sbin/fsck_hammer2: Add destroy.c to destroy ondisk inode/dirent
[dragonfly.git] / sys / kern / lwkt_thread.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2011 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  *
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  *
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 /*
36  * Each cpu in a system has its own self-contained light weight kernel
37  * thread scheduler, which means that generally speaking we only need
38  * to use a critical section to avoid problems.  Foreign thread 
39  * scheduling is queued via (async) IPIs.
40  */
41
42 #include <sys/param.h>
43 #include <sys/systm.h>
44 #include <sys/kernel.h>
45 #include <sys/proc.h>
46 #include <sys/rtprio.h>
47 #include <sys/kinfo.h>
48 #include <sys/queue.h>
49 #include <sys/sysctl.h>
50 #include <sys/kthread.h>
51 #include <machine/cpu.h>
52 #include <sys/lock.h>
53 #include <sys/spinlock.h>
54 #include <sys/ktr.h>
55 #include <sys/indefinite.h>
56
57 #include <sys/thread2.h>
58 #include <sys/spinlock2.h>
59 #include <sys/indefinite2.h>
60
61 #include <sys/dsched.h>
62
63 #include <vm/vm.h>
64 #include <vm/vm_param.h>
65 #include <vm/vm_kern.h>
66 #include <vm/vm_object.h>
67 #include <vm/vm_page.h>
68 #include <vm/vm_map.h>
69 #include <vm/vm_pager.h>
70 #include <vm/vm_extern.h>
71
72 #include <machine/stdarg.h>
73 #include <machine/smp.h>
74 #include <machine/clock.h>
75
76 #ifdef _KERNEL_VIRTUAL
77 #include <pthread.h>
78 #endif
79
80 #define LOOPMASK
81
82 #if !defined(KTR_CTXSW)
83 #define KTR_CTXSW KTR_ALL
84 #endif
85 KTR_INFO_MASTER(ctxsw);
86 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, sw, 0, "#cpu[%d].td = %p", int cpu, struct thread *td);
87 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, pre, 1, "#cpu[%d].td = %p", int cpu, struct thread *td);
88 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, newtd, 2, "#threads[%p].name = %s", struct thread *td, char *comm);
89 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, deadtd, 3, "#threads[%p].name = <dead>", struct thread *td);
90
91 static MALLOC_DEFINE(M_THREAD, "thread", "lwkt threads");
92
93 #ifdef  INVARIANTS
94 static int panic_on_cscount = 0;
95 #endif
96 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
97 static int64_t switch_count = 0;
98 static int64_t preempt_hit = 0;
99 static int64_t preempt_miss = 0;
100 static int64_t preempt_weird = 0;
101 #endif
102 static int lwkt_use_spin_port;
103 __read_mostly static struct objcache *thread_cache;
104 int cpu_mwait_spin = 0;
105
106 static void lwkt_schedule_remote(void *arg, int arg2, struct intrframe *frame);
107 static void lwkt_setcpu_remote(void *arg);
108
109 /*
110  * We can make all thread ports use the spin backend instead of the thread
111  * backend.  This should only be set to debug the spin backend.
112  */
113 TUNABLE_INT("lwkt.use_spin_port", &lwkt_use_spin_port);
114
115 #ifdef  INVARIANTS
116 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, panic_on_cscount, CTLFLAG_RW, &panic_on_cscount, 0,
117     "Panic if attempting to switch lwkt's while mastering cpusync");
118 #endif
119 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
120 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, switch_count, CTLFLAG_RW, &switch_count, 0,
121     "Number of switched threads");
122 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_hit, CTLFLAG_RW, &preempt_hit, 0, 
123     "Successful preemption events");
124 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_miss, CTLFLAG_RW, &preempt_miss, 0, 
125     "Failed preemption events");
126 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_weird, CTLFLAG_RW, &preempt_weird, 0,
127     "Number of preempted threads.");
128 #endif
129 extern int lwkt_sched_debug;
130 int lwkt_sched_debug = 0;
131 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, sched_debug, CTLFLAG_RW,
132         &lwkt_sched_debug, 0, "Scheduler debug");
133 __read_mostly static u_int lwkt_spin_loops = 10;
134 SYSCTL_UINT(_lwkt, OID_AUTO, spin_loops, CTLFLAG_RW,
135         &lwkt_spin_loops, 0, "Scheduler spin loops until sorted decon");
136 __read_mostly static int preempt_enable = 1;
137 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, preempt_enable, CTLFLAG_RW,
138         &preempt_enable, 0, "Enable preemption");
139 static int lwkt_cache_threads = 0;
140 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, cache_threads, CTLFLAG_RD,
141         &lwkt_cache_threads, 0, "thread+kstack cache");
142
143 /*
144  * These helper procedures handle the runq, they can only be called from
145  * within a critical section.
146  *
147  * WARNING!  Prior to SMP being brought up it is possible to enqueue and
148  * dequeue threads belonging to other cpus, so be sure to use td->td_gd
149  * instead of 'mycpu' when referencing the globaldata structure.   Once
150  * SMP live enqueuing and dequeueing only occurs on the current cpu.
151  */
152 static __inline
153 void
154 _lwkt_dequeue(thread_t td)
155 {
156     if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
157         struct globaldata *gd = td->td_gd;
158
159         td->td_flags &= ~TDF_RUNQ;
160         TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
161         --gd->gd_tdrunqcount;
162         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == NULL)
163                 atomic_clear_int(&gd->gd_reqflags, RQF_RUNNING);
164     }
165 }
166
167 /*
168  * Priority enqueue.
169  *
170  * There are a limited number of lwkt threads runnable since user
171  * processes only schedule one at a time per cpu.  However, there can
172  * be many user processes in kernel mode exiting from a tsleep() which
173  * become runnable.
174  *
175  * We scan the queue in both directions to help deal with degenerate
176  * situations when hundreds or thousands (or more) threads are runnable.
177  *
178  * NOTE: lwkt_schedulerclock() will force a round-robin based on td_pri and
179  *       will ignore user priority.  This is to ensure that user threads in
180  *       kernel mode get cpu at some point regardless of what the user
181  *       scheduler thinks.
182  */
183 static __inline
184 void
185 _lwkt_enqueue(thread_t td)
186 {
187     thread_t xtd;       /* forward scan */
188     thread_t rtd;       /* reverse scan */
189
190     if ((td->td_flags & (TDF_RUNQ|TDF_MIGRATING|TDF_BLOCKQ)) == 0) {
191         struct globaldata *gd = td->td_gd;
192
193         td->td_flags |= TDF_RUNQ;
194         xtd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
195         if (xtd == NULL) {
196             TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
197             atomic_set_int(&gd->gd_reqflags, RQF_RUNNING);
198         } else {
199             /*
200              * NOTE: td_upri - higher numbers more desireable, same sense
201              *       as td_pri (typically reversed from lwp_upri).
202              *
203              *       In the equal priority case we want the best selection
204              *       at the beginning so the less desireable selections know
205              *       that they have to setrunqueue/go-to-another-cpu, even
206              *       though it means switching back to the 'best' selection.
207              *       This also avoids degenerate situations when many threads
208              *       are runnable or waking up at the same time.
209              *
210              *       If upri matches exactly place at end/round-robin.
211              */
212             rtd = TAILQ_LAST(&gd->gd_tdrunq, lwkt_queue);
213
214             while (xtd &&
215                    (xtd->td_pri > td->td_pri ||
216                     (xtd->td_pri == td->td_pri &&
217                      xtd->td_upri >= td->td_upri))) {
218                 xtd = TAILQ_NEXT(xtd, td_threadq);
219
220                 /*
221                  * Doing a reverse scan at the same time is an optimization
222                  * for the insert-closer-to-tail case that avoids having to
223                  * scan the entire list.  This situation can occur when
224                  * thousands of threads are woken up at the same time.
