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1 : : // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 2 : : /* 3 : : * hrtimers - High-resolution kernel timers 4 : : * 5 : : * Copyright(C) 2005, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de> 6 : : * Copyright(C) 2005, Red Hat, Inc., Ingo Molnar 7 : : * 8 : : * data type definitions, declarations, prototypes 9 : : * 10 : : * Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar 11 : : */ 12 : : #ifndef _LINUX_HRTIMER_H 13 : : #define _LINUX_HRTIMER_H 14 : : 15 : : #include <linux/hrtimer_defs.h> 16 : : #include <linux/rbtree.h> 17 : : #include <linux/init.h> 18 : : #include <linux/list.h> 19 : : #include <linux/percpu.h> 20 : : #include <linux/timer.h> 21 : : #include <linux/timerqueue.h> 22 : : 23 : : struct hrtimer_clock_base; 24 : : struct hrtimer_cpu_base; 25 : : 26 : : /* 27 : : * Mode arguments of xxx_hrtimer functions: 28 : : * 29 : : * HRTIMER_MODE_ABS - Time value is absolute 30 : : * HRTIMER_MODE_REL - Time value is relative to now 31 : : * HRTIMER_MODE_PINNED - Timer is bound to CPU (is only considered 32 : : * when starting the timer) 33 : : * HRTIMER_MODE_SOFT - Timer callback function will be executed in 34 : : * soft irq context 35 : : * HRTIMER_MODE_HARD - Timer callback function will be executed in 36 : : * hard irq context even on PREEMPT_RT. 37 : : */ 38 : : enum hrtimer_mode { 39 : : HRTIMER_MODE_ABS = 0x00, 40 : : HRTIMER_MODE_REL = 0x01, 41 : : HRTIMER_MODE_PINNED = 0x02, 42 : : HRTIMER_MODE_SOFT = 0x04, 43 : : HRTIMER_MODE_HARD = 0x08, 44 : : 45 : : HRTIMER_MODE_ABS_PINNED = HRTIMER_MODE_ABS | HRTIMER_MODE_PINNED, 46 : : HRTIMER_MODE_REL_PINNED = HRTIMER_MODE_REL | HRTIMER_MODE_PINNED, 47 : : 48 : : HRTIMER_MODE_ABS_SOFT = HRTIMER_MODE_ABS | HRTIMER_MODE_SOFT, 49 : : HRTIMER_MODE_REL_SOFT = HRTIMER_MODE_REL | HRTIMER_MODE_SOFT, 50 : : 51 : : HRTIMER_MODE_ABS_PINNED_SOFT = HRTIMER_MODE_ABS_PINNED | HRTIMER_MODE_SOFT, 52 : : HRTIMER_MODE_REL_PINNED_SOFT = HRTIMER_MODE_REL_PINNED | HRTIMER_MODE_SOFT, 53 : : 54 : : HRTIMER_MODE_ABS_HARD = HRTIMER_MODE_ABS | HRTIMER_MODE_HARD, 55 : : HRTIMER_MODE_REL_HARD = HRTIMER_MODE_REL | HRTIMER_MODE_HARD, 56 : : 57 : : HRTIMER_MODE_ABS_PINNED_HARD = HRTIMER_MODE_ABS_PINNED | HRTIMER_MODE_HARD, 58 : : HRTIMER_MODE_REL_PINNED_HARD = HRTIMER_MODE_REL_PINNED | HRTIMER_MODE_HARD, 59 : : }; 60 : : 61 : : /* 62 : : * Return values for the callback function 63 : : */ 64 : : enum hrtimer_restart { 65 : : HRTIMER_NORESTART, /* Timer is not restarted */ 66 : : HRTIMER_RESTART, /* Timer must be restarted */ 67 : : }; 68 : : 69 : : /* 70 : : * Values to track state of the timer 71 : : * 72 : : * Possible states: 73 : : * 74 : : * 0x00 inactive 75 : : * 0x01 enqueued into rbtree 76 : : * 77 : : * The callback state is not part of the timer->state because clearing it would 78 : : * mean touching the timer after the callback, this makes it impossible to free 79 : : * the timer from the callback function. 80 : : * 81 : : * Therefore we track the callback state in: 82 : : * 83 : : * timer->base->cpu_base->running == timer 84 : : * 85 : : * On SMP it is possible to have a "callback function running and enqueued" 86 : : * status. It happens for example when a posix timer expired and the callback 87 : : * queued a signal. Between dropping the lock which protects the posix timer 88 : : * and reacquiring the base lock of the hrtimer, another CPU can deliver the 89 : : * signal and rearm the timer. 