_COMMON is set then we need
983          * to use the deferrable base.
984          */
985         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON) && (tflags & TIMER_DEFERRABLE))
986                 base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_DEF]);
987         return base;
988 }
989
990 static inline struct timer_base *get_timer_base(u32 tflags)
991 {
992         return get_timer_cpu_base(tflags, tflags & TIMER_CPUMASK);
993 }
994
995 static inline void __forward_timer_base(struct timer_base *base,
996                                         unsigned long basej)
997 {
998         /*
999          * Check whether we can forward the base. We can only do that when
1000          * @basej is past base->clk otherwise we might rewind base->clk.
1001          */
1002         if (time_before_eq(basej, base->clk))
1003                 return;
1004
1005         /*
1006          * If the next expiry value is > jiffies, then we fast forward to
1007          * jiffies otherwise we forward to the next expiry value.
1008          */
1009         if (time_after(base->next_expiry, basej)) {
1010                 base->clk = basej;
1011         } else {
1012                 if (WARN_ON_ONCE(time_before(base->next_expiry, base->clk)))
1013                         return;
1014                 base->clk = base->next_expiry;
1015         }
1016
1017 }
1018
1019 static inline void forward_timer_base(struct timer_base *base)
1020 {
1021         __forward_timer_base(base, READ_ONCE(jiffies));
1022 }
1023
1024 /*
1025  * We are using hashed locking: Holding per_cpu(timer_bases[x]).lock means
1026  * that all timers which are tied to this base are locked, and the base itself
1027  * is locked too.
1028  *
1029  * So __run_timers/migrate_timers can safely modify all timers which could
1030  * be found in the base->vectors array.
1031  *
1032  * When a timer is migrating then the TIMER_MIGRATING flag is set and we need
1033  * to wait until the migration is done.
1034  */
1035 static struct timer_base *lock_timer_base(struct timer_list *timer,
1036                                           unsigned long *flags)
1037         __acquires(timer->base->lock)
1038 {
1039         for (;;) {
1040                 struct timer_base *base;
1041                 u32 tf;
1042
1043                 /*
1044                  * We need to use READ_ONCE() here, otherwise the compiler
1045                  * might re-read @tf between the check for TIMER_MIGRATING
1046                  * and spin_lock().
1047                  */
1048                 tf = READ_ONCE(timer->flags);
1049
1050                 if (!(tf & TIMER_MIGRATING)) {
1051                         base = get_timer_base(tf);
1052                         raw_spin_lock_irqsave(&base->lock, *flags);
1053                         if (timer->flags == tf)
1054                                 return base;
1055                         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, *flags);
1056                 }
1057                 cpu_relax();
1058         }
1059 }
1060
1061 #define MOD_TIMER_PENDING_ONLY          0x01
1062 #define MOD_TIMER_REDUCE                0x02
1063 #define MOD_TIMER_NOTPENDING            0x04
1064
1065 static inline int
1066 __mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires, unsigned int options)
1067 {
1068         unsigned long clk = 0, flags, bucket_expiry;
1069         struct timer_base *base, *new_base;
1070         unsigned int idx = UINT_MAX;
1071         int ret = 0;
1072
1073         debug_assert_init(timer);
1074
1075         /*
1076          * This is a common optimization triggered by the networking code - if
1077          * the timer is re-modified to have the same timeout or ends up in the
1078          * same array bucket then just return:
1079          */
1080         if (!(options & MOD_TIMER_NOTPENDING) && timer_pending(timer)) {
1081                 /*
1082                  * The downside of this optimization is that it can result in
1083                  * larger granularity than you would get from adding a new
1084                  * timer with this expiry.
1085                  */
1086                 long diff = timer->expires - expires;
1087
1088                 if (!diff)
1089                         return 1;
1090                 if (options & MOD_TIMER_REDUCE && diff <= 0)
1091                         return 1;
1092
1093                 /*
1094                  * We lock timer base and calculate the bucket index right
1095                  * here. If the timer ends up in the same bucket, then we
1096                  * just update the expiry time and avoid the whole
1097                  * dequeue/enqueue dance.
1098                  */
1099                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
1100                 /*
1101                  * Has @timer been shutdown? This needs to be evaluated
1102                  * while holding base lock to prevent a race against the
1103                  * shutdown code.
1104                  */
1105                 if (!timer->function)
1106                         goto out_unlock;
1107
1108                 forward_timer_base(base);
1109
1110                 if (timer_pending(timer) && (options & MOD_TIMER_REDUCE) &&
1111                     time_before_eq(timer->expires, expires)) {
1112                         ret = 1;
1113                         goto out_unlock;
1114                 }
1115
1116                 clk = base->clk;
1117                 idx = calc_wheel_index(expires, clk, &bucket_expiry);
1118
1119                 /*
1120                  * Retrieve and compare the array index of the pending
1121                  * timer. If it matches set the expiry to the new value so a
1122                  * subsequent call will exit in the expires check above.
1123                  */
1124                 if (idx == timer_get_idx(timer)) {
1125                         if (!(options & MOD_TIMER_REDUCE))
1126                                 timer->expires = expires;
1127                         else if (time_after(timer->expires, expires))
1128                                 timer->expires = expires;
1129                         ret = 1;
1130                         goto out_unlock;
1131                 }
1132         } else {
1133                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
1134                 /*
1135                  * Has @timer been shutdown? This needs to be evaluated
1136                  * while holding base lock to prevent a race against the
1137                  * shutdown code.
1138                  */
1139                 if (!timer->function)
1140                         goto out_unlock;
1141
1142                 forward_timer_base(base);
1143         }
1144
1145         ret = detach_if_pending(timer, base, false);
1146         if (!ret && (options & MOD_TIMER_PENDING_ONLY))
1147                 goto out_unlock;
1148
1149         new_base = get_timer_this_cpu_base(timer->flags);
1150
1151         if (base != new_base) {
1152                 /*
1153                  * We are trying to schedule the timer on the new base.
1154                  * However we can't change timer's base while it is running,
1155                  * otherwise timer_delete_sync() can't detect that the timer's
1156                  * handler yet has not finished. This also guarantees that the
1157                  * timer is serialized wrt itself.
1158                  */
1159                 if (likely(base->running_timer != timer)) {
1160                         /* See the comment in lock_timer_base() */
1161                         timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
1162
1163                         raw_spin_unlock(&base->lock);
1164                         base = new_base;
1165                         raw_spin_lock(&base->lock);
1166                         WRITE_ONCE(timer->flags,
1167                                    (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | base->cpu);
1168                         forward_timer_base(base);
1169                 }
1170         }
1171
1172         debug_timer_activate(timer);
1173
1174         timer->expires = expires;
1175         /*
1176          * If 'idx' was calculated above and the base time did not advance
1177          * between calculating 'idx' and possibly switching the base, only
1178          * enqueue_timer() is required. Otherwise we need to (re)calculate
1179          * the wheel index via internal_add_timer().
1180          */
1181         if (idx != UINT_MAX && clk == base->clk)
1182                 enqueue_timer(base, timer, idx, bucket_expiry);
1183         else
1184                 internal_add_timer(base, timer);
1185
1186 out_unlock:
1187         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1188
1189         return ret;
1190 }
1191
1192 /**
1193  * mod_timer_pending - Modify a pending timer's timeout
1194  * @timer:      The pending timer to be modified
1195  * @expires:    New absolute timeout in jiffies
1196  *
1197  * mod_timer_pending() is the same for pending timers as mod_timer(), but
1198  * will not activate inactive timers.
1199  *
1200  * If @timer->function == NULL then the start operation is silently
1201  * discarded.
1202  *
1203  * Return:
1204  * * %0 - The timer was inactive and not modified or was in
1205  *        shutdown state and the operation was discarded
1206  * * %1 - The timer was active and requeued to expire at @expires
1207  */
1208 int mod_timer_pending(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1209 {
1210         return __mod_timer(timer, expires, MOD_TIMER_PENDING_ONLY);
1211 }
1212 EXPORT_SYMBOL(mod_timer_pending);
1213
1214 /**
1215  * mod_timer - Modify a timer's timeout
1216  * @timer:      The timer to be modified
1217  * @expires:    New absolute timeout in jiffies
1218  *
1219  * mod_timer(timer, expires) is equivalent to:
1220  *
1221  *     del_timer(timer); timer->expires = expires; add_timer(timer);
1222  *
1223  * mod_timer() is more efficient than the above open coded sequence. In
1224  * case that the timer is inactive, the del_timer() part is a NOP. The
1225  * timer is in any case activated with the new expiry time @expires.