225                  */
226                 if (rtd->td_pri > td->td_pri ||
227                     (rtd->td_pri == td->td_pri &&
228                     rtd->td_upri >= td->td_upri)) {
229                         TAILQ_INSERT_AFTER(&gd->gd_tdrunq, rtd, td, td_threadq);
230                         goto skip;
231                 }
232                 rtd = TAILQ_PREV(rtd, lwkt_queue, td_threadq);
233             }
234             if (xtd)
235                 TAILQ_INSERT_BEFORE(xtd, td, td_threadq);
236             else
237                 TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
238         }
239 skip:
240         ++gd->gd_tdrunqcount;
241
242         /*
243          * Request a LWKT reschedule if we are now at the head of the queue.
244          */
245         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == td)
246             need_lwkt_resched();
247     }
248 }
249
250 static boolean_t
251 _lwkt_thread_ctor(void *obj, void *privdata, int ocflags)
252 {
253         struct thread *td = (struct thread *)obj;
254
255         td->td_kstack = NULL;
256         td->td_kstack_size = 0;
257         td->td_flags = TDF_ALLOCATED_THREAD;
258         td->td_mpflags = 0;
259         return (1);
260 }
261
262 static void
263 _lwkt_thread_dtor(void *obj, void *privdata)
264 {
265         struct thread *td = (struct thread *)obj;
266
267         KASSERT(td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD,
268             ("_lwkt_thread_dtor: not allocated from objcache"));
269         KASSERT((td->td_flags & TDF_ALLOCATED_STACK) && td->td_kstack &&
270                 td->td_kstack_size > 0,
271             ("_lwkt_thread_dtor: corrupted stack"));
272         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)td->td_kstack, td->td_kstack_size);
273         td->td_kstack = NULL;
274         td->td_flags = 0;
275 }
276
277 /*
278  * Initialize the lwkt s/system.
279  *
280  * Nominally cache up to 32 thread + kstack structures.  Cache more on
281  * systems with a lot of cpu cores.
282  */
283 static void
284 lwkt_init(void)
285 {
286     TUNABLE_INT("lwkt.cache_threads", &lwkt_cache_threads);
287     if (lwkt_cache_threads == 0) {
288         lwkt_cache_threads = ncpus * 4;
289         if (lwkt_cache_threads < 32)
290             lwkt_cache_threads = 32;
291     }
292     thread_cache = objcache_create_mbacked(
293                                 M_THREAD, sizeof(struct thread),
294                                 0, lwkt_cache_threads,
295                                 _lwkt_thread_ctor, _lwkt_thread_dtor, NULL);
296 }
297 SYSINIT(lwkt_init, SI_BOOT2_LWKT_INIT, SI_ORDER_FIRST, lwkt_init, NULL);
298
299 /*
300  * Schedule a thread to run.  As the current thread we can always safely
301  * schedule ourselves, and a shortcut procedure is provided for that
302  * function.
303  *
304  * (non-blocking, self contained on a per cpu basis)
305  */
306 void
307 lwkt_schedule_self(thread_t td)
308 {
309     KKASSERT((td->td_flags & TDF_MIGRATING) == 0);
310     crit_enter_quick(td);
311     KASSERT(td != &td->td_gd->gd_idlethread,
312             ("lwkt_schedule_self(): scheduling gd_idlethread is illegal!"));
313     KKASSERT(td->td_lwp == NULL ||
314              (td->td_lwp->lwp_mpflags & LWP_MP_ONRUNQ) == 0);
315     _lwkt_enqueue(td);
316     crit_exit_quick(td);
317 }
318
319 /*
320  * Deschedule a thread.
321  *
322  * (non-blocking, self contained on a per cpu basis)
323  */
324 void
325 lwkt_deschedule_self(thread_t td)
326 {
327     crit_enter_quick(td);
328     _lwkt_dequeue(td);
329     crit_exit_quick(td);
330 }
331
332 /*
333  * LWKTs operate on a per-cpu basis
334  *
335  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
336  */
337 void
338 lwkt_gdinit(struct globaldata *gd)
339 {
340     TAILQ_INIT(&gd->gd_tdrunq);
341     TAILQ_INIT(&gd->gd_tdallq);
342     lockinit(&gd->gd_sysctllock, "sysctl", 0, LK_CANRECURSE);
343 }
344
345 /*
346  * Create a new thread.  The thread must be associated with a process context
347  * or LWKT start address before it can be scheduled.  If the target cpu is
348  * -1 the thread will be created on the current cpu.
349  *
350  * If you intend to create a thread without a process context this function
351  * does everything except load the startup and switcher function.
352  */
353 thread_t
354 lwkt_alloc_thread(struct thread *td, int stksize, int cpu, int flags)
355 {
356     static int cpu_rotator;
357     globaldata_t gd = mycpu;
358     void *stack;
359
360     /*
361      * If static thread storage is not supplied allocate a thread.  Reuse
362      * a cached free thread if possible.  gd_freetd is used to keep an exiting
363      * thread intact through the exit.
364      */
365     if (td == NULL) {
366         crit_enter_gd(gd);
367         if ((td = gd->gd_freetd) != NULL) {
368             KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK|
369                                       TDF_RUNQ)) == 0);
370             gd->gd_freetd = NULL;
371         } else {
372             td = objcache_get(thread_cache, M_WAITOK);
373             KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK|
374                                       TDF_RUNQ)) == 0);
375         }
376         crit_exit_gd(gd);
377         KASSERT((td->td_flags &
378                  (TDF_ALLOCATED_THREAD|TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) ==
379                  TDF_ALLOCATED_THREAD,
380                 ("lwkt_alloc_thread: corrupted td flags 0x%X", td->td_flags));
381         flags |= td->td_flags & (TDF_ALLOCATED_THREAD|TDF_ALLOCATED_STACK);
382     }
383
384     /*
385      * Try to reuse cached stack.
386      */
387     if ((stack = td->td_kstack) != NULL && td->td_kstack_size != stksize) {
388         if (flags & TDF_ALLOCATED_STACK) {
389             kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)stack, td->td_kstack_size);
390             stack = NULL;
391         }
392     }
393     if (stack == NULL) {
394         if (cpu < 0)
395                 stack = (void *)kmem_alloc_stack(&kernel_map, stksize, 0);
396         else
397                 stack = (void *)kmem_alloc_stack(&kernel_map, stksize,
398                                                  KM_CPU(cpu));
399         flags |= TDF_ALLOCATED_STACK;
400     }
401     if (cpu < 0) {
402         cpu = ++cpu_rotator;
403         cpu_ccfence();
404         cpu = (uint32_t)cpu % (uint32_t)ncpus;
405     }
406     lwkt_init_thread(td, stack, stksize, flags, globaldata_find(cpu));
407     return(td);
408 }
409
410 /*
411  * Initialize a preexisting thread structure.  This function is used by
412  * lwkt_alloc_thread() and also used to initialize the per-cpu idlethread.
413  *
414  * All threads start out in a critical section at a priority of
415  * TDPRI_KERN_DAEMON.  Higher level code will modify the priority as
416  * appropriate.  This function may send an IPI message when the 
417  * requested cpu is not the current cpu and consequently gd_tdallq may
418  * not be initialized synchronously from the point of view of the originating
419  * cpu.
420  *
421  * NOTE! we have to be careful in regards to creating threads for other cpus
422  * if SMP has not yet been activated.
423  */
424 static void
425 lwkt_init_thread_remote(void *arg)
426 {
427     thread_t td = arg;
428
429     /*
430      * Protected by critical section held by IPI dispatch
431      */
432     TAILQ_INSERT_TAIL(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
433 }
434
435 /*
436  * lwkt core thread structural initialization.
437  *
438  * NOTE: All threads are initialized as mpsafe threads.
