sys/kern/kern_synch.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1990, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
   8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  19  *    must display the following acknowledgement:
  20  *      This product includes software developed by the University of
  21  *      California, Berkeley and its contributors.
  22  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  23  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  24  *    without specific prior written permission.
  25  *
  26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  27  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  28  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  29  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  30  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  31  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  32  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  33  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  34  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  35  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  36  * SUCH DAMAGE.
  37  *
  38  *      @(#)kern_synch.c        8.9 (Berkeley) 5/19/95
  39  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_synch.c,v 1.87.2.6 2002/10/13 07:29:53 kbyanc Exp $
  40  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_synch.c,v 1.70 2007/01/12 03:05:49 dillon Exp $
  41  */
  42
  43 #include "opt_ktrace.h"
  44
  45 #include <sys/param.h>
  46 #include <sys/systm.h>
  47 #include <sys/proc.h>
  48 #include <sys/kernel.h>
  49 #include <sys/signalvar.h>
  50 #include <sys/resourcevar.h>
  51 #include <sys/vmmeter.h>
  52 #include <sys/sysctl.h>
  53 #include <sys/lock.h>
  54 #ifdef KTRACE
  55 #include <sys/uio.h>
  56 #include <sys/ktrace.h>
  57 #endif
  58 #include <sys/xwait.h>
  59 #include <sys/ktr.h>
  60
  61 #include <sys/thread2.h>
  62 #include <sys/spinlock2.h>
  63
  64 #include <machine/cpu.h>
  65 #include <machine/smp.h>
  66
  67 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
  68
  69 static void sched_setup (void *dummy);
  70 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
  71
  72 int     hogticks;
  73 int     lbolt;
  74 int     lbolt_syncer;
  75 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
  76 int     ncpus;
  77 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;
  78 int     safepri;
  79
  80 static struct callout loadav_callout;
  81 static struct callout schedcpu_callout;
  82 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
  83
  84 #if !defined(KTR_TSLEEP)
  85 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
  86 #endif
  87 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
  88 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter", 0);
  89 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 0, "tsleep exit", 0);
  90 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 0, "wakeup enter", 0);
  91 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 0, "wakeup exit", 0);
  92 #define logtsleep(name) KTR_LOG(tsleep_ ## name)
  93
  94 struct loadavg averunnable =
  95         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
  96 /*
  97  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
  98  * when sampling at 5 second intervals.
  99  */
 100 static fixpt_t cexp[3] = {
 101         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
 102         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
 103         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
 104 };
 105
 106 static void     endtsleep (void *);
 107 static void     unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td);
 108 static void     loadav (void *arg);
 109 static void     schedcpu (void *arg);
 110
 111 /*
 112  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
 113  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
 114  */
 115 static int
 116 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 117 {
 118         int error, new_val;
 119
 120         new_val = sched_quantum * tick;
 121         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 122         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 123                 return (error);
 124         if (new_val < tick)
 125                 return (EINVAL);
 126         sched_quantum = new_val / tick;
 127         hogticks = 2 * sched_quantum;
 128         return (0);
 129 }
 130
 131 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 132         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 133
 134 /*
 135  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 136  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 137  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 138  *
 139  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 140  *     1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 141  *
 142  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 143  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 144  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 145  *
 146  * decay 95% of `p_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing
 147  */
 148 #define CCPU_SHIFT      11
 149
 150 static fixpt_t ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 151 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 152
 153 /*
 154  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale
 155  */
 156 int     fscale __unused = FSCALE;       /* exported to systat */
 157 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 158
 159 /*
 160  * Recompute process priorities, once a second.
 161  *
 162  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
 163  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
 164  * process runnable relative to other processes in the system we have
 165  * a 1-second recalc to help out.
 166  *
 167  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
 168  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold
 169  * several seconds worth of count.