1226  *
1227  * Note that if there are multiple unserialized concurrent users of the
1228  * same timer, then mod_timer() is the only safe way to modify the timeout,
1229  * since add_timer() cannot modify an already running timer.
1230  *
1231  * If @timer->function == NULL then the start operation is silently
1232  * discarded. In this case the return value is 0 and meaningless.
1233  *
1234  * Return:
1235  * * %0 - The timer was inactive and started or was in shutdown
1236  *        state and the operation was discarded
1237  * * %1 - The timer was active and requeued to expire at @expires or
1238  *        the timer was active and not modified because @expires did
1239  *        not change the effective expiry time
1240  */
1241 int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1242 {
1243         return __mod_timer(timer, expires, 0);
1244 }
1245 EXPORT_SYMBOL(mod_timer);
1246
1247 /**
1248  * timer_reduce - Modify a timer's timeout if it would reduce the timeout
1249  * @timer:      The timer to be modified
1250  * @expires:    New absolute timeout in jiffies
1251  *
1252  * timer_reduce() is very similar to mod_timer(), except that it will only
1253  * modify an enqueued timer if that would reduce the expiration time. If
1254  * @timer is not enqueued it starts the timer.
1255  *
1256  * If @timer->function == NULL then the start operation is silently
1257  * discarded.
1258  *
1259  * Return:
1260  * * %0 - The timer was inactive and started or was in shutdown
1261  *        state and the operation was discarded
1262  * * %1 - The timer was active and requeued to expire at @expires or
1263  *        the timer was active and not modified because @expires
1264  *        did not change the effective expiry time such that the
1265  *        timer would expire earlier than already scheduled
1266  */
1267 int timer_reduce(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
1268 {
1269         return __mod_timer(timer, expires, MOD_TIMER_REDUCE);
1270 }
1271 EXPORT_SYMBOL(timer_reduce);
1272
1273 /**
1274  * add_timer - Start a timer
1275  * @timer:      The timer to be started
1276  *
1277  * Start @timer to expire at @timer->expires in the future. @timer->expires
1278  * is the absolute expiry time measured in 'jiffies'. When the timer expires
1279  * timer->function(timer) will be invoked from soft interrupt context.
1280  *
1281  * The @timer->expires and @timer->function fields must be set prior
1282  * to calling this function.
1283  *
1284  * If @timer->function == NULL then the start operation is silently
1285  * discarded.
1286  *
1287  * If @timer->expires is already in the past @timer will be queued to
1288  * expire at the next timer tick.
1289  *
1290  * This can only operate on an inactive timer. Attempts to invoke this on
1291  * an active timer are rejected with a warning.
1292  */
1293 void add_timer(struct timer_list *timer)
1294 {
1295         if (WARN_ON_ONCE(timer_pending(timer)))
1296                 return;
1297         __mod_timer(timer, timer->expires, MOD_TIMER_NOTPENDING);
1298 }
1299 EXPORT_SYMBOL(add_timer);
1300
1301 /**
1302  * add_timer_local() - Start a timer on the local CPU
1303  * @timer:      The timer to be started
1304  *
1305  * Same as add_timer() except that the timer flag TIMER_PINNED is set.
1306  *
1307  * See add_timer() for further details.
1308  */
1309 void add_timer_local(struct timer_list *timer)
1310 {
1311         if (WARN_ON_ONCE(timer_pending(timer)))
1312                 return;
1313         timer->flags |= TIMER_PINNED;
1314         __mod_timer(timer, timer->expires, MOD_TIMER_NOTPENDING);
1315 }
1316 EXPORT_SYMBOL(add_timer_local);
1317
1318 /**
1319  * add_timer_global() - Start a timer without TIMER_PINNED flag set
1320  * @timer:      The timer to be started
1321  *
1322  * Same as add_timer() except that the timer flag TIMER_PINNED is unset.
1323  *
1324  * See add_timer() for further details.
1325  */
1326 void add_timer_global(struct timer_list *timer)
1327 {
1328         if (WARN_ON_ONCE(timer_pending(timer)))
1329                 return;
1330         timer->flags &= ~TIMER_PINNED;
1331         __mod_timer(timer, timer->expires, MOD_TIMER_NOTPENDING);
1332 }
1333 EXPORT_SYMBOL(add_timer_global);
1334
1335 /**
1336  * add_timer_on - Start a timer on a particular CPU
1337  * @timer:      The timer to be started
1338  * @cpu:        The CPU to start it on
1339  *
1340  * Same as add_timer() except that it starts the timer on the given CPU and
1341  * the TIMER_PINNED flag is set. When timer shouldn't be a pinned timer in
1342  * the next round, add_timer_global() should be used instead as it unsets
1343  * the TIMER_PINNED flag.
1344  *
1345  * See add_timer() for further details.
1346  */
1347 void add_timer_on(struct timer_list *timer, int cpu)
1348 {
1349         struct timer_base *new_base, *base;
1350         unsigned long flags;
1351
1352         debug_assert_init(timer);
1353
1354         if (WARN_ON_ONCE(timer_pending(timer)))
1355                 return;
1356
1357         /* Make sure timer flags have TIMER_PINNED flag set */
1358         timer->flags |= TIMER_PINNED;
1359
1360         new_base = get_timer_cpu_base(timer->flags, cpu);
1361
1362         /*
1363          * If @timer was on a different CPU, it should be migrated with the
1364          * old base locked to prevent other operations proceeding with the
1365          * wrong base locked.  See lock_timer_base().
1366          */
1367         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1368         /*
1369          * Has @timer been shutdown? This needs to be evaluated while
1370          * holding base lock to prevent a race against the shutdown code.
1371          */
1372         if (!timer->function)
1373                 goto out_unlock;
1374
1375         if (base != new_base) {
1376                 timer->flags |= TIMER_MIGRATING;
1377
1378                 raw_spin_unlock(&base->lock);
1379                 base = new_base;
1380                 raw_spin_lock(&base->lock);
1381                 WRITE_ONCE(timer->flags,
1382                            (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu);
1383         }
1384         forward_timer_base(base);
1385
1386         debug_timer_activate(timer);
1387         internal_add_timer(base, timer);
1388 out_unlock:
1389         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1390 }
1391 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_timer_on);
1392
1393 /**
1394  * __timer_delete - Internal function: Deactivate a timer
1395  * @timer:      The timer to be deactivated
1396  * @shutdown:   If true, this indicates that the timer is about to be
1397  *              shutdown permanently.
1398  *
1399  * If @shutdown is true then @timer->function is set to NULL under the
1400  * timer base lock which prevents further rearming of the time. In that
1401  * case any attempt to rearm @timer after this function returns will be
1402  * silently ignored.
1403  *
1404  * Return:
1405  * * %0 - The timer was not pending
1406  * * %1 - The timer was pending and deactivated
1407  */
1408 static int __timer_delete(struct timer_list *timer, bool shutdown)
1409 {
1410         struct timer_base *base;
1411         unsigned long flags;
1412         int ret = 0;
1413
1414         debug_assert_init(timer);
1415
1416         /*
1417          * If @shutdown is set then the lock has to be taken whether the
1418          * timer is pending or not to protect against a concurrent rearm
1419          * which might hit between the lockless pending check and the lock
1420          * aquisition. By taking the lock it is ensured that such a newly
1421          * enqueued timer is dequeued and cannot end up with
1422          * timer->function == NULL in the expiry code.
1423          *
1424          * If timer->function is currently executed, then this makes sure
1425          * that the callback cannot requeue the timer.
1426          */
1427         if (timer_pending(timer) || shutdown) {
1428                 base = lock_timer_base(timer, &flags);
1429                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1430                 if (shutdown)
1431                         timer->function = NULL;
1432                 raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1433         }
1434
1435         return ret;
1436 }
1437
1438 /**
1439  * timer_delete - Deactivate a timer
1440  * @timer:      The timer to be deactivated
1441  *
1442  * The function only deactivates a pending timer, but contrary to
1443  * timer_delete_sync() it does not take into account whether the timer's
1444  * callback function is concurrently executed on a different CPU or not.
