Merge from vendor branch GCC:
[dragonfly.git] / 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 1.71 2007/01/14 07:59:03 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                          * Early termination if PCATCH was set and a
397                          * mailbox signal was possibly delivered prior to
398                          * the system call even being made, in order to
399                          * allow the user to interlock without having to
400                          * make additional system calls.
401                          */
402                         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
403                                 goto resume;
404
405                         /*
406                          * Causes ksignal to wake us up when.
407                          */
408                         p->p_flag |= P_SINTR;
409                 }
410
411                 /*
412                  * Make sure the current process has been untangled from
413                  * the userland scheduler and initialize slptime to start
414                  * counting.
415                  */
416                 if (flags & PNORESCHED)
417                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
418                 p->p_usched->release_curproc(&p->p_lwp);
419                 p->p_slptime = 0;
420         }
421
422         /*
423          * Move our thread to the correct queue and setup our wchan, etc.
424          */
425         lwkt_deschedule_self(td);
426         td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
427         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
428         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
429
430         td->td_wchan = ident;
431         td->td_wmesg = wmesg;
432         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
433
434         /*
435          * Setup the timeout, if any
436          */
437         if (timo) {
438                 callout_init(&thandle);
439                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
440         }
441
442         /*
443          * Beddy bye bye.
444          */
445         if (p) {
446                 /*
447                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
448                  */
449                 KKASSERT((p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
450                 p->p_stat = SSLEEP;
451                 p->p_lwp.lwp_ru.ru_nvcsw++;
452                 lwkt_switch();
453
454                 /*
455                  * And when we are woken up, put us back in SRUN.  If we
456                  * slept for over a second, recalculate our estcpu.
457                  */
458                 p->p_stat = SRUN;
459                 if (p->p_slptime)
460                         p->p_usched->recalculate(&p->p_lwp);
461                 p->p_slptime = 0;
462         } else {
463                 lwkt_switch();
464         }
465
466         /* 
467          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
468          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
469          */
470         KKASSERT(gd == td->td_gd);
471         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
472
473         /*
474          * Cleanup the timeout.
475          */
476         if (timo) {
477                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
478                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
479                         if (sig == 0)
480                                 error = EWOULDBLOCK;
481                 } else {
482                         callout_stop(&thandle);
483                 }
484         }
485
486         /*
487          * Since td_threadq is used both for our run queue AND for the
488          * tsleep hash queue, we can't still be on it at this point because
489          * we've gotten cpu back.
490          */
491         KASSERT((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0, ("tsleep: impossible thread flags %08x", td->td_flags));
492         td->td_wchan = NULL;
493         td->td_wmesg = NULL;
494         td->td_wdomain = 0;
495
496         /*
497          * Figure out the correct error return.  If interrupted by a
498          * signal we want to return EINTR or ERESTART.  
499          *
500          * If P_MAILBOX is set no automatic system call restart occurs
501          * and we return EINTR.  P_MAILBOX is meant to be used as an
502          * interlock, the user must poll it prior to any system call
503          * that it wishes to interlock a mailbox signal against since
504          * the flag is cleared on *any* system call that sleeps.
505          */
506 resume:
507         if (p) {
508                 if (catch && error == 0) {
509                         if ((p->p_flag & P_MAILBOX) && sig == 0) {
510                                 error = EINTR;
511                         } else if ((sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
512                                 if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
513                                         error = EINTR;
514                                 else
515                                         error = ERESTART;
516                         }
517                 }
518                 p->p_flag &= ~(P_BREAKTSLEEP | P_SINTR | P_MAILBOX);
519         }
520         logtsleep(tsleep_end);
521         crit_exit_quick(td);
522         return (error);
523 }
524
525 /*
526  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
527  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
528  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
529  *
530  *      (enter critical section)
531  *      (acquire upper level lock)
532  *      tsleep_interlock(blah)
533  *      (release upper level lock)
534  *      tsleep(blah, ...)