439  */
440 void
441 lwkt_init_thread(thread_t td, void *stack, int stksize, int flags,
442                 struct globaldata *gd)
443 {
444     globaldata_t mygd = mycpu;
445
446     bzero(td, sizeof(struct thread));
447     td->td_kstack = stack;
448     td->td_kstack_size = stksize;
449     td->td_flags = flags;
450     td->td_mpflags = 0;
451     td->td_type = TD_TYPE_GENERIC;
452     td->td_gd = gd;
453     td->td_pri = TDPRI_KERN_DAEMON;
454     td->td_critcount = 1;
455     td->td_toks_have = NULL;
456     td->td_toks_stop = &td->td_toks_base;
457     if (lwkt_use_spin_port || (flags & TDF_FORCE_SPINPORT)) {
458         lwkt_initport_spin(&td->td_msgport, td,
459             (flags & TDF_FIXEDCPU) ? TRUE : FALSE);
460     } else {
461         lwkt_initport_thread(&td->td_msgport, td);
462     }
463     pmap_init_thread(td);
464     /*
465      * Normally initializing a thread for a remote cpu requires sending an
466      * IPI.  However, the idlethread is setup before the other cpus are
467      * activated so we have to treat it as a special case.  XXX manipulation
468      * of gd_tdallq requires the BGL.
469      */
470     if (gd == mygd || td == &gd->gd_idlethread) {
471         crit_enter_gd(mygd);
472         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
473         crit_exit_gd(mygd);
474     } else {
475         lwkt_send_ipiq(gd, lwkt_init_thread_remote, td);
476     }
477     dsched_enter_thread(td);
478 }
479
480 void
481 lwkt_set_comm(thread_t td, const char *ctl, ...)
482 {
483     __va_list va;
484
485     __va_start(va, ctl);
486     kvsnprintf(td->td_comm, sizeof(td->td_comm), ctl, va);
487     __va_end(va);
488     KTR_LOG(ctxsw_newtd, td, td->td_comm);
489 }
490
491 /*
492  * Prevent the thread from getting destroyed.  Note that unlike PHOLD/PRELE
493  * this does not prevent the thread from migrating to another cpu so the
494  * gd_tdallq state is not protected by this.
495  */
496 void
497 lwkt_hold(thread_t td)
498 {
499     atomic_add_int(&td->td_refs, 1);
500 }
501
502 void
503 lwkt_rele(thread_t td)
504 {
505     KKASSERT(td->td_refs > 0);
506     atomic_add_int(&td->td_refs, -1);
507 }
508
509 void
510 lwkt_free_thread(thread_t td)
511 {
512     KKASSERT(td->td_refs == 0);
513     KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING | TDF_PREEMPT_LOCK |
514                               TDF_RUNQ | TDF_TSLEEPQ)) == 0);
515     if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD) {
516         objcache_put(thread_cache, td);
517     } else if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_STACK) {
518         /* client-allocated struct with internally allocated stack */
519         KASSERT(td->td_kstack && td->td_kstack_size > 0,
520             ("lwkt_free_thread: corrupted stack"));
521         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)td->td_kstack, td->td_kstack_size);
522         td->td_kstack = NULL;
523         td->td_kstack_size = 0;
524     }
525
526     KTR_LOG(ctxsw_deadtd, td);
527 }
528
529
530 /*
531  * Switch to the next runnable lwkt.  If no LWKTs are runnable then 
532  * switch to the idlethread.  Switching must occur within a critical
533  * section to avoid races with the scheduling queue.
534  *
535  * We always have full control over our cpu's run queue.  Other cpus
536  * that wish to manipulate our queue must use the cpu_*msg() calls to
537  * talk to our cpu, so a critical section is all that is needed and
538  * the result is very, very fast thread switching.
539  *
540  * The LWKT scheduler uses a fixed priority model and round-robins at
541  * each priority level.  User process scheduling is a totally
542  * different beast and LWKT priorities should not be confused with
543  * user process priorities.
544  *
545  * PREEMPTION NOTE: Preemption occurs via lwkt_preempt().  lwkt_switch()
546  * is not called by the current thread in the preemption case, only when
547  * the preempting thread blocks (in order to return to the original thread).
548  *
549  * SPECIAL NOTE ON SWITCH ATOMICY: Certain operations such as thread
550  * migration and tsleep deschedule the current lwkt thread and call
551  * lwkt_switch().  In particular, the target cpu of the migration fully
552  * expects the thread to become non-runnable and can deadlock against
553  * cpusync operations if we run any IPIs prior to switching the thread out.
554  *
555  * WE MUST BE VERY CAREFUL NOT TO RUN SPLZ DIRECTLY OR INDIRECTLY IF
556  * THE CURRENT THREAD HAS BEEN DESCHEDULED!
557  */
558 void
559 lwkt_switch(void)
560 {
561     globaldata_t gd = mycpu;
562     thread_t td = gd->gd_curthread;
563     thread_t ntd;
564     thread_t xtd;
565     int upri;
566 #ifdef LOOPMASK
567     uint64_t tsc_base = rdtsc();
568 #endif
569
570     KKASSERT(gd->gd_processing_ipiq == 0);
571     KKASSERT(td->td_flags & TDF_RUNNING);
572
573     /*
574      * Switching from within a 'fast' (non thread switched) interrupt or IPI
575      * is illegal.  However, we may have to do it anyway if we hit a fatal
576      * kernel trap or we have paniced.
577      *
578      * If this case occurs save and restore the interrupt nesting level.
579      */
580     if (gd->gd_intr_nesting_level) {
581         int savegdnest;
582         int savegdtrap;
583
584         if (gd->gd_trap_nesting_level == 0 && panic_cpu_gd != mycpu) {
585             panic("lwkt_switch: Attempt to switch from a "
586                   "fast interrupt, ipi, or hard code section, "
587                   "td %p\n",
588                   td);
589         } else {
590             savegdnest = gd->gd_intr_nesting_level;
591             savegdtrap = gd->gd_trap_nesting_level;
592             gd->gd_intr_nesting_level = 0;
593             gd->gd_trap_nesting_level = 0;
594             if ((td->td_flags & TDF_PANICWARN) == 0) {
595                 td->td_flags |= TDF_PANICWARN;
596                 kprintf("Warning: thread switch from interrupt, IPI, "
597                         "or hard code section.\n"
598                         "thread %p (%s)\n", td, td->td_comm);
599                 print_backtrace(-1);
600             }
601             lwkt_switch();
602             gd->gd_intr_nesting_level = savegdnest;
603             gd->gd_trap_nesting_level = savegdtrap;
604             return;
605         }
606     }
607
608     /*
609      * Release our current user process designation if we are blocking
610      * or if a user reschedule was requested.
611      *
612      * NOTE: This function is NOT called if we are switching into or
613      *       returning from a preemption.
614      *
615      * NOTE: Releasing our current user process designation may cause
616      *       it to be assigned to another thread, which in turn will
617      *       cause us to block in the usched acquire code when we attempt
618      *       to return to userland.
619      *
620      * NOTE: On SMP systems this can be very nasty when heavy token
621      *       contention is present so we want to be careful not to
622      *       release the designation gratuitously.
623      */
624     if (td->td_release &&
625         (user_resched_wanted() || (td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0)) {
626             td->td_release(td);
627     }
628
629     /*
630      * Release all tokens.  Once we do this we must remain in the critical
631      * section and cannot run IPIs or other interrupts until we switch away
632      * because they may implode if they try to get a token using our thread
633      * context.
634      */
635     crit_enter_gd(gd);
636     if (TD_TOKS_HELD(td))
637             lwkt_relalltokens(td);
638
639     /*
640      * We had better not be holding any spin locks, but don't get into an
641      * endless panic loop.