1445  * It neither prevents rearming of the timer.  If @timer can be rearmed
1446  * concurrently then the return value of this function is meaningless.
1447  *
1448  * Return:
1449  * * %0 - The timer was not pending
1450  * * %1 - The timer was pending and deactivated
1451  */
1452 int timer_delete(struct timer_list *timer)
1453 {
1454         return __timer_delete(timer, false);
1455 }
1456 EXPORT_SYMBOL(timer_delete);
1457
1458 /**
1459  * timer_shutdown - Deactivate a timer and prevent rearming
1460  * @timer:      The timer to be deactivated
1461  *
1462  * The function does not wait for an eventually running timer callback on a
1463  * different CPU but it prevents rearming of the timer. Any attempt to arm
1464  * @timer after this function returns will be silently ignored.
1465  *
1466  * This function is useful for teardown code and should only be used when
1467  * timer_shutdown_sync() cannot be invoked due to locking or context constraints.
1468  *
1469  * Return:
1470  * * %0 - The timer was not pending
1471  * * %1 - The timer was pending
1472  */
1473 int timer_shutdown(struct timer_list *timer)
1474 {
1475         return __timer_delete(timer, true);
1476 }
1477 EXPORT_SYMBOL_GPL(timer_shutdown);
1478
1479 /**
1480  * __try_to_del_timer_sync - Internal function: Try to deactivate a timer
1481  * @timer:      Timer to deactivate
1482  * @shutdown:   If true, this indicates that the timer is about to be
1483  *              shutdown permanently.
1484  *
1485  * If @shutdown is true then @timer->function is set to NULL under the
1486  * timer base lock which prevents further rearming of the timer. Any
1487  * attempt to rearm @timer after this function returns will be silently
1488  * ignored.
1489  *
1490  * This function cannot guarantee that the timer cannot be rearmed
1491  * right after dropping the base lock if @shutdown is false. That
1492  * needs to be prevented by the calling code if necessary.
1493  *
1494  * Return:
1495  * * %0  - The timer was not pending
1496  * * %1  - The timer was pending and deactivated
1497  * * %-1 - The timer callback function is running on a different CPU
1498  */
1499 static int __try_to_del_timer_sync(struct timer_list *timer, bool shutdown)
1500 {
1501         struct timer_base *base;
1502         unsigned long flags;
1503         int ret = -1;
1504
1505         debug_assert_init(timer);
1506
1507         base = lock_timer_base(timer, &flags);
1508
1509         if (base->running_timer != timer)
1510                 ret = detach_if_pending(timer, base, true);
1511         if (shutdown)
1512                 timer->function = NULL;
1513
1514         raw_spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
1515
1516         return ret;
1517 }
1518
1519 /**
1520  * try_to_del_timer_sync - Try to deactivate a timer
1521  * @timer:      Timer to deactivate
1522  *
1523  * This function tries to deactivate a timer. On success the timer is not
1524  * queued and the timer callback function is not running on any CPU.
1525  *
1526  * This function does not guarantee that the timer cannot be rearmed right
1527  * after dropping the base lock. That needs to be prevented by the calling
1528  * code if necessary.
1529  *
1530  * Return:
1531  * * %0  - The timer was not pending
1532  * * %1  - The timer was pending and deactivated
1533  * * %-1 - The timer callback function is running on a different CPU
1534  */
1535 int try_to_del_timer_sync(struct timer_list *timer)
1536 {
1537         return __try_to_del_timer_sync(timer, false);
1538 }
1539 EXPORT_SYMBOL(try_to_del_timer_sync);
1540
1541 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT
1542 static __init void timer_base_init_expiry_lock(struct timer_base *base)
1543 {
1544         spin_lock_init(&base->expiry_lock);
1545 }
1546
1547 static inline void timer_base_lock_expiry(struct timer_base *base)
1548 {
1549         spin_lock(&base->expiry_lock);
1550 }
1551
1552 static inline void timer_base_unlock_expiry(struct timer_base *base)
1553 {
1554         spin_unlock(&base->expiry_lock);
1555 }
1556
1557 /*
1558  * The counterpart to del_timer_wait_running().
1559  *
1560  * If there is a waiter for base->expiry_lock, then it was waiting for the
1561  * timer callback to finish. Drop expiry_lock and reacquire it. That allows
1562  * the waiter to acquire the lock and make progress.
1563  */
1564 static void timer_sync_wait_running(struct timer_base *base)
1565 {
1566         if (atomic_read(&base->timer_waiters)) {
1567                 raw_spin_unlock_irq(&base->lock);
1568                 spin_unlock(&base->expiry_lock);
1569                 spin_lock(&base->expiry_lock);
1570                 raw_spin_lock_irq(&base->lock);
1571         }
1572 }
1573
1574 /*
1575  * This function is called on PREEMPT_RT kernels when the fast path
1576  * deletion of a timer failed because the timer callback function was
1577  * running.
1578  *
1579  * This prevents priority inversion, if the softirq thread on a remote CPU
1580  * got preempted, and it prevents a life lock when the task which tries to
1581  * delete a timer preempted the softirq thread running the timer callback
1582  * function.
1583  */
1584 static void del_timer_wait_running(struct timer_list *timer)
1585 {
1586         u32 tf;
1587
1588         tf = READ_ONCE(timer->flags);
1589         if (!(tf & (TIMER_MIGRATING | TIMER_IRQSAFE))) {
1590                 struct timer_base *base = get_timer_base(tf);
1591
1592                 /*
1593                  * Mark the base as contended and grab the expiry lock,
1594                  * which is held by the softirq across the timer
1595                  * callback. Drop the lock immediately so the softirq can
1596                  * expire the next timer. In theory the timer could already
1597                  * be running again, but that's more than unlikely and just
1598                  * causes another wait loop.
1599                  */
1600                 atomic_inc(&base->timer_waiters);
1601                 spin_lock_bh(&base->expiry_lock);
1602                 atomic_dec(&base->timer_waiters);
1603                 spin_unlock_bh(&base->expiry_lock);
1604         }
1605 }
1606 #else
1607 static inline void timer_base_init_expiry_lock(struct timer_base *base) { }
1608 static inline void timer_base_lock_expiry(struct timer_base *base) { }
1609 static inline void timer_base_unlock_expiry(struct timer_base *base) { }
1610 static inline void timer_sync_wait_running(struct timer_base *base) { }
1611 static inline void del_timer_wait_running(struct timer_list *timer) { }
1612 #endif
1613
1614 /**
1615  * __timer_delete_sync - Internal function: Deactivate a timer and wait
1616  *                       for the handler to finish.
1617  * @timer:      The timer to be deactivated
1618  * @shutdown:   If true, @timer->function will be set to NULL under the
1619  *              timer base lock which prevents rearming of @timer
1620  *
1621  * If @shutdown is not set the timer can be rearmed later. If the timer can
1622  * be rearmed concurrently, i.e. after dropping the base lock then the
1623  * return value is meaningless.
1624  *
1625  * If @shutdown is set then @timer->function is set to NULL under timer
1626  * base lock which prevents rearming of the timer. Any attempt to rearm
1627  * a shutdown timer is silently ignored.
1628  *
1629  * If the timer should be reused after shutdown it has to be initialized
1630  * again.
1631  *
1632  * Return:
1633  * * %0 - The timer was not pending
1634  * * %1 - The timer was pending and deactivated
1635  */
1636 static int __timer_delete_sync(struct timer_list *timer, bool shutdown)
1637 {
1638         int ret;
1639
1640 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1641         unsigned long flags;
1642
1643         /*
1644          * If lockdep gives a backtrace here, please reference
1645          * the synchronization rules above.
1646          */
1647         local_irq_save(flags);
1648         lock_map_acquire(&timer->lockdep_map);
1649         lock_map_release(&timer->lockdep_map);
1650         local_irq_restore(flags);
1651 #endif
1652         /*
1653          * don't use it in hardirq context, because it
1654          * could lead to deadlock.
1655          */
1656         WARN_ON(in_hardirq() && !(timer->flags & TIMER_IRQSAFE));
1657
1658         /*
1659          * Must be able to sleep on PREEMPT_RT because of the slowpath in
1660          * del_timer_wait_running().