 170  *
 171  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
 172  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
 173  */
 174 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
 175 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
 176
 177 static void
 178 schedcpu(void *arg)
 179 {
 180         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
 181         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
 182         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 183         wakeup((caddr_t)&lbolt_syncer);
 184         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
 185 }
 186
 187 /*
 188  * General process statistics once a second
 189  */
 190 static int
 191 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
 192 {
 193         crit_enter();
 194         p->p_swtime++;
 195         if (p->p_stat == SSLEEP)
 196                 p->p_slptime++;
 197
 198         /*
 199          * Only recalculate processes that are active or have slept
 200          * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
 201          */
 202         if (p->p_slptime <= 1) {
 203                 p->p_usched->recalculate(&p->p_lwp);
 204         } else {
 205                 p->p_pctcpu = (p->p_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 206         }
 207         crit_exit();
 208         return(0);
 209 }
 210
 211 /*
 212  * Resource checks.  XXX break out since ksignal/killproc can block,
 213  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
 214  * a better way.
 215  */
 216 static int
 217 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
 218 {
 219         u_int64_t ttime;
 220
 221         crit_enter();
 222         if (p->p_stat == SIDL ||
 223             (p->p_flag & P_ZOMBIE) ||
 224             p->p_limit == NULL ||
 225             p->p_thread == NULL
 226         ) {
 227                 crit_exit();
 228                 return(0);
 229         }
 230
 231         ttime = p->p_thread->td_sticks + p->p_thread->td_uticks;
 232
 233         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
 234         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
 235                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 236                 break;
 237         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
 238                 if ((p->p_flag & P_XCPU) == 0) {
 239                         p->p_flag |= P_XCPU;
 240                         ksignal(p, SIGXCPU);
 241                 }
 242                 break;
 243         default:
 244                 break;
 245         }
 246         crit_exit();
 247         return(0);
 248 }
 249
 250 /*
 251  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
 252  * a period of one second.
 253  *
 254  * MPSAFE
 255  */
 256 void
 257 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
 258 {
 259         fixpt_t acc;
 260         int remticks;
 261
 262         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
 263         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
 264                 lp->lwp_pctcpu = acc;
 265         } else {
 266                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
 267                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
 268                                 ESTCPUFREQ;
 269         }
 270 }
 271
 272 /*
 273  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 274  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 275  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 276  */
 277 #define TABLESIZE       128
 278 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 279
 280 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
 281
 282 /*
 283  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
 284  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
 285  * cannot make any high level calls.
 286  *
 287  * Each cpu has its own sleep queue.
 288  */
 289 void
 290 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
 291 {
 292         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
 293         int i;
 294
 295         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 296                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
 297                 hogticks = 2 * sched_quantum;
 298
 299                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
 300         } else {
 301                 gd->gd_tsleep_hash = kmalloc(sizeof(slpque_cpu0),
 302                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
 303         }
 304         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
 305                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
 306 }
 307
 308 /*
 309  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 310  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 311  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 312  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 313  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 314  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 315  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 316  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 317  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 318  *
 319  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
 320  * the LWKT scheduler.
 321  *
 322  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 323  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 324  */
 325 int
 326 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 327 {
 328         struct thread *td = curthread;
 329         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 330         globaldata_t gd;
 331         int sig;
 332         int catch;
 333         int id;
 334         int error;
 335         int oldpri;
 336         struct callout thandle;
 337
 338         /*
 339          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 340          * even in stable.  Just scrap it for now.
 341          */
 342         if (cold || panicstr) {
 343                 /*
 344                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 345                  * just give interrupts a chance, then just return;
 346                  * don't run any other procs or panic below,
 347                  * in case this is the idle process and already asleep.
 348                  */
 349                 splz();
 350                 oldpri = td->td_pri & TDPRI_MASK;
 351                 lwkt_setpri_self(safepri);
 352                 lwkt_switch();
 353                 lwkt_setpri_self(oldpri);
 354                 return (0);
 355         }
 356         logtsleep(tsleep_beg);
 357         gd = td->td_gd;
 358         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
 359
 360         /*
 361          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
 362          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
 363          * interlock.
 364          *
 365          * The entire sequence through to where we actually sleep must
 366          * run without breaking the critical section.
 367          */
 368         id = LOOKUP(ident);
 369         catch = flags & PCATCH;
 370         error = 0;
 371         sig = 0;
 372
 373         crit_enter_quick(td);
 374
 375         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 376         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 377                 ident, wmesg, p->p_stat));
 378
 379         /*
 380          * Setup for the current process (if this is a process).