535  *      (exit critical section)
536  *
537  * Basically this function sets our cpumask for the ident which informs
538  * other cpus that our cpu 'might' be waiting (or about to wait on) the
539  * hash index related to the ident.  The critical section prevents another
540  * cpu's wakeup() from being processed on our cpu until we are actually
541  * able to enter the tsleep().  Thus, no race occurs between our attempt
542  * to release a resource and sleep, and another cpu's attempt to acquire
543  * a resource and call wakeup.
544  *
545  * There isn't much of a point to this function unless you call it while
546  * holding a critical section.
547  */
548 static __inline void
549 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, void *ident)
550 {
551         int id = LOOKUP(ident);
552
553         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
554 }
555
556 void
557 tsleep_interlock(void *ident)
558 {
559         _tsleep_interlock(mycpu, ident);
560 }
561
562 /*
563  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
564  * be passed to msleep().  The function will atomically release the
565  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
566  * return.
567  *
568  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
569  * heavily.
570  */
571 int
572 msleep(void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
573        const char *wmesg, int timo)
574 {
575         globaldata_t gd = mycpu;
576         int error;
577
578         crit_enter_gd(gd);
579         _tsleep_interlock(gd, ident);
580         spin_unlock_wr_quick(gd, spin);
581         error = tsleep(ident, flags, wmesg, timo);
582         spin_lock_wr_quick(gd, spin);
583         crit_exit_gd(gd);
584
585         return (error);
586 }
587
588 /*
589  * Implement the timeout for tsleep.
590  *
591  * We set P_BREAKTSLEEP to indicate that an event has occured, but
592  * we only call setrunnable if the process is not stopped.
593  *
594  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
595  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
596  */
597 static void
598 endtsleep(void *arg)
599 {
600         thread_t td = arg;
601         struct proc *p;
602
603         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
604         crit_enter();
605
606         /*
607          * cpu interlock.  Thread flags are only manipulated on
608          * the cpu owning the thread.  proc flags are only manipulated
609          * by the older of the MP lock.  We have both.
610          */
611         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
612                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
613
614                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
615                         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
616                         if ((p->p_flag & P_STOPPED) == 0)
617                                 setrunnable(p);
618                 } else {
619                         unsleep_and_wakeup_thread(td);
620                 }
621         }
622         crit_exit();
623 }
624
625 /*
626  * Unsleep and wakeup a thread.  This function runs without the MP lock
627  * which means that it can only manipulate thread state on the owning cpu,
628  * and cannot touch the process state at all.
629  */
630 static
631 void
632 unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td)
633 {
634         globaldata_t gd = mycpu;
635         int id;
636
637 #ifdef SMP
638         if (td->td_gd != gd) {
639                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)unsleep_and_wakeup_thread, td);
640                 return;
641         }
642 #endif
643         crit_enter();
644         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
645                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
646                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
647                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
648                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
649                         atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
650                 lwkt_schedule(td);
651         }
652         crit_exit();
653 }
654
655 /*
656  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
657  * count may be zero or one only.
658  *
659  * The domain encodes the sleep/wakeup domain AND the first cpu to check
660  * (which is always the current cpu).  As we iterate across cpus
661  *
662  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
663  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
664  * at all.
665  */
666 static void
667 _wakeup(void *ident, int domain)
668 {
669         struct tslpque *qp;
670         struct thread *td;
671         struct thread *ntd;
672         globaldata_t gd;
673 #ifdef SMP
674         cpumask_t mask;
675         cpumask_t tmask;
676         int startcpu;
677         int nextcpu;
678 #endif
679         int id;
680
681         crit_enter();
682         logtsleep(wakeup_beg);
683         gd = mycpu;
684         id = LOOKUP(ident);
685         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
686 restart:
687         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
688                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
689                 if (td->td_wchan == ident && 
690                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
691                 ) {
692                         KKASSERT(td->td_flags & TDF_TSLEEPQ);
693                         td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
694                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
695                         if (TAILQ_FIRST(qp) == NULL) {
696                                 atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id],
697                                                  gd->gd_cpumask);
698                         }
699                         lwkt_schedule(td);
700                         if (domain & PWAKEUP_ONE)
701                                 goto done;
702                         goto restart;
703                 }
704         }
705
706 #ifdef SMP
707         /*
708          * We finished checking the current cpu but there still may be
709          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
710          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
711          * to continue checking cpus.