1661          */
1662         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT) && !(timer->flags & TIMER_IRQSAFE))
1663                 lockdep_assert_preemption_enabled();
1664
1665         do {
1666                 ret = __try_to_del_timer_sync(timer, shutdown);
1667
1668                 if (unlikely(ret < 0)) {
1669                         del_timer_wait_running(timer);
1670                         cpu_relax();
1671                 }
1672         } while (ret < 0);
1673
1674         return ret;
1675 }
1676
1677 /**
1678  * timer_delete_sync - Deactivate a timer and wait for the handler to finish.
1679  * @timer:      The timer to be deactivated
1680  *
1681  * Synchronization rules: Callers must prevent restarting of the timer,
1682  * otherwise this function is meaningless. It must not be called from
1683  * interrupt contexts unless the timer is an irqsafe one. The caller must
1684  * not hold locks which would prevent completion of the timer's callback
1685  * function. The timer's handler must not call add_timer_on(). Upon exit
1686  * the timer is not queued and the handler is not running on any CPU.
1687  *
1688  * For !irqsafe timers, the caller must not hold locks that are held in
1689  * interrupt context. Even if the lock has nothing to do with the timer in
1690  * question.  Here's why::
1691  *
1692  *    CPU0                             CPU1
1693  *    ----                             ----
1694  *                                     <SOFTIRQ>
1695  *                                       call_timer_fn();
1696  *                                       base->running_timer = mytimer;
1697  *    spin_lock_irq(somelock);
1698  *                                     <IRQ>
1699  *                                        spin_lock(somelock);
1700  *    timer_delete_sync(mytimer);
1701  *    while (base->running_timer == mytimer);
1702  *
1703  * Now timer_delete_sync() will never return and never release somelock.
1704  * The interrupt on the other CPU is waiting to grab somelock but it has
1705  * interrupted the softirq that CPU0 is waiting to finish.
1706  *
1707  * This function cannot guarantee that the timer is not rearmed again by
1708  * some concurrent or preempting code, right after it dropped the base
1709  * lock. If there is the possibility of a concurrent rearm then the return
1710  * value of the function is meaningless.
1711  *
1712  * If such a guarantee is needed, e.g. for teardown situations then use
1713  * timer_shutdown_sync() instead.
1714  *
1715  * Return:
1716  * * %0 - The timer was not pending
1717  * * %1 - The timer was pending and deactivated
1718  */
1719 int timer_delete_sync(struct timer_list *timer)
1720 {
1721         return __timer_delete_sync(timer, false);
1722 }
1723 EXPORT_SYMBOL(timer_delete_sync);
1724
1725 /**
1726  * timer_shutdown_sync - Shutdown a timer and prevent rearming
1727  * @timer: The timer to be shutdown
1728  *
1729  * When the function returns it is guaranteed that:
1730  *   - @timer is not queued
1731  *   - The callback function of @timer is not running
1732  *   - @timer cannot be enqueued again. Any attempt to rearm
1733  *     @timer is silently ignored.
1734  *
1735  * See timer_delete_sync() for synchronization rules.
1736  *
1737  * This function is useful for final teardown of an infrastructure where
1738  * the timer is subject to a circular dependency problem.
1739  *
1740  * A common pattern for this is a timer and a workqueue where the timer can
1741  * schedule work and work can arm the timer. On shutdown the workqueue must
1742  * be destroyed and the timer must be prevented from rearming. Unless the
1743  * code has conditionals like 'if (mything->in_shutdown)' to prevent that
1744  * there is no way to get this correct with timer_delete_sync().
1745  *
1746  * timer_shutdown_sync() is solving the problem. The correct ordering of
1747  * calls in this case is:
1748  *
1749  *      timer_shutdown_sync(&mything->timer);
1750  *      workqueue_destroy(&mything->workqueue);
1751  *
1752  * After this 'mything' can be safely freed.
1753  *
1754  * This obviously implies that the timer is not required to be functional
1755  * for the rest of the shutdown operation.
1756  *
1757  * Return:
1758  * * %0 - The timer was not pending
1759  * * %1 - The timer was pending
1760  */
1761 int timer_shutdown_sync(struct timer_list *timer)
1762 {
1763         return __timer_delete_sync(timer, true);
1764 }
1765 EXPORT_SYMBOL_GPL(timer_shutdown_sync);
1766
1767 static void call_timer_fn(struct timer_list *timer,
1768                           void (*fn)(struct timer_list *),
1769                           unsigned long baseclk)
1770 {
1771         int count = preempt_count();
1772
1773 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1774         /*
1775          * It is permissible to free the timer from inside the
1776          * function that is called from it, this we need to take into
1777          * account for lockdep too. To avoid bogus "held lock freed"
1778          * warnings as well as problems when looking into
1779          * timer->lockdep_map, make a copy and use that here.
1780          */
1781         struct lockdep_map lockdep_map;
1782
1783         lockdep_copy_map(&lockdep_map, &timer->lockdep_map);
1784 #endif
1785         /*
1786          * Couple the lock chain with the lock chain at
1787          * timer_delete_sync() by acquiring the lock_map around the fn()
1788          * call here and in timer_delete_sync().
1789          */
1790         lock_map_acquire(&lockdep_map);
1791
1792         trace_timer_expire_entry(timer, baseclk);
1793         fn(timer);
1794         trace_timer_expire_exit(timer);
1795
1796         lock_map_release(&lockdep_map);
1797
1798         if (count != preempt_count()) {
1799                 WARN_ONCE(1, "timer: %pS preempt leak: %08x -> %08x\n",
1800                           fn, count, preempt_count());
1801                 /*
1802                  * Restore the preempt count. That gives us a decent
1803                  * chance to survive and extract information. If the
1804                  * callback kept a lock held, bad luck, but not worse
1805                  * than the BUG() we had.
1806                  */
1807                 preempt_count_set(count);
1808         }
1809 }
1810
1811 static void expire_timers(struct timer_base *base, struct hlist_head *head)
1812 {
1813         /*
1814          * This value is required only for tracing. base->clk was
1815          * incremented directly before expire_timers was called. But expiry
1816          * is related to the old base->clk value.
1817          */
1818         unsigned long baseclk = base->clk - 1;
1819
1820         while (!hlist_empty(head)) {
1821                 struct timer_list *timer;
1822                 void (*fn)(struct timer_list *);
1823
1824                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
1825
1826                 base->running_timer = timer;
1827                 detach_timer(timer, true);
1828
1829                 fn = timer->function;
1830
1831                 if (WARN_ON_ONCE(!fn)) {
1832                         /* Should never happen. Emphasis on should! */
1833                         base->running_timer = NULL;
1834                         continue;
1835                 }
1836
1837                 if (timer->flags & TIMER_IRQSAFE) {
1838                         raw_spin_unlock(&base->lock);
1839                         call_timer_fn(timer, fn, baseclk);
1840                         raw_spin_lock(&base->lock);
1841                         base->running_timer = NULL;
1842                 } else {
1843                         raw_spin_unlock_irq(&base->lock);
1844                         call_timer_fn(timer, fn, baseclk);
1845                         raw_spin_lock_irq(&base->lock);
1846                         base->running_timer = NULL;
1847                         timer_sync_wait_running(base);
1848                 }
1849         }
1850 }
1851
1852 static int collect_expired_timers(struct timer_base *base,
1853                                   struct hlist_head *heads)
1854 {
1855         unsigned long clk = base->clk = base->next_expiry;
1856         struct hlist_head *vec;
1857         int i, levels = 0;
1858         unsigned int idx;
1859
1860         for (i = 0; i < LVL_DEPTH; i++) {
1861                 idx = (clk & LVL_MASK) + i * LVL_SIZE;
1862
1863                 if (__test_and_clear_bit(idx, base->pending_map)) {
1864                         vec = base->vectors + idx;
1865                         hlist_move_list(vec, heads++);
1866                         levels++;
1867                 }
1868                 /* Is it time to look at the next level? */
1869                 if (clk & LVL_CLK_MASK)
1870                         break;
1871                 /* Shift clock for the next level granularity */
1872                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1873         }
1874         return levels;
1875 }
1876
1877 /*
1878  * Find the next pending bucket of a level. Search from level start (@offset)
1879  * + @clk upwards and if nothing there, search from start of the level
1880  * (@offset) up to @offset + clk.