90 : : * 91 : : * All state transitions are protected by cpu_base->lock. 92 : : */ 93 : : #define HRTIMER_STATE_INACTIVE 0x00 94 : : #define HRTIMER_STATE_ENQUEUED 0x01 95 : : 96 : : /** 97 : : * struct hrtimer - the basic hrtimer structure 98 : : * @node: timerqueue node, which also manages node.expires, 99 : : * the absolute expiry time in the hrtimers internal 100 : : * representation. The time is related to the clock on 101 : : * which the timer is based. Is setup by adding 102 : : * slack to the _softexpires value. For non range timers 103 : : * identical to _softexpires. 104 : : * @_softexpires: the absolute earliest expiry time of the hrtimer. 105 : : * The time which was given as expiry time when the timer 106 : : * was armed. 107 : : * @function: timer expiry callback function 108 : : * @base: pointer to the timer base (per cpu and per clock) 109 : : * @state: state information (See bit values above) 110 : : * @is_rel: Set if the timer was armed relative 111 : : * @is_soft: Set if hrtimer will be expired in soft interrupt context. 112 : : * @is_hard: Set if hrtimer will be expired in hard interrupt context 113 : : * even on RT. 114 : : * 115 : : * The hrtimer structure must be initialized by hrtimer_init() 116 : : */ 117 : : struct hrtimer { 118 : : struct timerqueue_node node; 119 : : ktime_t _softexpires; 120 : : enum hrtimer_restart (*function)(struct hrtimer *); 121 : : struct hrtimer_clock_base *base; 122 : : u8 state; 123 : : u8 is_rel; 124 : : u8 is_soft; 125 : : u8 is_hard; 126 : : }; 127 : : 128 : : /** 129 : : * struct hrtimer_sleeper - simple sleeper structure 130 : : * @timer: embedded timer structure 131 : : * @task: task to wake up 132 : : * 133 : : * task is set to NULL, when the timer expires. 134 : : */ 135 : : struct hrtimer_sleeper { 136 : : struct hrtimer timer; 137 : : struct task_struct *task; 138 : : }; 139 : : 140 : : #ifdef CONFIG_64BIT 141 : : # define __hrtimer_clock_base_align ____cacheline_aligned 142 : : #else 143 : : # define __hrtimer_clock_base_align 144 : : #endif 145 : : 146 : : /** 147 : : * struct hrtimer_clock_base - the timer base for a specific clock 148 : : * @cpu_base: per cpu clock base 149 : : * @index: clock type index for per_cpu support when moving a 150 : : * timer to a base on another cpu. 151 : : * @clockid: clock id for per_cpu support 152 : : * @seq: seqcount around __run_hrtimer 153 : : * @running: pointer to the currently running hrtimer 154 : : * @active: red black tree root node for the active timers 155 : : * @get_time: function to retrieve the current time of the clock 156 : : * @offset: offset of this clock to the monotonic base 157 : : */ 158 : : struct hrtimer_clock_base { 159 : : struct hrtimer_cpu_base *cpu_base; 160 : : unsigned int index; 161 : : clockid_t clockid; 162 : : seqcount_t seq; 163 : : struct hrtimer *running; 164 : : struct timerqueue_head active; 165 : : ktime_t (*get_time)(void); 166 : : ktime_t offset; 167 : : } __hrtimer_clock_base_align; 168 : : 169 : : enum hrtimer_base_type { 170 : : HRTIMER_BASE_MONOTONIC, 171 : : HRTIMER_BASE_REALTIME, 172 : : HRTIMER_BASE_BOOTTIME, 173 : : HRTIMER_BASE_TAI, 174 : : HRTIMER_BASE_MONOTONIC_SOFT, 175 : : HRTIMER_BASE_REALTIME_SOFT, 176 : : HRTIMER_BASE_BOOTTIME_SOFT, 177 : : HRTIMER_BASE_TAI_SOFT, 178 : : HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES, 179 : : }; 180 : : 181 : : /** 182 : : * struct hrtimer_cpu_base - the per cpu clock bases 183 : : * @lock: lock protecting the base and associated clock bases 184 : : * and timers 185 : : * @cpu: cpu number 186 : : * @active_bases: Bitfield to mark bases with active timers 187 : : * @clock_was_set_seq: Sequence counter of clock was set events 188 : : * @hres_active: State of high resolution mode 189 : : * @in_hrtirq: hrtimer_interrupt() is currently executing 190 : : * @hang_detected: The last hrtimer interrupt detected a hang 191 : : * @softirq_activated: displays, if the softirq is raised - update of softirq 192 : : * related settings is not required then. 193 : : * @nr_events: Total number of hrtimer interrupt events 194 : : * @nr_retries: Total number of hrtimer interrupt retries 195 : : * @nr_hangs: Total number of hrtimer interrupt hangs 196 : : * @max_hang_time: Maximum time spent in hrtimer_interrupt 197 : : * @softirq_expiry_lock: Lock which is taken while softirq based hrtimer are 198 : : * expired 199 : : * @timer_waiters: A hrtimer_cancel() invocation waits for the timer 200 : : * callback to finish. 201 : : * @expires_next: absolute time of the next event, is required for remote 202 : : * hrtimer enqueue; it is the total first expiry time (hard 203 : : * and soft hrtimer are taken into account) 204 : : * @next_timer: Pointer to the first expiring timer 205 : : * @softirq_expires_next: Time to check, if soft queues needs also to be expired 206 : : * @softirq_next_timer: Pointer to the first expiring softirq based timer 207 : : * @clock_base: array of clock bases for this cpu 208 : : * 209 : : * Note: next_timer is just an optimization for __remove_hrtimer(). 210 : : * Do not dereference the pointer because it is not reliable on 211 : : * cross cpu removals. 212 : : */ 213 : : struct hrtimer_cpu_base { 214 : : raw_spinlock_t lock; 215 : : unsigned int cpu; 216 : : unsigned int active_bases; 217 : : unsigned int clock_was_set_seq; 218 : : unsigned int hres_active : 1, 219 : : in_hrtirq : 1, 220 : : hang_detected : 1, 221 : : softirq_activated : 1; 222 : : #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS 223 : : unsigned int nr_events; 224 : : unsigned short nr_retries; 225 : : unsigned short nr_hangs; 226 : : unsigned int max_hang_time; 227 : : #endif 228 : : #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT 229 : : spinlock_t softirq_expiry_lock; 230 : : atomic_t timer_waiters; 231 : : #endif 232 : : ktime_t expires_next; 233 : : struct hrtimer *next_timer; 234 : : ktime_t softirq_expires_next; 235 : : struct hrtimer *softirq_next_timer; 236 : : struct hrtimer_clock_base clock_base[HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES]; 237 : : } ____cacheline_aligned; 238 : : 239 : : static inline void hrtimer_set_expires(struct hrtimer *timer, ktime_t time) 240 : : { 241 : 3 : timer->node.expires = time; 242 : 3 : timer->_softexpires = time; 243 : : } 244 : : 245 : : static inline void hrtimer_set_expires_range(struct hrtimer *timer, ktime_t time, ktime_t delta) 246 : : { 247 : : timer->_softexpires = time; 248 : : timer->node.expires = ktime_add_safe(time, delta); 249 : : } 250 : : 251 : : static inline void hrtimer_set_expires_range_ns(struct hrtimer *timer, ktime_t time, u64 delta) 252 : : { 253 : 3 : timer->_softexpires = time; 254 : 3 : timer->node.expires = ktime_add_safe(time, ns_to_ktime(delta)); 255 : : } 256 : : 257 : : static inline void hrtimer_set_expires_tv64(struct hrtimer *timer, s64 tv64) 258 : : { 259 : 0 : timer->node.expires = tv64; 260 : 0 : timer->_softexpires = tv64; 261 : : } 262 : : 263 : 3 : static inline void hrtimer_add_expires(struct hrtimer *timer, ktime_t time) 264 : : { 265 : 3 : timer->node.expires = ktime_add_safe(timer->node.expires, time); 266 : 3 : timer->_softexpires = ktime_add_safe(timer->_softexpires, time); 267 : 3 : } 268 : : 269 : : static inline void hrtimer_add_expires_ns(struct hrtimer *timer, u64 ns) 270 : : { 271 : 3 : timer->node.expires = ktime_add_ns(timer->node.expires, ns); 272 : 3 : timer->_softexpires = ktime_add_ns(timer->_softexpires, ns); 273 : : } 274 : : 275 : : static inline ktime_t hrtimer_get_expires(const struct hrtimer *timer) 276 : : { 277 : 3 : return timer->node.expires; 278 : : } 279 : : 280 : : static inline ktime_t hrtimer_get_softexpires(const struct hrtimer *timer) 281 : : { 282 : 3 : return timer->_softexpires; 283 : : } 284 : : 285 : : static inline s64 hrtimer_get_expires_tv64(const struct hrtimer *timer) 286 : : { 287 : 3 : return timer->node.expires; 288 : : } 289 : : static inline s64 hrtimer_get_softexpires_tv64(const struct hrtimer *timer) 290 : : { 291 : 3 : return timer->_softexpires; 292 : : } 293 : : 294 : : static inline s64 hrtimer_get_expires_ns(const struct hrtimer *timer) 295 : : { 296 : : return ktime_to_ns(timer->node.expires); 297 : : } 298 : : 299 : : static inline ktime_t hrtimer_expires_remaining(const struct hrtimer *timer) 300 : : { 301 : 3 : return ktime_sub(timer->node.expires, timer->base->get_time()); 302 : : } 303 : : 304 : : static inline ktime_t hrtimer_cb_get_time(struct hrtimer *timer) 305 : : { 306 : 0 : return timer->base->get_time(); 307 : : } 308 : : 309 : : static inline int hrtimer_is_hres_active(struct hrtimer *timer) 310 : : { 311 : 0 : return IS_ENABLED(CONFIG_HIGH_RES_TIMERS) ? 312 : 0 : timer->base->cpu_base->hres_active : 0; 313 : : } 314 : : 315 : : #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS 316 : : struct clock_event_device; 317 : : 318 : : extern void hrtimer_interrupt(struct clock_event_device *dev); 319 : : 320 : : extern void clock_was_set_delayed(void); 321 : : 322 : : extern unsigned int hrtimer_resolution; 323 : : 324 : : #else 325 : : 326 : : #define hrtimer_resolution (unsigned int)LOW_RES_NSEC 327 : : 328 : : static inline void clock_was_set_delayed(void) { } 329 : : 330 : : #endif 331 : : 332 : : static inline ktime_t 333 : : __hrtimer_expires_remaining_adjusted(const struct hrtimer *timer, ktime_t now) 334 : : { 335 : 3 : ktime_t rem = ktime_sub(timer->node.expires, now); 336 : : 337 : : /* 338 : : * Adjust relative timers for the extra we added in 339 : : * hrtimer_start_range_ns() to prevent short timeouts. 340 : : */ 341 : : if (IS_ENABLED(CONFIG_TIME_LOW_RES) && timer->is_rel) 342 : : rem -= hrtimer_resolution; 343 : : return rem; 344 : : } 345 : : 346 : : static inline ktime_t 347 : : hrtimer_expires_remaining_adjusted(const struct hrtimer *timer) 348 : : { 349 : 3 : return __hrtimer_expires_remaining_adjusted(timer, 350 : 3 : timer->base->get_time()); 351 : : } 352 : : 353 : : extern void clock_was_set(void); 354 : : #ifdef CONFIG_TIMERFD 355 : : extern void timerfd_clock_was_set(void); 356 : : #else 357 : : static inline void