642      */
643     KASSERT(gd->gd_spinlocks == 0 || panicstr != NULL,
644             ("lwkt_switch: still holding %d exclusive spinlocks!",
645              gd->gd_spinlocks));
646
647 #ifdef  INVARIANTS
648     if (td->td_cscount) {
649         kprintf("Diagnostic: attempt to switch while mastering cpusync: %p\n",
650                 td);
651         if (panic_on_cscount)
652             panic("switching while mastering cpusync");
653     }
654 #endif
655
656     /*
657      * If we had preempted another thread on this cpu, resume the preempted
658      * thread.  This occurs transparently, whether the preempted thread
659      * was scheduled or not (it may have been preempted after descheduling
660      * itself).
661      *
662      * We have to setup the MP lock for the original thread after backing
663      * out the adjustment that was made to curthread when the original
664      * was preempted.
665      */
666     if ((ntd = td->td_preempted) != NULL) {
667         KKASSERT(ntd->td_flags & TDF_PREEMPT_LOCK);
668         ntd->td_flags |= TDF_PREEMPT_DONE;
669         ntd->td_contended = 0;          /* reset contended */
670
671         /*
672          * The interrupt may have woken a thread up, we need to properly
673          * set the reschedule flag if the originally interrupted thread is
674          * at a lower priority.
675          *
676          * NOTE: The interrupt may not have descheduled ntd.
677          *
678          * NOTE: We do not reschedule if there are no threads on the runq.
679          *       (ntd could be the idlethread).
680          */
681         xtd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
682         if (xtd && xtd != ntd)
683             need_lwkt_resched();
684         goto havethread_preempted;
685     }
686
687     /*
688      * Figure out switch target.  If we cannot switch to our desired target
689      * look for a thread that we can switch to.
690      *
691      * NOTE! The limited spin loop and related parameters are extremely
692      *       important for system performance, particularly for pipes and
693      *       concurrent conflicting VM faults.
694      */
695     clear_lwkt_resched();
696     ntd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
697
698     if (ntd) {
699         do {
700             if (TD_TOKS_NOT_HELD(ntd) ||
701                 lwkt_getalltokens(ntd, (ntd->td_contended > lwkt_spin_loops)))
702             {
703                 goto havethread;
704             }
705             ++ntd->td_contended;        /* overflow ok */
706             if (gd->gd_indefinite.type == 0)
707                 indefinite_init(&gd->gd_indefinite, NULL, 0, 't');
708 #ifdef LOOPMASK
709             if (tsc_frequency && rdtsc() - tsc_base > tsc_frequency) {
710                     kprintf("lwkt_switch: excessive contended %d "
711                             "thread %p\n", ntd->td_contended, ntd);
712                     tsc_base = rdtsc();
713             }
714 #endif
715         } while (ntd->td_contended < (lwkt_spin_loops >> 1));
716         upri = ntd->td_upri;
717
718         /*
719          * Bleh, the thread we wanted to switch to has a contended token.
720          * See if we can switch to another thread.
721          *
722          * We generally don't want to do this because it represents a
723          * priority inversion, but contending tokens on the same cpu can
724          * cause real problems if we don't now that we have an exclusive
725          * priority mechanism over shared for tokens.
726          *
727          * The solution is to allow threads with pending tokens to compete
728          * for them (a lower priority thread will get less cpu once it
729          * returns from the kernel anyway).  If a thread does not have
730          * any contending tokens, we go by td_pri and upri.
731          */
732         while ((ntd = TAILQ_NEXT(ntd, td_threadq)) != NULL) {
733             if (TD_TOKS_NOT_HELD(ntd) &&
734                 ntd->td_pri < TDPRI_KERN_LPSCHED && upri > ntd->td_upri) {
735                     continue;
736             }
737             if (upri < ntd->td_upri)
738                 upri = ntd->td_upri;
739
740             /*
741              * Try this one.
742              */
743             if (TD_TOKS_NOT_HELD(ntd) ||
744                 lwkt_getalltokens(ntd, (ntd->td_contended > lwkt_spin_loops))) {
745                     goto havethread;
746             }
747             ++ntd->td_contended;        /* overflow ok */
748         }
749
750         /*
751          * Fall through, switch to idle thread to get us out of the current
752          * context.  Since we were contended, prevent HLT by flagging a
753          * LWKT reschedule.
754          */
755         need_lwkt_resched();
756     }
757
758     /*
759      * We either contended on ntd or the runq is empty.  We must switch
760      * through the idle thread to get out of the current context.
761      */
762     ntd = &gd->gd_idlethread;
763     if (gd->gd_trap_nesting_level == 0 && panicstr == NULL)
764         ASSERT_NO_TOKENS_HELD(ntd);
765     cpu_time.cp_msg[0] = 0;
766     goto haveidle;
767
768 havethread:
769     /*
770      * Clear gd_idle_repeat when doing a normal switch to a non-idle
771      * thread.
772      */
773     ntd->td_wmesg = NULL;
774     ntd->td_contended = 0;      /* reset once scheduled */
775     ++gd->gd_cnt.v_swtch;
776     gd->gd_idle_repeat = 0;
777
778     /*
779      * If we were busy waiting record final disposition
780      */
781     if (gd->gd_indefinite.type)
782             indefinite_done(&gd->gd_indefinite);
783
784 havethread_preempted:
785     /*
786      * If the new target does not need the MP lock and we are holding it,
787      * release the MP lock.  If the new target requires the MP lock we have
788      * already acquired it for the target.
789      */
790     ;
791 haveidle:
792     KASSERT(ntd->td_critcount,
793             ("priority problem in lwkt_switch %d %d",
794             td->td_critcount, ntd->td_critcount));
795
796     if (td != ntd) {
797         /*
798          * Execute the actual thread switch operation.  This function
799          * returns to the current thread and returns the previous thread
800          * (which may be different from the thread we switched to).
801          *
802          * We are responsible for marking ntd as TDF_RUNNING.
803          */
804         KKASSERT((ntd->td_flags & TDF_RUNNING) == 0);
805 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
806         ++switch_count;
807 #endif
808         KTR_LOG(ctxsw_sw, gd->gd_cpuid, ntd);
809         ntd->td_flags |= TDF_RUNNING;
810         lwkt_switch_return(td->td_switch(ntd));
811         /* ntd invalid, td_switch() can return a different thread_t */
812     }
813
814     /*
815      * catch-all.  XXX is this strictly needed?
816      */
817     splz_check();
818
819     /* NOTE: current cpu may have changed after switch */
820     crit_exit_quick(td);
821 }
822
823 /*
824  * Called by assembly in the td_switch (thread restore path) for thread
825  * bootstrap cases which do not 'return' to lwkt_switch().
826  */
827 void
828 lwkt_switch_return(thread_t otd)
829 {
830         globaldata_t rgd;
831 #ifdef LOOPMASK
832         uint64_t tsc_base = rdtsc();
833 #endif
834         int exiting;
835
836         exiting = otd->td_flags & TDF_EXITING;
837         cpu_ccfence();
838
839         /*
840          * Check if otd was migrating.  Now that we are on ntd we can finish
841          * up the migration.  This is a bit messy but it is the only place
842          * where td is known to be fully descheduled.
843          *
844          * We can only activate the migration if otd was migrating but not
845          * held on the cpu due to a preemption chain.  We still have to
846          * clear TDF_RUNNING on the old thread either way.
847          *
848          * We are responsible for clearing the previously running thread's
849          * TDF_RUNNING.
850          */
851         if ((rgd = otd->td_migrate_gd) != NULL &&
852             (otd->td_flags & TDF_PREEMPT_LOCK) == 0) {
853                 KKASSERT((otd->td_flags & (TDF_MIGRATING | TDF_RUNNING)) ==
854                          (TDF_MIGRATING | TDF_RUNNING));
855                 otd->td_migrate_gd = NULL;
856                 otd->td_flags &= ~TDF_RUNNING;
857                 lwkt_send_ipiq(rgd, lwkt_setcpu_remote, otd);
858         } else {
859                 otd->td_flags &= ~TDF_RUNNING;
860         }
861
862         /*
863          * Final exit validations (see lwp_wait()).  Note that otd becomes
864          * invalid the *instant* we set TDF_MP_EXITSIG.