1881  */
1882 static int next_pending_bucket(struct timer_base *base, unsigned offset,
1883                                unsigned clk)
1884 {
1885         unsigned pos, start = offset + clk;
1886         unsigned end = offset + LVL_SIZE;
1887
1888         pos = find_next_bit(base->pending_map, end, start);
1889         if (pos < end)
1890                 return pos - start;
1891
1892         pos = find_next_bit(base->pending_map, start, offset);
1893         return pos < start ? pos + LVL_SIZE - start : -1;
1894 }
1895
1896 /*
1897  * Search the first expiring timer in the various clock levels. Caller must
1898  * hold base->lock.
1899  *
1900  * Store next expiry time in base->next_expiry.
1901  */
1902 static void next_expiry_recalc(struct timer_base *base)
1903 {
1904         unsigned long clk, next, adj;
1905         unsigned lvl, offset = 0;
1906
1907         next = base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
1908         clk = base->clk;
1909         for (lvl = 0; lvl < LVL_DEPTH; lvl++, offset += LVL_SIZE) {
1910                 int pos = next_pending_bucket(base, offset, clk & LVL_MASK);
1911                 unsigned long lvl_clk = clk & LVL_CLK_MASK;
1912
1913                 if (pos >= 0) {
1914                         unsigned long tmp = clk + (unsigned long) pos;
1915
1916                         tmp <<= LVL_SHIFT(lvl);
1917                         if (time_before(tmp, next))
1918                                 next = tmp;
1919
1920                         /*
1921                          * If the next expiration happens before we reach
1922                          * the next level, no need to check further.
1923                          */
1924                         if (pos <= ((LVL_CLK_DIV - lvl_clk) & LVL_CLK_MASK))
1925                                 break;
1926                 }
1927                 /*
1928                  * Clock for the next level. If the current level clock lower
1929                  * bits are zero, we look at the next level as is. If not we
1930                  * need to advance it by one because that's going to be the
1931                  * next expiring bucket in that level. base->clk is the next
1932                  * expiring jiffie. So in case of:
1933                  *
1934                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1935                  *  0    0    0    0    0    0
1936                  *
1937                  * we have to look at all levels @index 0. With
1938                  *
1939                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1940                  *  0    0    0    0    0    2
1941                  *
1942                  * LVL0 has the next expiring bucket @index 2. The upper
1943                  * levels have the next expiring bucket @index 1.
1944                  *
1945                  * In case that the propagation wraps the next level the same
1946                  * rules apply:
1947                  *
1948                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1 LVL0
1949                  *  0    0    0    0    F    2
1950                  *
1951                  * So after looking at LVL0 we get:
1952                  *
1953                  * LVL5 LVL4 LVL3 LVL2 LVL1
1954                  *  0    0    0    1    0
1955                  *
1956                  * So no propagation from LVL1 to LVL2 because that happened
1957                  * with the add already, but then we need to propagate further
1958                  * from LVL2 to LVL3.
1959                  *
1960                  * So the simple check whether the lower bits of the current
1961                  * level are 0 or not is sufficient for all cases.
1962                  */
1963                 adj = lvl_clk ? 1 : 0;
1964                 clk >>= LVL_CLK_SHIFT;
1965                 clk += adj;
1966         }
1967
1968         base->next_expiry = next;
1969         base->next_expiry_recalc = false;
1970         base->timers_pending = !(next == base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA);
1971 }
1972
1973 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1974 /*
1975  * Check, if the next hrtimer event is before the next timer wheel
1976  * event:
1977  */
1978 static u64 cmp_next_hrtimer_event(u64 basem, u64 expires)
1979 {
1980         u64 nextevt = hrtimer_get_next_event();
1981
1982         /*
1983          * If high resolution timers are enabled
1984          * hrtimer_get_next_event() returns KTIME_MAX.
1985          */
1986         if (expires <= nextevt)
1987                 return expires;
1988
1989         /*
1990          * If the next timer is already expired, return the tick base
1991          * time so the tick is fired immediately.
1992          */
1993         if (nextevt <= basem)
1994                 return basem;
1995
1996         /*
1997          * Round up to the next jiffie. High resolution timers are
1998          * off, so the hrtimers are expired in the tick and we need to
1999          * make sure that this tick really expires the timer to avoid
2000          * a ping pong of the nohz stop code.
2001          *
2002          * Use DIV_ROUND_UP_ULL to prevent gcc calling __divdi3
2003          */
2004         return DIV_ROUND_UP_ULL(nextevt, TICK_NSEC) * TICK_NSEC;
2005 }
2006
2007 static unsigned long next_timer_interrupt(struct timer_base *base,
2008                                           unsigned long basej)
2009 {
2010         if (base->next_expiry_recalc)
2011                 next_expiry_recalc(base);
2012
2013         /*
2014          * Move next_expiry for the empty base into the future to prevent an
2015          * unnecessary raise of the timer softirq when the next_expiry value
2016          * will be reached even if there is no timer pending.
2017          *
2018          * This update is also required to make timer_base::next_expiry values
2019          * easy comparable to find out which base holds the first pending timer.
2020          */
2021         if (!base->timers_pending)
2022                 base->next_expiry = basej + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
2023
2024         return base->next_expiry;
2025 }
2026
2027 static unsigned long fetch_next_timer_interrupt(unsigned long basej, u64 basem,
2028                                                 struct timer_base *base_local,
2029                                                 struct timer_base *base_global,
2030                                                 struct timer_events *tevt)
2031 {
2032         unsigned long nextevt, nextevt_local, nextevt_global;
2033         bool local_first;
2034
2035         nextevt_local = next_timer_interrupt(base_local, basej);
2036         nextevt_global = next_timer_interrupt(base_global, basej);
2037
2038         local_first = time_before_eq(nextevt_local, nextevt_global);
2039
2040         nextevt = local_first ? nextevt_local : nextevt_global;
2041
2042         /*
2043          * If the @nextevt is at max. one tick away, use @nextevt and store
2044          * it in the local expiry value. The next global event is irrelevant in
2045          * this case and can be left as KTIME_MAX.
2046          */
2047         if (time_before_eq(nextevt, basej + 1)) {
2048                 /* If we missed a tick already, force 0 delta */
2049                 if (time_before(nextevt, basej))
2050                         nextevt = basej;
2051                 tevt->local = basem + (u64)(nextevt - basej) * TICK_NSEC;
2052
2053                 /*
2054                  * This is required for the remote check only but it doesn't
2055                  * hurt, when it is done for both call sites:
2056                  *
2057                  * * The remote callers will only take care of the global timers
2058                  *   as local timers will be handled by CPU itself. When not
2059                  *   updating tevt->global with the already missed first global
2060                  *   timer, it is possible that it will be missed completely.
2061                  *
2062                  * * The local callers will ignore the tevt->global anyway, when
2063                  *   nextevt is max. one tick away.
2064                  */
2065                 if (!local_first)
2066                         tevt->global = tevt->local;
2067                 return nextevt;
2068         }
2069
2070         /*
2071          * Update tevt.* values:
2072          *
2073          * If the local queue expires first, then the global event can be
2074          * ignored. If the global queue is empty, nothing to do either.
2075          */
2076         if (!local_first && base_global->timers_pending)
2077                 tevt->global = basem + (u64)(nextevt_global - basej) * TICK_NSEC;
2078
2079         if (base_local->timers_pending)
2080                 tevt->local = basem + (u64)(nextevt_local - basej) * TICK_NSEC;
2081
2082         return nextevt;
2083 }
2084
2085 # ifdef CONFIG_SMP
2086 /**
2087  * fetch_next_timer_interrupt_remote() - Store next timers into @tevt
2088  * @basej:      base time jiffies
2089  * @basem:      base time clock monotonic
2090  * @tevt:       Pointer to the storage for the expiry values
2091  * @cpu:        Remote CPU
2092  *
2093  * Stores the next pending local and global timer expiry values in the
2094  * struct pointed to by @tevt. If a queue is empty the corresponding
2095  * field is set to KTIME_MAX. If local event expires before global
2096  * event, global event is set to KTIME_MAX as well.
2097  *
2098  * Caller needs to make sure timer base locks are held (use
2099  * timer_lock_remote_bases() for this purpose).
