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 1.29 2004/03/08 03:05:27 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/thread2.h>
  54 #ifdef KTRACE
  55 #include <sys/uio.h>
  56 #include <sys/ktrace.h>
  57 #endif
  58 #include <sys/xwait.h>
  59
  60 #include <machine/cpu.h>
  61 #include <machine/ipl.h>
  62 #include <machine/smp.h>
  63
  64 static void sched_setup (void *dummy);
  65 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
  66
  67 int     hogticks;
  68 int     lbolt;
  69 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
  70 int     ncpus;
  71 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;
  72
  73 static struct callout loadav_callout;
  74
  75 struct loadavg averunnable =
  76         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
  77 /*
  78  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
  79  * when sampling at 5 second intervals.
  80  */
  81 static fixpt_t cexp[3] = {
  82         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
  83         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
  84         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
  85 };
  86
  87 static void     endtsleep (void *);
  88 static void     loadav (void *arg);
  89 static void     roundrobin (void *arg);
  90 static void     schedcpu (void *arg);
  91 static void     updatepri (struct proc *p);
  92 static void     crit_panicints(void);
  93
  94 static int
  95 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
  96 {
  97         int error, new_val;
  98
  99         new_val = sched_quantum * tick;
 100         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 101         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 102                 return (error);
 103         if (new_val < tick)
 104                 return (EINVAL);
 105         sched_quantum = new_val / tick;
 106         hogticks = 2 * sched_quantum;
 107         return (0);
 108 }
 109
 110 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 111         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 112
 113 int
 114 roundrobin_interval(void)
 115 {
 116         return (sched_quantum);
 117 }
 118
 119 /*
 120  * Force switch among equal priority processes every 100ms.
 121  *
 122  * WARNING!  The MP lock is not held on ipi message remotes.
 123  */
 124 #ifdef SMP
 125
 126 static void
 127 roundrobin_remote(void *arg)
 128 {
 129         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 130         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 131                 need_resched();
 132 }
 133
 134 #endif
 135
 136 static void
 137 roundrobin(void *arg)
 138 {
 139         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 140         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 141                 need_resched();
 142 #ifdef SMP
 143         lwkt_send_ipiq_mask(mycpu->gd_other_cpus, roundrobin_remote, NULL);
 144 #endif
 145         timeout(roundrobin, NULL, sched_quantum);
 146 }
 147
 148 #ifdef SMP
 149
 150 void
 151 resched_cpus(u_int32_t mask)
 152 {
 153         lwkt_send_ipiq_mask(mask, roundrobin_remote, NULL);
 154 }
 155
 156 #endif
 157
 158 /*
 159  * Constants for digital decay and forget:
 160  *      90% of (p_estcpu) usage in 5 * loadav time
 161  *      95% of (p_pctcpu) usage in 60 seconds (load insensitive)
 162  *          Note that, as ps(1) mentions, this can let percentages
 163  *          total over 100% (I've seen 137.9% for 3 processes).
 164  *
 165  * Note that schedulerclock() updates p_estcpu and p_cpticks asynchronously.
 166  *
 167  * We wish to decay away 90% of p_estcpu in (5 * loadavg) seconds.
 168  * That is, the system wants to compute a value of decay such
 169  * that the following for loop:
 170  *      for (i = 0; i < (5 * loadavg); i++)
 171  *              p_estcpu *= decay;
 172  * will compute
 173  *      p_estcpu *= 0.1;
 174  * for all values of loadavg:
 175  *
 176  * Mathematically this loop can be expressed by saying:
 177  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
 178  *
 179  * The system computes decay as:
 180  *      decay = (2 * loadavg) / (2 * loadavg + 1)
 181  *
 182  * We wish to prove that the system's computation of decay
 183  * will always fulfill the equation:
 184  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
 185  *
 186  * If we compute b as:
 187  *      b = 2 * loadavg
 188  * then
 189  *      decay = b / (b + 1)
 190  *
 191  * We now need to prove two things:
 192  *      1) Given factor ** (5 * loadavg) ~= .1, prove factor == b/(b+1)
 193  *      2) Given b/(b+1) ** power ~= .1, prove power == (5 * loadavg)
 194  *
 195  * Facts:
 196  *         For x close to zero, exp(x) =~ 1 + x, since
 197  *              exp(x) = 0! + x**1/1! + x**2/2! + ... .