865          *
866          * Use the EXITING status loaded from before we clear TDF_RUNNING,
867          * because if it is not set otd becomes invalid the instant we clear
868          * TDF_RUNNING on it (otherwise, if the system is fast enough, we
869          * might 'steal' TDF_EXITING from another switch-return!).
870          */
871         while (exiting) {
872                 u_int mpflags;
873
874                 mpflags = otd->td_mpflags;
875                 cpu_ccfence();
876
877                 if (mpflags & TDF_MP_EXITWAIT) {
878                         if (atomic_cmpset_int(&otd->td_mpflags, mpflags,
879                                               mpflags | TDF_MP_EXITSIG)) {
880                                 wakeup(otd);
881                                 break;
882                         }
883                 } else {
884                         if (atomic_cmpset_int(&otd->td_mpflags, mpflags,
885                                               mpflags | TDF_MP_EXITSIG)) {
886                                 wakeup(otd);
887                                 break;
888                         }
889                 }
890
891 #ifdef LOOPMASK
892                 if (tsc_frequency && rdtsc() - tsc_base > tsc_frequency) {
893                         kprintf("lwkt_switch_return: excessive TDF_EXITING "
894                                 "thread %p\n", otd);
895                         tsc_base = rdtsc();
896                 }
897 #endif
898         }
899 }
900
901 /*
902  * Request that the target thread preempt the current thread.  Preemption
903  * can only occur only:
904  *
905  *      - If our critical section is the one that we were called with
906  *      - The relative priority of the target thread is higher
907  *      - The target is not excessively interrupt-nested via td_nest_count
908  *      - The target thread holds no tokens.
909  *      - The target thread is not already scheduled and belongs to the
910  *        current cpu.
911  *      - The current thread is not holding any spin-locks.
912  *
913  * THE CALLER OF LWKT_PREEMPT() MUST BE IN A CRITICAL SECTION.  Typically
914  * this is called via lwkt_schedule() through the td_preemptable callback.
915  * critcount is the managed critical priority that we should ignore in order
916  * to determine whether preemption is possible (aka usually just the crit
917  * priority of lwkt_schedule() itself).
918  *
919  * Preemption is typically limited to interrupt threads.
920  *
921  * Operation works in a fairly straight-forward manner.  The normal
922  * scheduling code is bypassed and we switch directly to the target
923  * thread.  When the target thread attempts to block or switch away
924  * code at the base of lwkt_switch() will switch directly back to our
925  * thread.  Our thread is able to retain whatever tokens it holds and
926  * if the target needs one of them the target will switch back to us
927  * and reschedule itself normally.
928  */
929 void
930 lwkt_preempt(thread_t ntd, int critcount)
931 {
932     struct globaldata *gd = mycpu;
933     thread_t xtd;
934     thread_t td;
935     int save_gd_intr_nesting_level;
936
937     /*
938      * The caller has put us in a critical section.  We can only preempt
939      * if the caller of the caller was not in a critical section (basically
940      * a local interrupt), as determined by the 'critcount' parameter.  We
941      * also can't preempt if the caller is holding any spinlocks (even if
942      * he isn't in a critical section).  This also handles the tokens test.
943      *
944      * YYY The target thread must be in a critical section (else it must
945      * inherit our critical section?  I dunno yet).
946      */
947     KASSERT(ntd->td_critcount, ("BADCRIT0 %d", ntd->td_pri));
948
949     td = gd->gd_curthread;
950     if (preempt_enable == 0) {
951 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
952         ++preempt_miss;
953 #endif
954         return;
955     }
956     if (ntd->td_pri <= td->td_pri) {
957 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
958         ++preempt_miss;
959 #endif
960         return;
961     }
962     if (td->td_critcount > critcount) {
963 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
964         ++preempt_miss;
965 #endif
966         return;
967     }
968     if (td->td_nest_count >= 2) {
969 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
970         ++preempt_miss;
971 #endif
972         return;
973     }
974     if (td->td_cscount) {
975 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
976         ++preempt_miss;
977 #endif
978         return;
979     }
980     if (ntd->td_gd != gd) {
981 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
982         ++preempt_miss;
983 #endif
984         return;
985     }
986
987     /*
988      * We don't have to check spinlocks here as they will also bump
989      * td_critcount.
990      *
991      * Do not try to preempt if the target thread is holding any tokens.
992      * We could try to acquire the tokens but this case is so rare there
993      * is no need to support it.
994      */
995     KKASSERT(gd->gd_spinlocks == 0);
996
997     if (TD_TOKS_HELD(ntd)) {
998 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
999         ++preempt_miss;
1000 #endif
1001         return;
1002     }
1003     if (td == ntd || ((td->td_flags | ntd->td_flags) & TDF_PREEMPT_LOCK)) {
1004 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
1005         ++preempt_weird;
1006 #endif
1007         return;
1008     }
1009     if (ntd->td_preempted) {
1010 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
1011         ++preempt_hit;
1012 #endif
1013         return;
1014     }
1015     KKASSERT(gd->gd_processing_ipiq == 0);
1016
1017     /*
1018      * Since we are able to preempt the current thread, there is no need to
1019      * call need_lwkt_resched().
1020      *
1021      * We must temporarily clear gd_intr_nesting_level around the switch
1022      * since switchouts from the target thread are allowed (they will just
1023      * return to our thread), and since the target thread has its own stack.
1024      *
1025      * A preemption must switch back to the original thread, assert the
1026      * case.
1027      */
1028 #ifdef DEBUG_LWKT_THREAD
1029     ++preempt_hit;
1030 #endif
1031     ntd->td_preempted = td;
1032     td->td_flags |= TDF_PREEMPT_LOCK;
1033     KTR_LOG(ctxsw_pre, gd->gd_cpuid, ntd);
1034     save_gd_intr_nesting_level = gd->gd_intr_nesting_level;
1035     gd->gd_intr_nesting_level = 0;
1036
1037     KKASSERT((ntd->td_flags & TDF_RUNNING) == 0);
1038     ntd->td_flags |= TDF_RUNNING;
1039     xtd = td->td_switch(ntd);
1040     KKASSERT(xtd == ntd);
1041     lwkt_switch_return(xtd);
1042     gd->gd_intr_nesting_level = save_gd_intr_nesting_level;
1043
1044     KKASSERT(ntd->td_preempted && (td->td_flags & TDF_PREEMPT_DONE));
1045     ntd->td_preempted = NULL;
1046     td->td_flags &= ~(TDF_PREEMPT_LOCK|TDF_PREEMPT_DONE);
1047 }
1048
1049 /*
1050  * Conditionally call splz() if gd_reqflags indicates work is pending.
1051  * This will work inside a critical section but not inside a hard code
1052  * section.
1053  *
1054  * (self contained on a per cpu basis)
1055  */
1056 void
1057 splz_check(void)
1058 {
1059     globaldata_t gd = mycpu;
1060     thread_t td = gd->gd_curthread;
1061
1062     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) &&
1063         gd->gd_intr_nesting_level == 0 &&
1064         td->td_nest_count < 2)
1065     {
1066         splz();
1067     }
1068 }
1069
1070 /*
1071  * This version is integrated into crit_exit, reqflags has already
1072  * been tested but td_critcount has not.
1073  *
1074  * We only want to execute the splz() on the 1->0 transition of
1075  * critcount and not in a hard code section or if too deeply nested.
1076  *
1077  * NOTE: gd->gd_spinlocks is implied to be 0 when td_critcount is 0.