 381          */
 382         if (p) {
 383                 if (catch) {
 384                         /*
 385                          * Early termination if PCATCH was set and a
 386                          * signal is pending, interlocked with the
 387                          * critical section.
 388                          *
 389                          * Early termination only occurs when tsleep() is
 390                          * entered while in a normal SRUN state.
 391                          */
 392                         if ((sig = CURSIG(p)) != 0)
 393                                 goto resume;
 394
 395                         /*
 396                          * Causes ksignal to wake us up when.
 397                          */
 398                         p->p_flag |= P_SINTR;
 399                 }
 400
 401                 /*
 402                  * Make sure the current process has been untangled from
 403                  * the userland scheduler and initialize slptime to start
 404                  * counting.
 405                  */
 406                 if (flags & PNORESCHED)
 407                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
 408                 p->p_usched->release_curproc(&p->p_lwp);
 409                 p->p_slptime = 0;
 410         }
 411
 412         /*
 413          * Move our thread to the correct queue and setup our wchan, etc.
 414          */
 415         lwkt_deschedule_self(td);
 416         td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
 417         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 418         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 419
 420         td->td_wchan = ident;
 421         td->td_wmesg = wmesg;
 422         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
 423
 424         /*
 425          * Setup the timeout, if any
 426          */
 427         if (timo) {
 428                 callout_init(&thandle);
 429                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
 430         }
 431
 432         /*
 433          * Beddy bye bye.
 434          */
 435         if (p) {
 436                 /*
 437                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
 438                  */
 439                 KKASSERT((p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
 440                 p->p_stat = SSLEEP;
 441                 p->p_lwp.lwp_ru.ru_nvcsw++;
 442                 lwkt_switch();
 443
 444                 /*
 445                  * And when we are woken up, put us back in SRUN.  If we
 446                  * slept for over a second, recalculate our estcpu.
 447                  */
 448                 p->p_stat = SRUN;
 449                 if (p->p_slptime)
 450                         p->p_usched->recalculate(&p->p_lwp);
 451                 p->p_slptime = 0;
 452         } else {
 453                 lwkt_switch();
 454         }
 455
 456         /*
 457          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
 458          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
 459          */
 460         KKASSERT(gd == td->td_gd);
 461         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
 462
 463         /*
 464          * Cleanup the timeout.
 465          */
 466         if (timo) {
 467                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 468                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 469                         if (sig == 0)
 470                                 error = EWOULDBLOCK;
 471                 } else {
 472                         callout_stop(&thandle);
 473                 }
 474         }
 475
 476         /*
 477          * Since td_threadq is used both for our run queue AND for the
 478          * tsleep hash queue, we can't still be on it at this point because
 479          * we've gotten cpu back.
 480          */
 481         KASSERT((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0, ("tsleep: impossible thread flags %08x", td->td_flags));
 482         td->td_wchan = NULL;
 483         td->td_wmesg = NULL;
 484         td->td_wdomain = 0;
 485
 486         /*
 487          * Figure out the correct error return
 488          */
 489 resume:
 490         if (p) {
 491                 p->p_flag &= ~(P_BREAKTSLEEP | P_SINTR);
 492                 if (catch && error == 0 && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 493                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 494                                 error = EINTR;
 495                         else
 496                                 error = ERESTART;
 497                 }
 498         }
 499         logtsleep(tsleep_end);
 500         crit_exit_quick(td);
 501         return (error);
 502 }
 503
 504 /*
 505  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
 506  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
 507  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
 508  *
 509  *      (enter critical section)
 510  *      (acquire upper level lock)
 511  *      tsleep_interlock(blah)
 512  *      (release upper level lock)
 513  *      tsleep(blah, ...)
 514  *      (exit critical section)
 515  *
 516  * Basically this function sets our cpumask for the ident which informs
 517  * other cpus that our cpu 'might' be waiting (or about to wait on) the
 518  * hash index related to the ident.  The critical section prevents another
 519  * cpu's wakeup() from being processed on our cpu until we are actually
 520  * able to enter the tsleep().  Thus, no race occurs between our attempt
 521  * to release a resource and sleep, and another cpu's attempt to acquire
 522  * a resource and call wakeup.
 523  *
 524  * There isn't much of a point to this function unless you call it while
 525  * holding a critical section.