 198  *              therefore exp(-1/b) =~ 1 - (1/b) = (b-1)/b.
 199  *         For x close to zero, ln(1+x) =~ x, since
 200  *              ln(1+x) = x - x**2/2 + x**3/3 - ...     -1 < x < 1
 201  *              therefore ln(b/(b+1)) = ln(1 - 1/(b+1)) =~ -1/(b+1).
 202  *         ln(.1) =~ -2.30
 203  *
 204  * Proof of (1):
 205  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given power (5*loadav):
 206  *      solving for factor,
 207  *      ln(factor) =~ (-2.30/5*loadav), or
 208  *      factor =~ exp(-1/((5/2.30)*loadav)) =~ exp(-1/(2*loadav)) =
 209  *          exp(-1/b) =~ (b-1)/b =~ b/(b+1).                    QED
 210  *
 211  * Proof of (2):
 212  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given factor == (b/(b+1)):
 213  *      solving for power,
 214  *      power*ln(b/(b+1)) =~ -2.30, or
 215  *      power =~ 2.3 * (b + 1) = 4.6*loadav + 2.3 =~ 5*loadav.  QED
 216  *
 217  * Actual power values for the implemented algorithm are as follows:
 218  *      loadav: 1       2       3       4
 219  *      power:  5.68    10.32   14.94   19.55
 220  */
 221
 222 /* calculations for digital decay to forget 90% of usage in 5*loadav sec */
 223 #define loadfactor(loadav)      (2 * (loadav))
 224 #define decay_cpu(loadfac, cpu) (((loadfac) * (cpu)) / ((loadfac) + FSCALE))
 225
 226 /* decay 95% of `p_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
 227 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 228 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 229
 230 /* kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale */
 231 static int      fscale __unused = FSCALE;
 232 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 233
 234 /*
 235  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 236  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 237  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 238  *
 239  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 240  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 241  *
 242  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 243  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 244  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 245  */
 246 #define CCPU_SHIFT      11
 247
 248 /*
 249  * Recompute process priorities, every hz ticks.
 250  */
 251 /* ARGSUSED */
 252 static void
 253 schedcpu(void *arg)
 254 {
 255         fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
 256         struct proc *p;
 257         int realstathz, s;
 258
 259         realstathz = stathz ? stathz : hz;
 260         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 261                 /*
 262                  * Increment time in/out of memory and sleep time
 263                  * (if sleeping).  We ignore overflow; with 16-bit int's
 264                  * (remember them?) overflow takes 45 days.
 265                  */
 266                 p->p_swtime++;
 267                 if (p->p_stat == SSLEEP || p->p_stat == SSTOP)
 268                         p->p_slptime++;
 269                 p->p_pctcpu = (p->p_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 270                 /*
 271                  * If the process has slept the entire second,
 272                  * stop recalculating its priority until it wakes up.
 273                  */
 274                 if (p->p_slptime > 1)
 275                         continue;
 276                 s = splhigh();  /* prevent state changes and protect run queue */
 277                 /*
 278                  * p_pctcpu is only for ps.
 279                  */
 280 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
 281                 p->p_pctcpu += (realstathz == 100)?