712          *
713          * The cpu that started the wakeup sequence is encoded in the domain.
714          * We use this information to determine which cpus still need to be
715          * checked, locate a candidate cpu, and chain the wakeup 
716          * asynchronously with an IPI message. 
717          *
718          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
719          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send 
720          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
721          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
722          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
723          * needed to be woken up.
724          *
725          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
726          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
727          * thread pointers.
728          */
729         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0 && 
730             (mask = slpque_cpumasks[id]) != 0
731         ) {
732                 /*
733                  * Look for a cpu that might have work to do.  Mask out cpus
734                  * which have already been processed.
735                  *
736                  * 31xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx0
737                  *        ^        ^           ^
738                  *      start   currentcpu    start
739                  *      case2                 case1
740                  *        *        *           *
741                  * 11111111111111110000000000000111     case1
742                  * 00000000111111110000000000000000     case2
743                  *
744                  * case1:  We started at start_case1 and processed through
745                  *         to the current cpu.  We have to check any bits
746                  *         after the current cpu, then check bits before 
747                  *         the starting cpu.
748                  *
749                  * case2:  We have already checked all the bits from
750                  *         start_case2 to the end, and from 0 to the current
751                  *         cpu.  We just have the bits from the current cpu
752                  *         to start_case2 left to check.
753                  */
754                 startcpu = PWAKEUP_DECODE(domain);
755                 if (gd->gd_cpuid >= startcpu) {
756                         /*
757                          * CASE1
758                          */
759                         tmask = mask & ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1);
760                         if (mask & tmask) {
761                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
762                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu), 
763                                                 _wakeup, ident, domain);
764                         } else {
765                                 tmask = (1 << startcpu) - 1;
766                                 if (mask & tmask) {
767                                         nextcpu = bsfl(mask & tmask);
768                                         lwkt_send_ipiq2(
769                                                     globaldata_find(nextcpu),
770                                                     _wakeup, ident, domain);
771                                 }
772                         }
773                 } else {
774                         /*
775                          * CASE2
776                          */
777                         tmask = ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1) &
778                                  ((1 << startcpu) - 1);
779                         if (mask & tmask) {
780                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
781                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu), 
782                                                 _wakeup, ident, domain);
783                         }
784                 }
785         }
786 #endif
787 done:
788         logtsleep(wakeup_end);
789         crit_exit();
790 }
791
792 /*
793  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
794  */
795 void
796 wakeup(void *ident)
797 {
798     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid));
799 }
800
801 /*
802  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
803  */
804 void
805 wakeup_one(void *ident)
806 {
807     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
808     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
809 }
810
811 /*
812  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
813  * only.
814  */
815 void
816 wakeup_mycpu(void *ident)
817 {
818     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
819 }
820
821 /*
822  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
823  * only.
824  */
825 void
826 wakeup_mycpu_one(void *ident)
827 {
828     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
829     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU|PWAKEUP_ONE);
830 }
831
832 /*
833  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
834  * only.
835  */
836 void
837 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, void *ident)
838 {
839 #ifdef SMP
840     if (gd == mycpu) {
841         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
842     } else {
843         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU);
844     }
845 #else
846     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
847 #endif
848 }
849
850 /*
851  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
852  * only.
853  */
854 void
855 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, void *ident)
856 {
857 #ifdef SMP
858     if (gd == mycpu) {
859         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
860     } else {
861         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
862     }
863 #else
864     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
865 #endif
866 }
867
868 /*
869  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
870  * the specified domain, on all cpus.
871  */
872 void
873 wakeup_domain(void *ident, int domain)
874 {
875     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
876 }
877
878 /*
879  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
880  * the specified  domain, on any cpu.
881  */
882 void
883 wakeup_domain_one(void *ident, int domain)
884 {
885     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
886     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
887 }
888
889 /*
890  * setrunnable()
891  *
892  * Make a process runnable.  The MP lock must be held on call.  This only
893  * has an effect if we are in SSLEEP.  We only break out of the
894  * tsleep if P_BREAKTSLEEP is set, otherwise we just fix-up the state.