2100  */
2101 void fetch_next_timer_interrupt_remote(unsigned long basej, u64 basem,
2102                                        struct timer_events *tevt,
2103                                        unsigned int cpu)
2104 {
2105         struct timer_base *base_local, *base_global;
2106
2107         /* Preset local / global events */
2108         tevt->local = tevt->global = KTIME_MAX;
2109
2110         base_local = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_LOCAL], cpu);
2111         base_global = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_GLOBAL], cpu);
2112
2113         lockdep_assert_held(&base_local->lock);
2114         lockdep_assert_held(&base_global->lock);
2115
2116         fetch_next_timer_interrupt(basej, basem, base_local, base_global, tevt);
2117 }
2118
2119 /**
2120  * timer_unlock_remote_bases - unlock timer bases of cpu
2121  * @cpu:        Remote CPU
2122  *
2123  * Unlocks the remote timer bases.
2124  */
2125 void timer_unlock_remote_bases(unsigned int cpu)
2126         __releases(timer_bases[BASE_LOCAL]->lock)
2127         __releases(timer_bases[BASE_GLOBAL]->lock)
2128 {
2129         struct timer_base *base_local, *base_global;
2130
2131         base_local = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_LOCAL], cpu);
2132         base_global = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_GLOBAL], cpu);
2133
2134         raw_spin_unlock(&base_global->lock);
2135         raw_spin_unlock(&base_local->lock);
2136 }
2137
2138 /**
2139  * timer_lock_remote_bases - lock timer bases of cpu
2140  * @cpu:        Remote CPU
2141  *
2142  * Locks the remote timer bases.
2143  */
2144 void timer_lock_remote_bases(unsigned int cpu)
2145         __acquires(timer_bases[BASE_LOCAL]->lock)
2146         __acquires(timer_bases[BASE_GLOBAL]->lock)
2147 {
2148         struct timer_base *base_local, *base_global;
2149
2150         base_local = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_LOCAL], cpu);
2151         base_global = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_GLOBAL], cpu);
2152
2153         lockdep_assert_irqs_disabled();
2154
2155         raw_spin_lock(&base_local->lock);
2156         raw_spin_lock_nested(&base_global->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
2157 }
2158
2159 /**
2160  * timer_base_is_idle() - Return whether timer base is set idle
2161  *
2162  * Returns value of local timer base is_idle value.
2163  */
2164 bool timer_base_is_idle(void)
2165 {
2166         return __this_cpu_read(timer_bases[BASE_LOCAL].is_idle);
2167 }
2168
2169 static void __run_timer_base(struct timer_base *base);
2170
2171 /**
2172  * timer_expire_remote() - expire global timers of cpu
2173  * @cpu:        Remote CPU
2174  *
2175  * Expire timers of global base of remote CPU.
2176  */
2177 void timer_expire_remote(unsigned int cpu)
2178 {
2179         struct timer_base *base = per_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_GLOBAL], cpu);
2180
2181         __run_timer_base(base);
2182 }
2183
2184 static void timer_use_tmigr(unsigned long basej, u64 basem,
2185                             unsigned long *nextevt, bool *tick_stop_path,
2186                             bool timer_base_idle, struct timer_events *tevt)
2187 {
2188         u64 next_tmigr;
2189
2190         if (timer_base_idle)
2191                 next_tmigr = tmigr_cpu_new_timer(tevt->global);
2192         else if (tick_stop_path)
2193                 next_tmigr = tmigr_cpu_deactivate(tevt->global);
2194         else
2195                 next_tmigr = tmigr_quick_check(tevt->global);
2196
2197         /*
2198          * If the CPU is the last going idle in timer migration hierarchy, make
2199          * sure the CPU will wake up in time to handle remote timers.
2200          * next_tmigr == KTIME_MAX if other CPUs are still active.
2201          */
2202         if (next_tmigr < tevt->local) {
2203                 u64 tmp;
2204
2205                 /* If we missed a tick already, force 0 delta */
2206                 if (next_tmigr < basem)
2207                         next_tmigr = basem;
2208
2209                 tmp = div_u64(next_tmigr - basem, TICK_NSEC);
2210
2211                 *nextevt = basej + (unsigned long)tmp;
2212                 tevt->local = next_tmigr;
2213         }
2214 }
2215 # else
2216 static void timer_use_tmigr(unsigned long basej, u64 basem,
2217                             unsigned long *nextevt, bool *tick_stop_path,
2218                             bool timer_base_idle, struct timer_events *tevt)
2219 {
2220         /*
2221          * Make sure first event is written into tevt->local to not miss a
2222          * timer on !SMP systems.
2223          */
2224         tevt->local = min_t(u64, tevt->local, tevt->global);
2225 }
2226 # endif /* CONFIG_SMP */
2227
2228 static inline u64 __get_next_timer_interrupt(unsigned long basej, u64 basem,
2229                                              bool *idle)
2230 {
2231         struct timer_events tevt = { .local = KTIME_MAX, .global = KTIME_MAX };
2232         struct timer_base *base_local, *base_global;
2233         unsigned long nextevt;
2234         bool idle_is_possible;
2235
2236         /*
2237          * When the CPU is offline, the tick is cancelled and nothing is supposed
2238          * to try to stop it.
2239          */
2240         if (WARN_ON_ONCE(cpu_is_offline(smp_processor_id()))) {
2241                 if (idle)
2242                         *idle = true;
2243                 return tevt.local;
2244         }
2245
2246         base_local = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_LOCAL]);
2247         base_global = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_GLOBAL]);
2248
2249         raw_spin_lock(&base_local->lock);
2250         raw_spin_lock_nested(&base_global->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
2251
2252         nextevt = fetch_next_timer_interrupt(basej, basem, base_local,
2253                                              base_global, &tevt);
2254
2255         /*
2256          * If the next event is only one jiffie ahead there is no need to call
2257          * timer migration hierarchy related functions. The value for the next
2258          * global timer in @tevt struct equals then KTIME_MAX. This is also
2259          * true, when the timer base is idle.
2260          *
2261          * The proper timer migration hierarchy function depends on the callsite
2262          * and whether timer base is idle or not. @nextevt will be updated when
2263          * this CPU needs to handle the first timer migration hierarchy
2264          * event. See timer_use_tmigr() for detailed information.
2265          */
2266         idle_is_possible = time_after(nextevt, basej + 1);
2267         if (idle_is_possible)
2268                 timer_use_tmigr(basej, basem, &nextevt, idle,
2269                                 base_local->is_idle, &tevt);
2270
2271         /*
2272          * We have a fresh next event. Check whether we can forward the
2273          * base.
2274          */
2275         __forward_timer_base(base_local, basej);
2276         __forward_timer_base(base_global, basej);
2277
2278         /*
2279          * Set base->is_idle only when caller is timer_base_try_to_set_idle()
2280          */
2281         if (idle) {
2282                 /*
2283                  * Bases are idle if the next event is more than a tick
2284                  * away. Caution: @nextevt could have changed by enqueueing a
2285                  * global timer into timer migration hierarchy. Therefore a new
2286                  * check is required here.
2287                  *
2288                  * If the base is marked idle then any timer add operation must
2289                  * forward the base clk itself to keep granularity small. This
2290                  * idle logic is only maintained for the BASE_LOCAL and
2291                  * BASE_GLOBAL base, deferrable timers may still see large
2292                  * granularity skew (by design).
2293                  */
2294                 if (!base_local->is_idle && time_after(nextevt, basej + 1)) {
2295                         base_local->is_idle = true;
2296                         /*
2297                          * Global timers queued locally while running in a task
2298                          * in nohz_full mode need a self-IPI to kick reprogramming
2299                          * in IRQ tail.
2300                          */
2301                         if (tick_nohz_full_cpu(base_local->cpu))
2302                                 base_global->is_idle = true;
2303                         trace_timer_base_idle(true, base_local->cpu);
2304                 }
2305                 *idle = base_local->is_idle;
2306
2307                 /*
2308                  * When timer base is not set idle, undo the effect of
2309                  * tmigr_cpu_deactivate() to prevent inconsitent states - active
2310                  * timer base but inactive timer migration hierarchy.
2311                  *
2312                  * When timer base was already marked idle, nothing will be
2313                  * changed here.