 282                         ((fixpt_t) p->p_cpticks) << (FSHIFT - CCPU_SHIFT):
 283                         100 * (((fixpt_t) p->p_cpticks)
 284                                 << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
 285 #else
 286                 p->p_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
 287                         (p->p_cpticks * FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
 288 #endif
 289                 p->p_cpticks = 0;
 290                 p->p_estcpu = decay_cpu(loadfac, p->p_estcpu);
 291                 resetpriority(p);
 292                 splx(s);
 293         }
 294         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 295         timeout(schedcpu, (void *)0, hz);
 296 }
 297
 298 /*
 299  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
 300  * For all load averages >= 1 and max p_estcpu of 255, sleeping for at
 301  * least six times the loadfactor will decay p_estcpu to zero.
 302  */
 303 static void
 304 updatepri(struct proc *p)
 305 {
 306         unsigned int newcpu = p->p_estcpu;
 307         fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
 308
 309         if (p->p_slptime > 5 * loadfac) {
 310                 p->p_estcpu = 0;
 311         } else {
 312                 p->p_slptime--; /* the first time was done in schedcpu */
 313                 while (newcpu && --p->p_slptime)
 314                         newcpu = decay_cpu(loadfac, newcpu);
 315                 p->p_estcpu = newcpu;
 316         }
 317         resetpriority(p);
 318 }
 319
 320 /*
 321  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 322  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 323  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 324  */
 325 #define TABLESIZE       128
 326 static TAILQ_HEAD(slpquehead, thread) slpque[TABLESIZE];
 327 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 328
 329 /*
 330  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 331  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 332  * The priority to be used (safepri) is machine-dependent, thus this
 333  * value is initialized and maintained in the machine-dependent layers.
 334  * This priority will typically be 0, or the lowest priority
 335  * that is safe for use on the interrupt stack; it can be made
 336  * higher to block network software interrupts after panics.
 337  */
 338 int safepri;
 339
 340 void
 341 sleepinit(void)
 342 {
 343         int i;
 344
 345         sched_quantum = hz/10;
 346         hogticks = 2 * sched_quantum;
 347         for (i = 0; i < TABLESIZE; i++)
 348                 TAILQ_INIT(&slpque[i]);
 349 }
 350
 351 /*
 352  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 353  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 354  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 355  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 356  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 357  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 358  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 359  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 360  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 361  *
 362  * If the process has P_CURPROC set mi_switch() will not re-queue it to
 363  * the userland scheduler queues because we are in a SSLEEP state.  If
 364  * we are not the current process then we have to remove ourselves from
 365  * the scheduler queues.
 366  *
 367  * YYY priority now unused
 368  */
 369 int
 370 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 371 {
 372         struct thread *td = curthread;
 373         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 374         int s, sig = 0, catch = flags & PCATCH;
 375         int id = LOOKUP(ident);
 376         struct callout_handle thandle;
 377
 378         /*
 379          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 380          * even in stable.  Just scrap it for now.
 381          */
 382         if (cold || panicstr) {
 383                 /*
 384                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 385                  * just give interrupts a chance, then just return;
 386                  * don't run any other procs or panic below,
 387                  * in case this is the idle process and already asleep.
 388                  */
 389                 crit_panicints();
 390                 return (0);
 391         }
 392         KKASSERT(td != &mycpu->gd_idlethread);  /* you must be kidding! */
 393         s = splhigh();
 394         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 395         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 396                 ident, wmesg, p->p_stat));
 397
 398         crit_enter();
 399         td->td_wchan = ident;
 400         td->td_wmesg = wmesg;
 401         if (p)
 402                 p->p_slptime = 0;
 403         lwkt_deschedule_self();
 404         TAILQ_INSERT_TAIL(&slpque[id], td, td_threadq);
 405         if (timo)
 406                 thandle = timeout(endtsleep, (void *)td, timo);
 407         /*
 408          * We put ourselves on the sleep queue and start our timeout
 409          * before calling CURSIG, as we could stop there, and a wakeup
 410          * or a SIGCONT (or both) could occur while we were stopped.
 411          * A SIGCONT would cause us to be marked as SSLEEP
 412          * without resuming us, thus we must be ready for sleep
 413          * when CURSIG is called.  If the wakeup happens while we're
 414          * stopped, td->td_wchan will be 0 upon return from CURSIG.