 526  */
 527 static __inline void
 528 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, void *ident)
 529 {
 530         int id = LOOKUP(ident);
 531
 532         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 533 }
 534
 535 void
 536 tsleep_interlock(void *ident)
 537 {
 538         _tsleep_interlock(mycpu, ident);
 539 }
 540
 541 /*
 542  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
 543  * be passed to msleep().  The function will atomically release the
 544  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
 545  * return.
 546  *
 547  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
 548  * heavily.
 549  */
 550 int
 551 msleep(void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
 552        const char *wmesg, int timo)
 553 {
 554         globaldata_t gd = mycpu;
 555         int error;
 556
 557         crit_enter_gd(gd);
 558         _tsleep_interlock(gd, ident);
 559         spin_unlock_wr_quick(gd, spin);
 560         error = tsleep(ident, flags, wmesg, timo);
 561         spin_lock_wr_quick(gd, spin);
 562         crit_exit_gd(gd);
 563
 564         return (error);
 565 }
 566
 567 /*
 568  * Implement the timeout for tsleep.
 569  *
 570  * We set P_BREAKTSLEEP to indicate that an event has occured, but
 571  * we only call setrunnable if the process is not stopped.
 572  *
 573  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
 574  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
 575  */
 576 static void
 577 endtsleep(void *arg)
 578 {
 579         thread_t td = arg;
 580         struct proc *p;
 581
 582         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 583         crit_enter();
 584
 585         /*
 586          * cpu interlock.  Thread flags are only manipulated on
 587          * the cpu owning the thread.  proc flags are only manipulated
 588          * by the older of the MP lock.  We have both.
 589          */
 590         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 591                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 592
 593                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 594                         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
 595                         if ((p->p_flag & P_STOPPED) == 0)
 596                                 setrunnable(p);
 597                 } else {
 598                         unsleep_and_wakeup_thread(td);
 599                 }
 600         }
 601         crit_exit();
 602 }
 603
 604 /*
 605  * Unsleep and wakeup a thread.  This function runs without the MP lock
 606  * which means that it can only manipulate thread state on the owning cpu,
 607  * and cannot touch the process state at all.
 608  */
 609 static
 610 void
 611 unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td)
 612 {
 613         globaldata_t gd = mycpu;
 614         int id;
 615
 616 #ifdef SMP
 617         if (td->td_gd != gd) {
 618                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)unsleep_and_wakeup_thread, td);
 619                 return;
 620         }
 621 #endif
 622         crit_enter();
 623         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 624                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 625                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
 626                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 627                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
 628                         atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 629                 lwkt_schedule(td);
 630         }
 631         crit_exit();
 632 }
 633
 634 /*
 635  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 636  * count may be zero or one only.
 637  *
 638  * The domain encodes the sleep/wakeup domain AND the first cpu to check
 639  * (which is always the current cpu).  As we iterate across cpus
 640  *
 641  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
 642  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
 643  * at all.
 644  */
 645 static void
 646 _wakeup(void *ident, int domain)
 647 {
 648         struct tslpque *qp;
 649         struct thread *td;
 650         struct thread *ntd;
 651         globaldata_t gd;
 652 #ifdef SMP
 653         cpumask_t mask;
 654         cpumask_t tmask;
 655         int startcpu;
 656         int nextcpu;
 657 #endif
 658         int id;
 659
 660         crit_enter();
 661         logtsleep(wakeup_beg);
 662         gd = mycpu;
 663         id = LOOKUP(ident);
 664         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
 665 restart:
 666         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 667                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 668                 if (td->td_wchan == ident &&
 669                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
 670                 ) {
 671                         KKASSERT(td->td_flags & TDF_TSLEEPQ);
 672                         td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 673                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 674                         if (TAILQ_FIRST(qp) == NULL) {
 675                                 atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id],
 676                                                  gd->gd_cpumask);
 677                         }
 678                         lwkt_schedule(td);
 679                         if (domain & PWAKEUP_ONE)
 680                                 goto done;
 681                         goto restart;
 682                 }
 683         }
 684
 685 #ifdef SMP
 686         /*
 687          * We finished checking the current cpu but there still may be
 688          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
 689          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
 690          * to continue checking cpus.