2314                  */
2315                 if (!base_local->is_idle && idle_is_possible)
2316                         tmigr_cpu_activate();
2317         }
2318
2319         raw_spin_unlock(&base_global->lock);
2320         raw_spin_unlock(&base_local->lock);
2321
2322         return cmp_next_hrtimer_event(basem, tevt.local);
2323 }
2324
2325 /**
2326  * get_next_timer_interrupt() - return the time (clock mono) of the next timer
2327  * @basej:      base time jiffies
2328  * @basem:      base time clock monotonic
2329  *
2330  * Returns the tick aligned clock monotonic time of the next pending timer or
2331  * KTIME_MAX if no timer is pending. If timer of global base was queued into
2332  * timer migration hierarchy, first global timer is not taken into account. If
2333  * it was the last CPU of timer migration hierarchy going idle, first global
2334  * event is taken into account.
2335  */
2336 u64 get_next_timer_interrupt(unsigned long basej, u64 basem)
2337 {
2338         return __get_next_timer_interrupt(basej, basem, NULL);
2339 }
2340
2341 /**
2342  * timer_base_try_to_set_idle() - Try to set the idle state of the timer bases
2343  * @basej:      base time jiffies
2344  * @basem:      base time clock monotonic
2345  * @idle:       pointer to store the value of timer_base->is_idle on return;
2346  *              *idle contains the information whether tick was already stopped
2347  *
2348  * Returns the tick aligned clock monotonic time of the next pending timer or
2349  * KTIME_MAX if no timer is pending. When tick was already stopped KTIME_MAX is
2350  * returned as well.
2351  */
2352 u64 timer_base_try_to_set_idle(unsigned long basej, u64 basem, bool *idle)
2353 {
2354         if (*idle)
2355                 return KTIME_MAX;
2356
2357         return __get_next_timer_interrupt(basej, basem, idle);
2358 }
2359
2360 /**
2361  * timer_clear_idle - Clear the idle state of the timer base
2362  *
2363  * Called with interrupts disabled
2364  */
2365 void timer_clear_idle(void)
2366 {
2367         /*
2368          * We do this unlocked. The worst outcome is a remote pinned timer
2369          * enqueue sending a pointless IPI, but taking the lock would just
2370          * make the window for sending the IPI a few instructions smaller
2371          * for the cost of taking the lock in the exit from idle
2372          * path. Required for BASE_LOCAL only.
2373          */
2374         __this_cpu_write(timer_bases[BASE_LOCAL].is_idle, false);
2375         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
2376                 __this_cpu_write(timer_bases[BASE_GLOBAL].is_idle, false);
2377         trace_timer_base_idle(false, smp_processor_id());
2378
2379         /* Activate without holding the timer_base->lock */
2380         tmigr_cpu_activate();
2381 }
2382 #endif
2383
2384 /**
2385  * __run_timers - run all expired timers (if any) on this CPU.
2386  * @base: the timer vector to be processed.
2387  */
2388 static inline void __run_timers(struct timer_base *base)
2389 {
2390         struct hlist_head heads[LVL_DEPTH];
2391         int levels;
2392
2393         lockdep_assert_held(&base->lock);
2394
2395         if (base->running_timer)
2396                 return;
2397
2398         while (time_after_eq(jiffies, base->clk) &&
2399                time_after_eq(jiffies, base->next_expiry)) {
2400                 levels = collect_expired_timers(base, heads);
2401                 /*
2402                  * The two possible reasons for not finding any expired
2403                  * timer at this clk are that all matching timers have been
2404                  * dequeued or no timer has been queued since
2405                  * base::next_expiry was set to base::clk +
2406                  * NEXT_TIMER_MAX_DELTA.
2407                  */
2408                 WARN_ON_ONCE(!levels && !base->next_expiry_recalc
2409                              && base->timers_pending);
2410                 /*
2411                  * While executing timers, base->clk is set 1 offset ahead of
2412                  * jiffies to avoid endless requeuing to current jiffies.
2413                  */
2414                 base->clk++;
2415                 next_expiry_recalc(base);
2416
2417                 while (levels--)
2418                         expire_timers(base, heads + levels);
2419         }
2420 }
2421
2422 static void __run_timer_base(struct timer_base *base)
2423 {
2424         if (time_before(jiffies, base->next_expiry))
2425                 return;
2426
2427         timer_base_lock_expiry(base);
2428         raw_spin_lock_irq(&base->lock);
2429         __run_timers(base);
2430         raw_spin_unlock_irq(&base->lock);
2431         timer_base_unlock_expiry(base);
2432 }
2433
2434 static void run_timer_base(int index)
2435 {
2436         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[index]);
2437
2438         __run_timer_base(base);
2439 }
2440
2441 /*
2442  * This function runs timers and the timer-tq in bottom half context.
2443  */
2444 static __latent_entropy void run_timer_softirq(struct softirq_action *h)
2445 {
2446         run_timer_base(BASE_LOCAL);
2447         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_COMMON)) {
2448                 run_timer_base(BASE_GLOBAL);
2449                 run_timer_base(BASE_DEF);
2450
2451                 if (is_timers_nohz_active())
2452                         tmigr_handle_remote();
2453         }
2454 }
2455
2456 /*
2457  * Called by the local, per-CPU timer interrupt on SMP.
2458  */
2459 static void run_local_timers(void)
2460 {
2461         struct timer_base *base = this_cpu_ptr(&timer_bases[BASE_LOCAL]);
2462
2463         hrtimer_run_queues();
2464
2465         for (int i = 0; i < NR_BASES; i++, base++) {
2466                 /* Raise the softirq only if required. */
2467                 if (time_after_eq(jiffies, base->next_expiry) ||
2468                     (i == BASE_DEF && tmigr_requires_handle_remote())) {
2469                         raise_softirq(TIMER_SOFTIRQ);
2470                         return;
2471                 }
2472         }
2473 }
2474
2475 /*
2476  * Called from the timer interrupt handler to charge one tick to the current
2477  * process.  user_tick is 1 if the tick is user time, 0 for system.
2478  */
2479 void update_process_times(int user_tick)
2480 {
2481         struct task_struct *p = current;
2482
2483         /* Note: this timer irq context must be accounted for as well. */
2484         account_process_tick(p, user_tick);
2485         run_local_timers();
2486         rcu_sched_clock_irq(user_tick);
2487 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
2488         if (in_irq())
2489                 irq_work_tick();
2490 #endif
2491         scheduler_tick();
2492         if (IS_ENABLED(CONFIG_POSIX_TIMERS))
2493                 run_posix_cpu_timers();
2494 }
2495
2496 /*
2497  * Since schedule_timeout()'s timer is defined on the stack, it must store
2498  * the target task on the stack as well.
2499  */
2500 struct process_timer {
2501         struct timer_list timer;
2502         struct task_struct *task;
2503 };
2504
2505 static void process_timeout(struct timer_list *t)
2506 {
2507         struct process_timer *timeout = from_timer(timeout, t, timer);
2508
2509         wake_up_process(timeout->task);
2510 }
2511
2512 /**
2513  * schedule_timeout - sleep until timeout
2514  * @timeout: timeout value in jiffies
2515  *
2516  * Make the current task sleep until @timeout jiffies have elapsed.
2517  * The function behavior depends on the current task state
2518  * (see also set_current_state() description):
2519  *
2520  * %TASK_RUNNING - the scheduler is called, but the task does not sleep
2521  * at all. That happens because sched_submit_work() does nothing for
2522  * tasks in %TASK_RUNNING state.
2523  *
2524  * %TASK_UNINTERRUPTIBLE - at least @timeout jiffies are guaranteed to
2525  * pass before the routine returns unless the current task is explicitly
2526  * woken up, (e.g. by wake_up_process()).
2527  *
2528  * %TASK_INTERRUPTIBLE - the routine may return early if a signal is
2529  * delivered to the current task or the current task is explicitly woken
2530  * up.
2531  *
2532  * The current task state is guaranteed to be %TASK_RUNNING when this
2533  * routine returns.
2534  *
2535  * Specifying a @timeout value of %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT will schedule
2536  * the CPU away without a bound on the timeout. In this case the return
2537  * value will be %MAX_SCHEDULE_TIMEOUT.
2538  *
2539  * Returns 0 when the timer has expired otherwise the remaining time in
2540  * jiffies will be returned. In all cases the return value is guaranteed
2541  * to be non-negative.