895  *
896  * NOTE: With the MP lock held we can only safely manipulate the process
897  * structure.  We cannot safely manipulate the thread structure.
898  */
899 void
900 setrunnable(struct proc *p)
901 {
902         crit_enter();
903         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
904         p->p_flag &= ~P_STOPPED;
905         if (p->p_stat == SSLEEP && (p->p_flag & P_BREAKTSLEEP)) {
906                 unsleep_and_wakeup_thread(p->p_thread);
907         }
908         crit_exit();
909 }
910
911 /*
912  * The process is stopped due to some condition, usually because P_STOPPED
913  * is set but also possibly due to being traced.  
914  *
915  * NOTE!  If the caller sets P_STOPPED, the caller must also clear P_WAITED
916  * because the parent may check the child's status before the child actually
917  * gets to this routine.
918  *
919  * This routine is called with the current process only, typically just
920  * before returning to userland.
921  *
922  * Setting P_BREAKTSLEEP before entering the tsleep will cause a passive
923  * SIGCONT to break out of the tsleep.
924  */
925 void
926 tstop(struct proc *p)
927 {
928         wakeup((caddr_t)p->p_pptr);
929         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
930         tsleep(p, 0, "stop", 0);
931 }
932
933 /*
934  * Yield / synchronous reschedule.  This is a bit tricky because the trap
935  * code might have set a lazy release on the switch function.   Setting
936  * P_PASSIVE_ACQ will ensure that the lazy release executes when we call
937  * switch, and that we are given a greater chance of affinity with our
938  * current cpu.
939  *
940  * We call lwkt_setpri_self() to rotate our thread to the end of the lwkt
941  * run queue.  lwkt_switch() will also execute any assigned passive release
942  * (which usually calls release_curproc()), allowing a same/higher priority
943  * process to be designated as the current process.  
944  *
945  * While it is possible for a lower priority process to be designated,
946  * it's call to lwkt_maybe_switch() in acquire_curproc() will likely
947  * round-robin back to us and we will be able to re-acquire the current
948  * process designation.
949  */
950 void
951 uio_yield(void)
952 {
953         struct thread *td = curthread;
954         struct proc *p = td->td_proc;
955
956         lwkt_setpri_self(td->td_pri & TDPRI_MASK);
957         if (p) {
958                 p->p_flag |= P_PASSIVE_ACQ;
959                 lwkt_switch();
960                 p->p_flag &= ~P_PASSIVE_ACQ;
961         } else {
962                 lwkt_switch();
963         }
964 }
965
966 /*
967  * Compute a tenex style load average of a quantity on
968  * 1, 5 and 15 minute intervals.
969  */
970 static int loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data);
971
972 static void
973 loadav(void *arg)
974 {
975         struct loadavg *avg;
976         int i, nrun;
977
978         nrun = 0;
979         allproc_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
980         avg = &averunnable;
981         for (i = 0; i < 3; i++) {
982                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
983                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
984         }
985
986         /*
987          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
988          * random variation to avoid synchronisation with processes that
989          * run at regular intervals.
990          */
991         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(krandom() % (hz * 2 + 1)),
992                       loadav, NULL);
993 }
994
995 static int
996 loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data)
997 {
998         int *nrunp = data;
999         thread_t td;
1000
1001         switch (p->p_stat) {
1002         case SRUN:
1003                 if ((td = p->p_thread) == NULL)
1004                         break;
1005                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
1006                         break;
1007                 /* fall through */
1008         case SIDL:
1009                 ++*nrunp;
1010                 break;
1011         default:
1012                 break;
1013         }
1014         return(0);
1015 }
1016
1017 /* ARGSUSED */
1018 static void
1019 sched_setup(void *dummy)
1020 {
1021         callout_init(&loadav_callout);
1022         callout_init(&schedcpu_callout);
1023
1024         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
1025         schedcpu(NULL);
1026         loadav(NULL);
1027 }
1028