 415          */
 416         if (p) {
 417                 if (catch) {
 418                         p->p_flag |= P_SINTR;
 419                         if ((sig = CURSIG(p))) {
 420                                 if (td->td_wchan) {
 421                                         unsleep(td);
 422                                         lwkt_schedule_self();
 423                                 }
 424                                 p->p_stat = SRUN;
 425                                 goto resume;
 426                         }
 427                         if (td->td_wchan == NULL) {
 428                                 catch = 0;
 429                                 goto resume;
 430                         }
 431                 } else {
 432                         sig = 0;
 433                 }
 434
 435                 /*
 436                  * If we are not the current process we have to remove ourself
 437                  * from the run queue.
 438                  */
 439                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("PSTAT NOT SRUN %d %d", p->p_pid, p->p_stat));
 440                 /*
 441                  * If this is the current 'user' process schedule another one.
 442                  */
 443                 clrrunnable(p, SSLEEP);
 444                 p->p_stats->p_ru.ru_nvcsw++;
 445                 KKASSERT(td->td_release || (p->p_flag & P_CURPROC) == 0);
 446                 mi_switch();
 447                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("tsleep: stat not srun"));
 448         } else {
 449                 lwkt_switch();
 450         }
 451 resume:
 452         crit_exit();
 453         if (p)
 454                 p->p_flag &= ~P_SINTR;
 455         splx(s);
 456         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 457                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 458                 if (sig == 0)
 459                         return (EWOULDBLOCK);
 460         } else if (timo) {
 461                 untimeout(endtsleep, (void *)td, thandle);
 462         } else if (td->td_wmesg) {
 463                 /*
 464                  * This can happen if a thread is woken up directly.  Clear
 465                  * wmesg to avoid debugging confusion.
 466                  */
 467                 td->td_wmesg = NULL;
 468         }
 469         /* inline of iscaught() */
 470         if (p) {
 471                 if (catch && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 472                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 473                                 return (EINTR);
 474                         return (ERESTART);
 475                 }
 476         }
 477         return (0);
 478 }
 479
 480 /*
 481  * Implement the timeout for tsleep.  We interlock against
 482  * wchan when setting TDF_TIMEOUT.  For processes we remove
 483  * the sleep if the process is stopped rather then sleeping,
 484  * so it remains stopped.
 485  */
 486 static void
 487 endtsleep(void *arg)
 488 {
 489         thread_t td = arg;
 490         struct proc *p;
 491         int s;
 492
 493         s = splhigh();
 494         if (td->td_wchan) {
 495                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 496                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 497                         if (p->p_stat == SSLEEP)
 498                                 setrunnable(p);
 499                         else
 500                                 unsleep(td);
 501                 } else {
 502                         unsleep(td);
 503                         lwkt_schedule(td);
 504                 }
 505         }
 506         splx(s);
 507 }
 508
 509 /*
 510  * Remove a process from its wait queue
 511  */
 512 void
 513 unsleep(struct thread *td)
 514 {
 515         int s;
 516
 517         s = splhigh();
 518         if (td->td_wchan) {
 519 #if 0
 520                 if (p->p_flag & P_XSLEEP) {
 521                         struct xwait *w = p->p_wchan;
 522                         TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 523                         p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 524                 } else
 525 #endif
 526                 TAILQ_REMOVE(&slpque[LOOKUP(td->td_wchan)], td, td_threadq);
 527                 td->td_wchan = NULL;
 528         }
 529         splx(s);
 530 }
 531
 532 #if 0
 533 /*
 534  * Make all processes sleeping on the explicit lock structure runnable.