2542  */
2543 signed long __sched schedule_timeout(signed long timeout)
2544 {
2545         struct process_timer timer;
2546         unsigned long expire;
2547
2548         switch (timeout)
2549         {
2550         case MAX_SCHEDULE_TIMEOUT:
2551                 /*
2552                  * These two special cases are useful to be comfortable
2553                  * in the caller. Nothing more. We could take
2554                  * MAX_SCHEDULE_TIMEOUT from one of the negative value
2555                  * but I' d like to return a valid offset (>=0) to allow
2556                  * the caller to do everything it want with the retval.
2557                  */
2558                 schedule();
2559                 goto out;
2560         default:
2561                 /*
2562                  * Another bit of PARANOID. Note that the retval will be
2563                  * 0 since no piece of kernel is supposed to do a check
2564                  * for a negative retval of schedule_timeout() (since it
2565                  * should never happens anyway). You just have the printk()
2566                  * that will tell you if something is gone wrong and where.
2567                  */
2568                 if (timeout < 0) {
2569                         printk(KERN_ERR "schedule_timeout: wrong timeout "
2570                                 "value %lx\n", timeout);
2571                         dump_stack();
2572                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
2573                         goto out;
2574                 }
2575         }
2576
2577         expire = timeout + jiffies;
2578
2579         timer.task = current;
2580         timer_setup_on_stack(&timer.timer, process_timeout, 0);
2581         __mod_timer(&timer.timer, expire, MOD_TIMER_NOTPENDING);
2582         schedule();
2583         del_timer_sync(&timer.timer);
2584
2585         /* Remove the timer from the object tracker */
2586         destroy_timer_on_stack(&timer.timer);
2587
2588         timeout = expire - jiffies;
2589
2590  out:
2591         return timeout < 0 ? 0 : timeout;
2592 }
2593 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout);
2594
2595 /*
2596  * We can use __set_current_state() here because schedule_timeout() calls
2597  * schedule() unconditionally.
2598  */
2599 signed long __sched schedule_timeout_interruptible(signed long timeout)
2600 {
2601         __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
2602         return schedule_timeout(timeout);
2603 }
2604 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_interruptible);
2605
2606 signed long __sched schedule_timeout_killable(signed long timeout)
2607 {
2608         __set_current_state(TASK_KILLABLE);
2609         return schedule_timeout(timeout);
2610 }
2611 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_killable);
2612
2613 signed long __sched schedule_timeout_uninterruptible(signed long timeout)
2614 {
2615         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
2616         return schedule_timeout(timeout);
2617 }
2618 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_uninterruptible);
2619
2620 /*
2621  * Like schedule_timeout_uninterruptible(), except this task will not contribute
2622  * to load average.
2623  */
2624 signed long __sched schedule_timeout_idle(signed long timeout)
2625 {
2626         __set_current_state(TASK_IDLE);
2627         return schedule_timeout(timeout);
2628 }
2629 EXPORT_SYMBOL(schedule_timeout_idle);
2630
2631 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2632 static void migrate_timer_list(struct timer_base *new_base, struct hlist_head *head)
2633 {
2634         struct timer_list *timer;
2635         int cpu = new_base->cpu;
2636
2637         while (!hlist_empty(head)) {
2638                 timer = hlist_entry(head->first, struct timer_list, entry);
2639                 detach_timer(timer, false);
2640                 timer->flags = (timer->flags & ~TIMER_BASEMASK) | cpu;
2641                 internal_add_timer(new_base, timer);
2642         }
2643 }
2644
2645 int timers_prepare_cpu(unsigned int cpu)
2646 {
2647         struct timer_base *base;
2648         int b;
2649
2650         for (b = 0; b < NR_BASES; b++) {
2651                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[b], cpu);
2652                 base->clk = jiffies;
2653                 base->next_expiry = base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
2654                 base->next_expiry_recalc = false;
2655                 base->timers_pending = false;
2656                 base->is_idle = false;
2657         }
2658         return 0;
2659 }
2660
2661 int timers_dead_cpu(unsigned int cpu)
2662 {
2663         struct timer_base *old_base;
2664         struct timer_base *new_base;
2665         int b, i;
2666
2667         for (b = 0; b < NR_BASES; b++) {
2668                 old_base = per_cpu_ptr(&timer_bases[b], cpu);
2669                 new_base = get_cpu_ptr(&timer_bases[b]);
2670                 /*
2671                  * The caller is globally serialized and nobody else
2672                  * takes two locks at once, deadlock is not possible.
2673                  */
2674                 raw_spin_lock_irq(&new_base->lock);
2675                 raw_spin_lock_nested(&old_base->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
2676
2677                 /*
2678                  * The current CPUs base clock might be stale. Update it
2679                  * before moving the timers over.
2680                  */
2681                 forward_timer_base(new_base);
2682
2683                 WARN_ON_ONCE(old_base->running_timer);
2684                 old_base->running_timer = NULL;
2685
2686                 for (i = 0; i < WHEEL_SIZE; i++)
2687                         migrate_timer_list(new_base, old_base->vectors + i);
2688
2689                 raw_spin_unlock(&old_base->lock);
2690                 raw_spin_unlock_irq(&new_base->lock);
2691                 put_cpu_ptr(&timer_bases);
2692         }
2693         return 0;
2694 }
2695
2696 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2697
2698 static void __init init_timer_cpu(int cpu)
2699 {
2700         struct timer_base *base;
2701         int i;
2702
2703         for (i = 0; i < NR_BASES; i++) {
2704                 base = per_cpu_ptr(&timer_bases[i], cpu);
2705                 base->cpu = cpu;
2706                 raw_spin_lock_init(&base->lock);
2707                 base->clk = jiffies;
2708                 base->next_expiry = base->clk + NEXT_TIMER_MAX_DELTA;
2709                 timer_base_init_expiry_lock(base);
2710         }
2711 }
2712
2713 static void __init init_timer_cpus(void)
2714 {
2715         int cpu;
2716
2717         for_each_possible_cpu(cpu)
2718                 init_timer_cpu(cpu);
2719 }
2720
2721 void __init init_timers(void)
2722 {
2723         init_timer_cpus();
2724         posix_cputimers_init_work();
2725         open_softirq(TIMER_SOFTIRQ, run_timer_softirq);
2726 }
2727
2728 /**
2729  * msleep - sleep safely even with waitqueue interruptions
2730  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
2731  */
2732 void msleep(unsigned int msecs)
2733 {
2734         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
2735
2736         while (timeout)
2737                 timeout = schedule_timeout_uninterruptible(timeout);
2738 }
2739
2740 EXPORT_SYMBOL(msleep);
2741
2742 /**
2743  * msleep_interruptible - sleep waiting for signals
2744  * @msecs: Time in milliseconds to sleep for
2745  */
2746 unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs)
2747 {
2748         unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
2749
2750         while (timeout && !signal_pending(current))
2751                 timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
2752         return jiffies_to_msecs(timeout);
2753 }
2754
2755 EXPORT_SYMBOL(msleep_interruptible);
2756
2757 /**
2758  * usleep_range_state - Sleep for an approximate time in a given state
2759  * @min:        Minimum time in usecs to sleep
2760  * @max:        Maximum time in usecs to sleep
2761  * @state:      State of the current task that will be while sleeping
2762  *
2763  * In non-atomic context where the exact wakeup time is flexible, use
2764  * usleep_range_state() instead of udelay().  The sleep improves responsiveness
2765  * by avoiding the CPU-hogging busy-wait of udelay(), and the range reduces
2766  * power usage by allowing hrtimers to take advantage of an already-
2767  * scheduled interrupt instead of scheduling a new one just for this sleep.
2768  */
2769 void __sched usleep_range_state(unsigned long min, unsigned long max,
2770                                 unsigned int state)
2771 {
2772         ktime_t exp = ktime_add_us(ktime_get(), min);
2773         u64 delta = (u64)(max - min) * NSEC_PER_USEC;
2774
2775         for (;;) {
2776                 __set_current_state(state);
2777                 /* Do not return before the requested sleep time has elapsed */
2778                 if (!schedule_hrtimeout_range(&exp, delta, HRTIMER_MODE_ABS))
2779                         break;
2780         }
2781 }
2782 EXPORT_SYMBOL(usleep_range_state);