1078  */
1079 void
1080 lwkt_maybe_splz(thread_t td)
1081 {
1082     globaldata_t gd = td->td_gd;
1083
1084     if (td->td_critcount == 0 &&
1085         gd->gd_intr_nesting_level == 0 &&
1086         td->td_nest_count < 2)
1087     {
1088         splz();
1089     }
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Drivers which set up processing co-threads can call this function to
1094  * run the co-thread at a higher priority and to allow it to preempt
1095  * normal threads.
1096  */
1097 void
1098 lwkt_set_interrupt_support_thread(void)
1099 {
1100         thread_t td = curthread;
1101
1102         lwkt_setpri_self(TDPRI_INT_SUPPORT);
1103         td->td_flags |= TDF_INTTHREAD;
1104         td->td_preemptable = lwkt_preempt;
1105 }
1106
1107
1108 /*
1109  * This function is used to negotiate a passive release of the current
1110  * process/lwp designation with the user scheduler, allowing the user
1111  * scheduler to schedule another user thread.  The related kernel thread
1112  * (curthread) continues running in the released state.
1113  */
1114 void
1115 lwkt_passive_release(struct thread *td)
1116 {
1117     struct lwp *lp = td->td_lwp;
1118
1119     td->td_release = NULL;
1120     lwkt_setpri_self(TDPRI_KERN_USER);
1121
1122     lp->lwp_proc->p_usched->release_curproc(lp);
1123 }
1124
1125
1126 /*
1127  * This implements a LWKT yield, allowing a kernel thread to yield to other
1128  * kernel threads at the same or higher priority.  This function can be
1129  * called in a tight loop and will typically only yield once per tick.
1130  *
1131  * Most kernel threads run at the same priority in order to allow equal
1132  * sharing.
1133  *
1134  * (self contained on a per cpu basis)
1135  */
1136 void
1137 lwkt_yield(void)
1138 {
1139     globaldata_t gd = mycpu;
1140     thread_t td = gd->gd_curthread;
1141
1142     /*
1143      * Should never be called with spinlocks held but there is a path
1144      * via ACPI where it might happen.
1145      */
1146     if (gd->gd_spinlocks)
1147         return;
1148
1149     /*
1150      * Safe to call splz if we are not too-heavily nested.
1151      */
1152     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
1153         splz();
1154
1155     /*
1156      * Caller allows switching
1157      */
1158     if (lwkt_resched_wanted()) {
1159         atomic_set_int(&td->td_mpflags, TDF_MP_DIDYIELD);
1160         lwkt_schedule_self(td);
1161         lwkt_switch();
1162     }
1163 }
1164
1165 /*
1166  * The quick version processes pending interrupts and higher-priority
1167  * LWKT threads but will not round-robin same-priority LWKT threads.
1168  *
1169  * When called while attempting to return to userland the only same-pri
1170  * threads are the ones which have already tried to become the current
1171  * user process.
1172  */
1173 void
1174 lwkt_yield_quick(void)
1175 {
1176     globaldata_t gd = mycpu;
1177     thread_t td = gd->gd_curthread;
1178
1179     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
1180         splz();
1181     if (lwkt_resched_wanted()) {
1182         crit_enter();
1183         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == td) {
1184             clear_lwkt_resched();
1185         } else {
1186             atomic_set_int(&td->td_mpflags, TDF_MP_DIDYIELD);
1187             lwkt_schedule_self(curthread);
1188             lwkt_switch();
1189         }
1190         crit_exit();
1191     }
1192 }
1193
1194 /*
1195  * This yield is designed for kernel threads with a user context.
1196  *
1197  * The kernel acting on behalf of the user is potentially cpu-bound,
1198  * this function will efficiently allow other threads to run and also
1199  * switch to other processes by releasing.
1200  *
1201  * The lwkt_user_yield() function is designed to have very low overhead
1202  * if no yield is determined to be needed.
1203  */
1204 void
1205 lwkt_user_yield(void)
1206 {
1207     globaldata_t gd = mycpu;
1208     thread_t td = gd->gd_curthread;
1209
1210     /*
1211      * Should never be called with spinlocks held but there is a path
1212      * via ACPI where it might happen.
1213      */
1214     if (gd->gd_spinlocks)
1215         return;
1216
1217     /*
1218      * Always run any pending interrupts in case we are in a critical
1219      * section.
1220      */
1221     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
1222         splz();
1223
1224     /*
1225      * Switch (which forces a release) if another kernel thread needs
1226      * the cpu, if userland wants us to resched, or if our kernel
1227      * quantum has run out.
1228      */
1229     if (lwkt_resched_wanted() ||
1230         user_resched_wanted())
1231     {
1232         lwkt_switch();
1233     }
1234
1235 #if 0
1236     /*
1237      * Reacquire the current process if we are released.
1238      *
1239      * XXX not implemented atm.  The kernel may be holding locks and such,
1240      *     so we want the thread to continue to receive cpu.
1241      */
1242     if (td->td_release == NULL && lp) {
1243         lp->lwp_proc->p_usched->acquire_curproc(lp);
1244         td->td_release = lwkt_passive_release;
1245         lwkt_setpri_self(TDPRI_USER_NORM);
1246     }
1247 #endif
1248 }
1249
1250 /*
1251  * Generic schedule.  Possibly schedule threads belonging to other cpus and
1252  * deal with threads that might be blocked on a wait queue.
1253  *
1254  * We have a little helper inline function which does additional work after
1255  * the thread has been enqueued, including dealing with preemption and
1256  * setting need_lwkt_resched() (which prevents the kernel from returning
1257  * to userland until it has processed higher priority threads).
1258  *
1259  * It is possible for this routine to be called after a failed _enqueue
1260  * (due to the target thread migrating, sleeping, or otherwise blocked).
1261  * We have to check that the thread is actually on the run queue!
1262  */
1263 static __inline
1264 void
1265 _lwkt_schedule_post(globaldata_t gd, thread_t ntd, int ccount)
1266 {
1267     if (ntd->td_flags & TDF_RUNQ) {
1268         if (ntd->td_preemptable) {
1269             ntd->td_preemptable(ntd, ccount);   /* YYY +token */
1270         }
1271     }
1272 }
1273
1274 static __inline
1275 void
1276 _lwkt_schedule(thread_t td)
1277 {
1278     globaldata_t mygd = mycpu;
1279
1280     KASSERT(td != &td->td_gd->gd_idlethread,
1281             ("lwkt_schedule(): scheduling gd_idlethread is illegal!"));
1282     KKASSERT((td->td_flags & TDF_MIGRATING) == 0);
1283     crit_enter_gd(mygd);
1284     KKASSERT(td->td_lwp == NULL ||
1285              (td->td_lwp->lwp_mpflags & LWP_MP_ONRUNQ) == 0);
1286
1287     if (td == mygd->gd_curthread) {
1288         _lwkt_enqueue(td);
1289     } else {
1290         /*
1291          * If we own the thread, there is no race (since we are in a
1292          * critical section).  If we do not own the thread there might
1293          * be a race but the target cpu will deal with it.
1294          */
1295         if (td->td_gd == mygd) {
1296             _lwkt_enqueue(td);
1297             _lwkt_schedule_post(mygd, td, 1);
1298         } else {
1299             lwkt_send_ipiq3(td->td_gd, lwkt_schedule_remote, td, 0);
1300         }
1301     }
1302     crit_exit_gd(mygd);
1303 }
1304
1305 void
1306 lwkt_schedule(thread_t td)
1307 {
1308     _lwkt_schedule(td);
1309 }
1310
1311 void
1312 lwkt_schedule_noresched(thread_t td)    /* XXX not impl */
1313 {
1314     _lwkt_schedule(td);
1315 }
1316
1317 /*
1318  * When scheduled remotely if frame != NULL the IPIQ is being
1319  * run via doreti or an interrupt then preemption can be allowed.
1320  *
1321  * To allow preemption we have to drop the critical section so only
1322  * one is present in _lwkt_schedule_post.