timerfd_clock_was_set(void) { } 358 : : #endif 359 : : extern void hrtimers_resume(void); 360 : : 361 : : DECLARE_PER_CPU(struct tick_device, tick_cpu_device); 362 : : 363 : : #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT 364 : : void hrtimer_cancel_wait_running(const struct hrtimer *timer); 365 : : #else 366 : : static inline void hrtimer_cancel_wait_running(struct hrtimer *timer) 367 : : { 368 : 3 : cpu_relax(); 369 : : } 370 : : #endif 371 : : 372 : : /* Exported timer functions: */ 373 : : 374 : : /* Initialize timers: */ 375 : : extern void hrtimer_init(struct hrtimer *timer, clockid_t which_clock, 376 : : enum hrtimer_mode mode); 377 : : extern void hrtimer_init_sleeper(struct hrtimer_sleeper *sl, clockid_t clock_id, 378 : : enum hrtimer_mode mode); 379 : : 380 : : #ifdef CONFIG_DEBUG_OBJECTS_TIMERS 381 : : extern void hrtimer_init_on_stack(struct hrtimer *timer, clockid_t which_clock, 382 : : enum hrtimer_mode mode); 383 : : extern void hrtimer_init_sleeper_on_stack(struct hrtimer_sleeper *sl, 384 : : clockid_t clock_id, 385 : : enum hrtimer_mode mode); 386 : : 387 : : extern void destroy_hrtimer_on_stack(struct hrtimer *timer); 388 : : #else 389 : : static inline void hrtimer_init_on_stack(struct hrtimer *timer, 390 : : clockid_t which_clock, 391 : : enum hrtimer_mode mode) 392 : : { 393 : 0 : hrtimer_init(timer, which_clock, mode); 394 : : } 395 : : 396 : : static inline void hrtimer_init_sleeper_on_stack(struct hrtimer_sleeper *sl, 397 : : clockid_t clock_id, 398 : : enum hrtimer_mode mode) 399 : : { 400 : 3 : hrtimer_init_sleeper(sl, clock_id, mode); 401 : : } 402 : : 403 : : static inline void destroy_hrtimer_on_stack(struct hrtimer *timer) { } 404 : : #endif 405 : : 406 : : /* Basic timer operations: */ 407 : : extern void hrtimer_start_range_ns(struct hrtimer *timer, ktime_t tim, 408 : : u64 range_ns, const enum hrtimer_mode mode); 409 : : 410 : : /** 411 : : * hrtimer_start - (re)start an hrtimer 412 : : * @timer: the timer to be added 413 : : * @tim: expiry time 414 : : * @mode: timer mode: absolute (HRTIMER_MODE_ABS) or 415 : : * relative (HRTIMER_MODE_REL), and pinned (HRTIMER_MODE_PINNED); 416 : : * softirq based mode is considered for debug purpose only! 417 : : */ 418 : : static inline void hrtimer_start(struct hrtimer *timer, ktime_t tim, 419 : : const enum hrtimer_mode mode) 420 : : { 421 : 3 : hrtimer_start_range_ns(timer, tim, 0, mode); 422 : : } 423 : : 424 : : extern int hrtimer_cancel(struct hrtimer *timer); 425 : : extern int hrtimer_try_to_cancel(struct hrtimer *timer); 426 : : 427 : 3 : static inline void hrtimer_start_expires(struct hrtimer *timer, 428 : : enum hrtimer_mode mode) 429 : : { 430 : : u64 delta; 431 : : ktime_t soft, hard; 432 : : soft = hrtimer_get_softexpires(timer); 433 : : hard = hrtimer_get_expires(timer); 434 : 3 : delta = ktime_to_ns(ktime_sub(hard, soft)); 435 : 3 : hrtimer_start_range_ns(timer, soft, delta, mode); 436 : 3 : } 437 : : 438 : : void hrtimer_sleeper_start_expires(struct hrtimer_sleeper *sl, 439 : : enum hrtimer_mode mode); 440 : : 441 : : static inline void hrtimer_restart(struct hrtimer *timer) 442 : : { 443 : 3 : hrtimer_start_expires(timer, HRTIMER_MODE_ABS); 444 : : } 445 : : 446 : : /* Query timers: */ 447 : : extern ktime_t __hrtimer_get_remaining(const struct hrtimer *timer, bool adjust); 448 : : 449 : : static inline ktime_t hrtimer_get_remaining(const