 691          *
 692          * The cpu that started the wakeup sequence is encoded in the domain.
 693          * We use this information to determine which cpus still need to be
 694          * checked, locate a candidate cpu, and chain the wakeup
 695          * asynchronously with an IPI message.
 696          *
 697          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
 698          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send
 699          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
 700          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
 701          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
 702          * needed to be woken up.
 703          *
 704          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
 705          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
 706          * thread pointers.
 707          */
 708         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0 &&
 709             (mask = slpque_cpumasks[id]) != 0
 710         ) {
 711                 /*
 712                  * Look for a cpu that might have work to do.  Mask out cpus
 713                  * which have already been processed.
 714                  *
 715                  * 31xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx0
 716                  *        ^        ^           ^
 717                  *      start   currentcpu    start
 718                  *      case2                 case1
 719                  *        *        *           *
 720                  * 11111111111111110000000000000111     case1
 721                  * 00000000111111110000000000000000     case2
 722                  *
 723                  * case1:  We started at start_case1 and processed through
 724                  *         to the current cpu.  We have to check any bits
 725                  *         after the current cpu, then check bits before
 726                  *         the starting cpu.
 727                  *
 728                  * case2:  We have already checked all the bits from
 729                  *         start_case2 to the end, and from 0 to the current
 730                  *         cpu.  We just have the bits from the current cpu
 731                  *         to start_case2 left to check.
 732                  */
 733                 startcpu = PWAKEUP_DECODE(domain);
 734                 if (gd->gd_cpuid >= startcpu) {
 735                         /*
 736                          * CASE1
 737                          */
 738                         tmask = mask & ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1);
 739                         if (mask & tmask) {
 740                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 741                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 742                                                 _wakeup, ident, domain);
 743                         } else {
 744                                 tmask = (1 << startcpu) - 1;
 745                                 if (mask & tmask) {
 746                                         nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 747                                         lwkt_send_ipiq2(
 748                                                     globaldata_find(nextcpu),
 749                                                     _wakeup, ident, domain);
 750                                 }
 751                         }
 752                 } else {
 753                         /*
 754                          * CASE2
 755                          */
 756                         tmask = ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1) &
 757                                  ((1 << startcpu) - 1);
 758                         if (mask & tmask) {
 759                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 760                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 761                                                 _wakeup, ident, domain);
 762                         }
 763                 }
 764         }
 765 #endif
 766 done:
 767         logtsleep(wakeup_end);
 768         crit_exit();
 769 }
 770
 771 /*
 772  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
 773  */
 774 void
 775 wakeup(void *ident)
 776 {
 777     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid));
 778 }
 779
 780 /*
 781  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
 782  */
 783 void
 784 wakeup_one(void *ident)
 785 {
 786     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 787     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 788 }
 789
 790 /*
 791  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 792  * only.
 793  */
 794 void
 795 wakeup_mycpu(void *ident)
 796 {
 797     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 798 }
 799
 800 /*
 801  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 802  * only.
 803  */
 804 void
 805 wakeup_mycpu_one(void *ident)
 806 {
 807     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 808     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU|PWAKEUP_ONE);
 809 }
 810
 811 /*
 812  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 813  * only.
 814  */
 815 void
 816 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, void *ident)
 817 {
 818 #ifdef SMP
 819     if (gd == mycpu) {
 820         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 821     } else {
 822         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU);
 823     }
 824 #else
 825     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 826 #endif
 827 }
 828
 829 /*
 830  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 831  * only.
 832  */
 833 void
 834 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, void *ident)
 835 {
 836 #ifdef SMP
 837     if (gd == mycpu) {
 838         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 839     } else {
 840         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 841     }
 842 #else
 843     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 844 #endif
 845 }
 846
 847 /*
 848  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
 849  * the specified domain, on all cpus.
 850  */
 851 void
 852 wakeup_domain(void *ident, int domain)
 853 {
 854     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
 855 }
 856
 857 /*
 858  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
 859  * the specified  domain, on any cpu.
 860  */
 861 void
 862 wakeup_domain_one(void *ident, int domain)
 863 {
 864     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 865     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 866 }
 867
 868 /*
 869  * setrunnable()
 870  *
 871  * Make a process runnable.  The MP lock must be held on call.  This only
 872  * has an effect if we are in SSLEEP.  We only break out of the
 873  * tsleep if P_BREAKTSLEEP is set, otherwise we just fix-up the state.