1323  */
1324 static void
1325 lwkt_schedule_remote(void *arg, int arg2, struct intrframe *frame)
1326 {
1327     thread_t td = curthread;
1328     thread_t ntd = arg;
1329
1330     if (frame && ntd->td_preemptable) {
1331         crit_exit_noyield(td);
1332         _lwkt_schedule(ntd);
1333         crit_enter_quick(td);
1334     } else {
1335         _lwkt_schedule(ntd);
1336     }
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Thread migration using a 'Pull' method.  The thread may or may not be
1341  * the current thread.  It MUST be descheduled and in a stable state.
1342  * lwkt_giveaway() must be called on the cpu owning the thread.
1343  *
1344  * At any point after lwkt_giveaway() is called, the target cpu may
1345  * 'pull' the thread by calling lwkt_acquire().
1346  *
1347  * We have to make sure the thread is not sitting on a per-cpu tsleep
1348  * queue or it will blow up when it moves to another cpu.
1349  *
1350  * MPSAFE - must be called under very specific conditions.
1351  */
1352 void
1353 lwkt_giveaway(thread_t td)
1354 {
1355     globaldata_t gd = mycpu;
1356
1357     crit_enter_gd(gd);
1358     if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1359         tsleep_remove(td);
1360     KKASSERT(td->td_gd == gd);
1361     TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1362     td->td_flags |= TDF_MIGRATING;
1363     crit_exit_gd(gd);
1364 }
1365
1366 void
1367 lwkt_acquire(thread_t td)
1368 {
1369     globaldata_t gd;
1370     globaldata_t mygd;
1371
1372     KKASSERT(td->td_flags & TDF_MIGRATING);
1373     gd = td->td_gd;
1374     mygd = mycpu;
1375     if (gd != mycpu) {
1376 #ifdef LOOPMASK
1377         uint64_t tsc_base = rdtsc();
1378 #endif
1379         cpu_lfence();
1380         KKASSERT((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
1381         crit_enter_gd(mygd);
1382         DEBUG_PUSH_INFO("lwkt_acquire");
1383         while (td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) {
1384             lwkt_process_ipiq();
1385             cpu_lfence();
1386 #ifdef _KERNEL_VIRTUAL
1387             pthread_yield();
1388 #endif
1389 #ifdef LOOPMASK
1390             if (tsc_frequency && rdtsc() - tsc_base > tsc_frequency) {
1391                     kprintf("lwkt_acquire: stuck td %p td->td_flags %08x\n",
1392                             td, td->td_flags);
1393                     tsc_base = rdtsc();
1394             }
1395 #endif
1396         }
1397         DEBUG_POP_INFO();
1398         cpu_mfence();
1399         td->td_gd = mygd;
1400         TAILQ_INSERT_TAIL(&mygd->gd_tdallq, td, td_allq);
1401         td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1402         crit_exit_gd(mygd);
1403     } else {
1404         crit_enter_gd(mygd);
1405         TAILQ_INSERT_TAIL(&mygd->gd_tdallq, td, td_allq);
1406         td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1407         crit_exit_gd(mygd);
1408     }
1409 }
1410
1411 /*
1412  * Generic deschedule.  Descheduling threads other then your own should be
1413  * done only in carefully controlled circumstances.  Descheduling is 
1414  * asynchronous.  
1415  *
1416  * This function may block if the cpu has run out of messages.
1417  */
1418 void
1419 lwkt_deschedule(thread_t td)
1420 {
1421     crit_enter();
1422     if (td == curthread) {
1423         _lwkt_dequeue(td);
1424     } else {
1425         if (td->td_gd == mycpu) {
1426             _lwkt_dequeue(td);
1427         } else {
1428             lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)lwkt_deschedule, td);
1429         }
1430     }
1431     crit_exit();
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Set the target thread's priority.  This routine does not automatically
1436  * switch to a higher priority thread, LWKT threads are not designed for
1437  * continuous priority changes.  Yield if you want to switch.
1438  */
1439 void
1440 lwkt_setpri(thread_t td, int pri)
1441 {
1442     if (td->td_pri != pri) {
1443         KKASSERT(pri >= 0);
1444         crit_enter();
1445         if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
1446             KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
1447             _lwkt_dequeue(td);
1448             td->td_pri = pri;
1449             _lwkt_enqueue(td);
1450         } else {
1451             td->td_pri = pri;
1452         }
1453         crit_exit();
1454     }
1455 }
1456
1457 /*
1458  * Set the initial priority for a thread prior to it being scheduled for
1459  * the first time.  The thread MUST NOT be scheduled before or during
1460  * this call.  The thread may be assigned to a cpu other then the current
1461  * cpu.
1462  *
1463  * Typically used after a thread has been created with TDF_STOPPREQ,
1464  * and before the thread is initially scheduled.
1465  */
1466 void
1467 lwkt_setpri_initial(thread_t td, int pri)
1468 {
1469     KKASSERT(pri >= 0);
1470     KKASSERT((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
1471     td->td_pri = pri;
1472 }
1473
1474 void
1475 lwkt_setpri_self(int pri)
1476 {
1477     thread_t td = curthread;
1478
1479     KKASSERT(pri >= 0 && pri <= TDPRI_MAX);
1480     crit_enter();
1481     if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
1482         _lwkt_dequeue(td);
1483         td->td_pri = pri;
1484         _lwkt_enqueue(td);
1485     } else {
1486         td->td_pri = pri;
1487     }
1488     crit_exit();
1489 }
1490
1491 /*
1492  * hz tick scheduler clock for LWKT threads
1493  */
1494 void
1495 lwkt_schedulerclock(thread_t td)
1496 {
1497     globaldata_t gd = td->td_gd;
1498     thread_t xtd;
1499
1500     xtd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
1501     if (xtd == td) {
1502         /*
1503          * If the current thread is at the head of the runq shift it to the
1504          * end of any equal-priority threads and request a LWKT reschedule
1505          * if it moved.
1506          *
1507          * Ignore upri in this situation.  There will only be one user thread
1508          * in user mode, all others will be user threads running in kernel
1509          * mode and we have to make sure they get some cpu.
1510          */
1511         xtd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
1512         if (xtd && xtd->td_pri == td->td_pri) {
1513             TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
1514             while (xtd && xtd->td_pri == td->td_pri)
1515                 xtd = TAILQ_NEXT(xtd, td_threadq);
1516             if (xtd)
1517                 TAILQ_INSERT_BEFORE(xtd, td, td_threadq);
1518             else
1519                 TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
1520             need_lwkt_resched();
1521         }
1522     } else if (xtd) {
1523         /*
1524          * If we scheduled a thread other than the one at the head of the
1525          * queue always request a reschedule every tick.
1526          */
1527         need_lwkt_resched();
1528     }
1529     /* else curthread probably the idle thread, no need to reschedule */
1530 }
1531
1532 /*
1533  * Migrate the current thread to the specified cpu. 
1534  *
1535  * This is accomplished by descheduling ourselves from the current cpu
1536  * and setting td_migrate_gd.  The lwkt_switch() code will detect that the
1537  * 'old' thread wants to migrate after it has been completely switched out
1538  * and will complete the migration.
1539  *
1540  * TDF_MIGRATING prevents scheduling races while the thread is being migrated.
1541  *
1542  * We must be sure to release our current process designation (if a user
1543  * process) before clearing out any tsleepq we are on because the release
1544  * code may re-add us.
1545  *
1546  * We must be sure to remove ourselves from the current cpu's tsleepq
1547  * before potentially moving to another queue.  The thread can be on
1548  * a tsleepq due to a left-over tsleep_interlock().