struct hrtimer *timer) 450 : : { 451 : 0 : return __hrtimer_get_remaining(timer, false); 452 : : } 453 : : 454 : : extern u64 hrtimer_get_next_event(void); 455 : : extern u64 hrtimer_next_event_without(const struct hrtimer *exclude); 456 : : 457 : : extern bool hrtimer_active(const struct hrtimer *timer); 458 : : 459 : : /** 460 : : * hrtimer_is_queued = check, whether the timer is on one of the queues 461 : : * @timer: Timer to check 462 : : * 463 : : * Returns: True if the timer is queued, false otherwise 464 : : * 465 : : * The function can be used lockless, but it gives only a current snapshot. 466 : : */ 467 : : static inline bool hrtimer_is_queued(struct hrtimer *timer) 468 : : { 469 : : /* The READ_ONCE pairs with the update functions of timer->state */ 470 : 3 : return !!(READ_ONCE(timer->state) & HRTIMER_STATE_ENQUEUED); 471 : : } 472 : : 473 : : /* 474 : : * Helper function to check, whether the timer is running the callback 475 : : * function 476 : : */ 477 : : static inline int hrtimer_callback_running(struct hrtimer *timer) 478 : : { 479 : 3 : return timer->base->running == timer; 480 : : } 481 : : 482 : : /* Forward a hrtimer so it expires after now: */ 483 : : extern u64 484 : : hrtimer_forward(struct hrtimer *timer, ktime_t now, ktime_t interval); 485 : : 486 : : /** 487 : : * hrtimer_forward_now - forward the timer expiry so it expires after now 488 : : * @timer: hrtimer to forward 489 : : * @interval: the interval to forward 490 : : * 491 : : * Forward the timer expiry so it will expire after the current time 492 : : * of the hrtimer clock base. Returns the number of overruns. 493 : : * 494 : : * Can be safely called from the callback function of @timer. If 495 : : * called from other contexts @timer must neither be enqueued nor 496 : : * running the callback and the caller needs to take care of 497 : : * serialization. 498 : : * 499 : : * Note: This only updates the timer expiry value and does not requeue 500 : : * the timer. 501 : : */ 502 : 3 : static inline u64 hrtimer_forward_now(struct hrtimer *timer, 503 : : ktime_t interval) 504 : : { 505 : 3 : return hrtimer_forward(timer, timer->base->get_time(), interval); 506 : : } 507 : : 508 : : /* Precise sleep: */ 509 : : 510 : : extern int nanosleep_copyout(struct restart_block *, struct timespec64 *); 511 : : extern long hrtimer_nanosleep(const struct timespec64 *rqtp, 512 : : const enum hrtimer_mode mode, 513 : : const clockid_t clockid); 514 : : 515 : : extern int schedule_hrtimeout_range(ktime_t *expires, u64 delta, 516 : : const enum hrtimer_mode mode); 517 : : extern int schedule_hrtimeout_range_clock(ktime_t *expires, 518 : : u64 delta, 519 : : const enum hrtimer_mode mode, 520 : : clockid_t clock_id); 521 : : extern int schedule_hrtimeout(ktime_t *expires, const enum hrtimer_mode mode); 522 : : 523 : : /* Soft interrupt function to run the hrtimer queues: */ 524 : : extern void hrtimer_run_queues(void); 525 : : 526 : : /* Bootup initialization: */ 527 : : extern void __init hrtimers_init(void); 528 : : 529 : : /* Show pending timers: */ 530 : : extern void sysrq_timer_list_show(void); 531 : : 532 : : int hrtimers_prepare_cpu(unsigned int cpu); 533 : : #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU 534 : : int hrtimers_dead_cpu(unsigned int cpu); 535 : : #else 536 : : #define hrtimers_dead_cpu NULL 537 : : #endif 538 : : 539 : : #endif