 874  *
 875  * NOTE: With the MP lock held we can only safely manipulate the process
 876  * structure.  We cannot safely manipulate the thread structure.
 877  */
 878 void
 879 setrunnable(struct proc *p)
 880 {
 881         crit_enter();
 882         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 883         p->p_flag &= ~P_STOPPED;
 884         if (p->p_stat == SSLEEP && (p->p_flag & P_BREAKTSLEEP)) {
 885                 unsleep_and_wakeup_thread(p->p_thread);
 886         }
 887         crit_exit();
 888 }
 889
 890 /*
 891  * The process is stopped due to some condition, usually because P_STOPPED
 892  * is set but also possibly due to being traced.
 893  *
 894  * NOTE!  If the caller sets P_STOPPED, the caller must also clear P_WAITED
 895  * because the parent may check the child's status before the child actually
 896  * gets to this routine.
 897  *
 898  * This routine is called with the current process only, typically just
 899  * before returning to userland.
 900  *
 901  * Setting P_BREAKTSLEEP before entering the tsleep will cause a passive
 902  * SIGCONT to break out of the tsleep.
 903  */
 904 void
 905 tstop(struct proc *p)
 906 {
 907         wakeup((caddr_t)p->p_pptr);
 908         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
 909         tsleep(p, 0, "stop", 0);
 910 }
 911
 912 /*
 913  * Yield / synchronous reschedule.  This is a bit tricky because the trap
 914  * code might have set a lazy release on the switch function.   Setting
 915  * P_PASSIVE_ACQ will ensure that the lazy release executes when we call
 916  * switch, and that we are given a greater chance of affinity with our
 917  * current cpu.
 918  *
 919  * We call lwkt_setpri_self() to rotate our thread to the end of the lwkt
 920  * run queue.  lwkt_switch() will also execute any assigned passive release
 921  * (which usually calls release_curproc()), allowing a same/higher priority
 922  * process to be designated as the current process.
 923  *
 924  * While it is possible for a lower priority process to be designated,
 925  * it's call to lwkt_maybe_switch() in acquire_curproc() will likely
 926  * round-robin back to us and we will be able to re-acquire the current
 927  * process designation.
 928  */
 929 void
 930 uio_yield(void)
 931 {
 932         struct thread *td = curthread;
 933         struct proc *p = td->td_proc;
 934
 935         lwkt_setpri_self(td->td_pri & TDPRI_MASK);
 936         if (p) {
 937                 p->p_flag |= P_PASSIVE_ACQ;
 938                 lwkt_switch();
 939                 p->p_flag &= ~P_PASSIVE_ACQ;
 940         } else {
 941                 lwkt_switch();
 942         }
 943 }
 944
 945 /*
 946  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 947  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 948  */
 949 static int loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data);
 950
 951 static void
 952 loadav(void *arg)
 953 {
 954         struct loadavg *avg;
 955         int i, nrun;
 956
 957         nrun = 0;
 958         allproc_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
 959         avg = &averunnable;
 960         for (i = 0; i < 3; i++) {
 961                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 962                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 963         }
 964
 965         /*
 966          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 967          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 968          * run at regular intervals.
 969          */
 970         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(krandom() % (hz * 2 + 1)),
 971                       loadav, NULL);
 972 }
 973
 974 static int
 975 loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data)
 976 {
 977         int *nrunp = data;
 978         thread_t td;
 979
 980         switch (p->p_stat) {
 981         case SRUN:
 982                 if ((td = p->p_thread) == NULL)
 983                         break;
 984                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
 985                         break;
 986                 /* fall through */
 987         case SIDL:
 988                 ++*nrunp;
 989                 break;
 990         default:
 991                 break;
 992         }
 993         return(0);
 994 }
 995
 996 /* ARGSUSED */
 997 static void
 998 sched_setup(void *dummy)
 999 {
1000         callout_init(&loadav_callout);
1001         callout_init(&schedcpu_callout);
1002
1003         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
1004         schedcpu(NULL);
1005         loadav(NULL);
1006 }
1007