1549  */
1550
1551 void
1552 lwkt_setcpu_self(globaldata_t rgd)
1553 {
1554     thread_t td = curthread;
1555
1556     if (td->td_gd != rgd) {
1557         crit_enter_quick(td);
1558
1559         if (td->td_release)
1560             td->td_release(td);
1561         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1562             tsleep_remove(td);
1563
1564         /*
1565          * Set TDF_MIGRATING to prevent a spurious reschedule while we are
1566          * trying to deschedule ourselves and switch away, then deschedule
1567          * ourself, remove us from tdallq, and set td_migrate_gd.  Finally,
1568          * call lwkt_switch() to complete the operation.
1569          */
1570         td->td_flags |= TDF_MIGRATING;
1571         lwkt_deschedule_self(td);
1572         TAILQ_REMOVE(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1573         td->td_migrate_gd = rgd;
1574         lwkt_switch();
1575
1576         /*
1577          * We are now on the target cpu
1578          */
1579         KKASSERT(rgd == mycpu);
1580         TAILQ_INSERT_TAIL(&rgd->gd_tdallq, td, td_allq);
1581         crit_exit_quick(td);
1582     }
1583 }
1584
1585 void
1586 lwkt_migratecpu(int cpuid)
1587 {
1588         globaldata_t rgd;
1589
1590         rgd = globaldata_find(cpuid);
1591         lwkt_setcpu_self(rgd);
1592 }
1593
1594 /*
1595  * Remote IPI for cpu migration (called while in a critical section so we
1596  * do not have to enter another one).
1597  *
1598  * The thread (td) has already been completely descheduled from the
1599  * originating cpu and we can simply assert the case.  The thread is
1600  * assigned to the new cpu and enqueued.
1601  *
1602  * The thread will re-add itself to tdallq when it resumes execution.
1603  */
1604 static void
1605 lwkt_setcpu_remote(void *arg)
1606 {
1607     thread_t td = arg;
1608     globaldata_t gd = mycpu;
1609
1610     KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) == 0);
1611     td->td_gd = gd;
1612     cpu_mfence();
1613     td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1614     KKASSERT(td->td_migrate_gd == NULL);
1615     KKASSERT(td->td_lwp == NULL ||
1616             (td->td_lwp->lwp_mpflags & LWP_MP_ONRUNQ) == 0);
1617     _lwkt_enqueue(td);
1618 }
1619
1620 struct lwp *
1621 lwkt_preempted_proc(void)
1622 {
1623     thread_t td = curthread;
1624     while (td->td_preempted)
1625         td = td->td_preempted;
1626     return(td->td_lwp);
1627 }
1628
1629 /*
1630  * Create a kernel process/thread/whatever.  It shares it's address space
1631  * with proc0 - ie: kernel only.
1632  *
1633  * If the cpu is not specified one will be selected.  In the future
1634  * specifying a cpu of -1 will enable kernel thread migration between
1635  * cpus.
1636  */
1637 int
1638 lwkt_create(void (*func)(void *), void *arg, struct thread **tdp,
1639             thread_t template, int tdflags, int cpu, const char *fmt, ...)
1640 {
1641     thread_t td;
1642     __va_list ap;
1643
1644     td = lwkt_alloc_thread(template, LWKT_THREAD_STACK, cpu,
1645                            tdflags);
1646     if (tdp)
1647         *tdp = td;
1648     cpu_set_thread_handler(td, lwkt_exit, func, arg);
1649
1650     /*
1651      * Set up arg0 for 'ps' etc
1652      */
1653     __va_start(ap, fmt);
1654     kvsnprintf(td->td_comm, sizeof(td->td_comm), fmt, ap);
1655     __va_end(ap);
1656
1657     /*
1658      * Schedule the thread to run
1659      */
1660     if (td->td_flags & TDF_NOSTART)
1661         td->td_flags &= ~TDF_NOSTART;
1662     else
1663         lwkt_schedule(td);
1664     return 0;
1665 }
1666
1667 /*
1668  * Destroy an LWKT thread.   Warning!  This function is not called when
1669  * a process exits, cpu_proc_exit() directly calls cpu_thread_exit() and
1670  * uses a different reaping mechanism.
1671  */
1672 void
1673 lwkt_exit(void)
1674 {
1675     thread_t td = curthread;
1676     thread_t std;
1677     globaldata_t gd;
1678
1679     /*
1680      * Do any cleanup that might block here
1681      */
1682     biosched_done(td);
1683     dsched_exit_thread(td);
1684
1685     /*
1686      * Get us into a critical section to interlock gd_freetd and loop
1687      * until we can get it freed.
1688      *
1689      * We have to cache the current td in gd_freetd because objcache_put()ing
1690      * it would rip it out from under us while our thread is still active.
1691      *
1692      * We are the current thread so of course our own TDF_RUNNING bit will
1693      * be set, so unlike the lwp reap code we don't wait for it to clear.
1694      */
1695     gd = mycpu;
1696     crit_enter_quick(td);
1697     for (;;) {
1698         if (td->td_refs) {
1699             tsleep(td, 0, "tdreap", 1);
1700             continue;
1701         }
1702         if ((std = gd->gd_freetd) != NULL) {
1703             KKASSERT((std->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) == 0);
1704             gd->gd_freetd = NULL;
1705             objcache_put(thread_cache, std);
1706             continue;
1707         }
1708         break;
1709     }
1710
1711     /*
1712      * Remove thread resources from kernel lists and deschedule us for
1713      * the last time.  We cannot block after this point or we may end
1714      * up with a stale td on the tsleepq.
1715      *
1716      * None of this may block, the critical section is the only thing
1717      * protecting tdallq and the only thing preventing new lwkt_hold()
1718      * thread refs now.
1719      */
1720     if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1721         tsleep_remove(td);
1722     lwkt_deschedule_self(td);
1723     lwkt_remove_tdallq(td);
1724     KKASSERT(td->td_refs == 0);
1725
1726     /*
1727      * Final cleanup
1728      */
1729     KKASSERT(gd->gd_freetd == NULL);
1730     if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD)
1731         gd->gd_freetd = td;
1732     cpu_thread_exit();
1733 }
1734
1735 void
1736 lwkt_remove_tdallq(thread_t td)
1737 {
1738     KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
1739     TAILQ_REMOVE(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1740 }
1741
1742 /*
1743  * Code reduction and branch prediction improvements.  Call/return
1744  * overhead on modern cpus often degenerates into 0 cycles due to
1745  * the cpu's branch prediction hardware and return pc cache.  We
1746  * can take advantage of this by not inlining medium-complexity
1747  * functions and we can also reduce the branch prediction impact
1748  * by collapsing perfectly predictable branches into a single
1749  * procedure instead of duplicating it.
1750  *
1751  * Is any of this noticeable?  Probably not, so I'll take the
1752  * smaller code size.
1753  */
1754 void
1755 crit_exit_wrapper(__DEBUG_CRIT_ARG__)
1756 {
1757     _crit_exit(mycpu __DEBUG_CRIT_PASS_ARG__);
1758 }
1759
1760 void
1761 crit_panic(void)
1762 {
1763     thread_t td = curthread;
1764     int lcrit = td->td_critcount;
1765
1766     td->td_critcount = 0;
1767     cpu_ccfence();
1768     panic("td_critcount is/would-go negative! %p %d", td, lcrit);
1769     /* NOT REACHED */
1770 }
1771
1772 /*
1773  * Called from debugger/panic on cpus which have been stopped.  We must still
1774  * process the IPIQ while stopped.
1775  *
1776  * If we are dumping also try to process any pending interrupts.  This may
1777  * or may not work depending on the state of the cpu at the point it was
1778  * stopped.
1779  */
1780 void
1781 lwkt_smp_stopped(void)
1782 {
1783     globaldata_t gd = mycpu;
1784
1785     if (dumping) {
1786         lwkt_process_ipiq();
1787         --gd->gd_intr_nesting_level;
1788         splz();
1789         ++gd->gd_intr_nesting_level;
1790     } else {
1791         lwkt_process_ipiq();
1792     }
1793     cpu_smp_stopped();
1794 }