 535  */
 536 void
 537 xwakeup(struct xwait *w)
 538 {
 539         struct proc *p;
 540         int s;
 541
 542         s = splhigh();
 543         ++w->gen;
 544         while ((p = TAILQ_FIRST(&w->waitq)) != NULL) {
 545                 TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 546                 KASSERT(p->p_wchan == w && (p->p_flag & P_XSLEEP),
 547                     ("xwakeup: wchan mismatch for %p (%p/%p) %08x", p, p->p_wchan, w, p->p_flag & P_XSLEEP));
 548                 p->p_wchan = NULL;
 549                 p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 550                 if (p->p_stat == SSLEEP) {
 551                         /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 552                         if (p->p_slptime > 1)
 553                                 updatepri(p);
 554                         p->p_slptime = 0;
 555                         p->p_stat = SRUN;
 556                         if (p->p_flag & P_INMEM) {
 557                                 setrunqueue(p);
 558                         } else {
 559                                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 560                                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 561                         }
 562                 }
 563         }
 564         splx(s);
 565 }
 566 #endif
 567
 568 /*
 569  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 570  */
 571 static void
 572 _wakeup(void *ident, int count)
 573 {
 574         struct slpquehead *qp;
 575         struct thread *td;
 576         struct thread *ntd;
 577         struct proc *p;
 578         int s;
 579         int id = LOOKUP(ident);
 580
 581         s = splhigh();
 582         qp = &slpque[id];
 583 restart:
 584         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 585                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 586                 if (td->td_wchan == ident) {
 587                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 588                         td->td_wchan = NULL;
 589                         if ((p = td->td_proc) != NULL && p->p_stat == SSLEEP) {
 590                                 /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 591                                 if (p->p_slptime > 1)
 592                                         updatepri(p);
 593                                 p->p_slptime = 0;
 594                                 p->p_stat = SRUN;
 595                                 if (p->p_flag & P_INMEM) {
 596                                         setrunqueue(p);
 597                                 } else {
 598                                         p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 599                                         wakeup((caddr_t)&proc0);
 600                                 }
 601                                 /* END INLINE EXPANSION */
 602                         } else if (p == NULL) {
 603                                 lwkt_schedule(td);
 604                         }
 605                         if (--count == 0)
 606                                 break;
 607                         goto restart;
 608                 }
 609         }
 610         splx(s);
 611 }
 612
 613 void
 614 wakeup(void *ident)
 615 {
 616     _wakeup(ident, 0);
 617 }
 618
 619 void
 620 wakeup_one(void *ident)
 621 {
 622     _wakeup(ident, 1);
 623 }
 624
 625 /*
 626  * The machine independent parts of mi_switch().
 627  * Must be called at splstatclock() or higher.
 628  */
 629 void
 630 mi_switch()
 631 {
 632         struct thread *td = curthread;
 633         struct proc *p = td->td_proc;   /* XXX */
 634         struct rlimit *rlim;
 635         int x;
 636         u_int64_t ttime;
 637
 638         /*
 639          * XXX this spl is almost unnecessary.  It is partly to allow for
 640          * sloppy callers that don't do it (issignal() via CURSIG() is the
 641          * main offender).  It is partly to work around a bug in the i386
 642          * cpu_switch() (the ipl is not preserved).  We ran for years
 643          * without it.  I think there was only a interrupt latency problem.
 644          * The main caller, tsleep(), does an splx() a couple of instructions
 645          * after calling here.  The buggy caller, issignal(), usually calls
 646          * here at spl0() and sometimes returns at splhigh().  The process
 647          * then runs for a little too long at splhigh().  The ipl gets fixed
 648          * when the process returns to user mode (or earlier).
 649          *
 650          * It would probably be better to always call here at spl0(). Callers
 651          * are prepared to give up control to another process, so they must
 652          * be prepared to be interrupted.  The clock stuff here may not
 653          * actually need splstatclock().
 654          */
 655         x = splstatclock();
 656         clear_resched();
 657
 658         /*
 659          * Check if the process exceeds its cpu resource allocation.
 660          * If over max, kill it.  Time spent in interrupts is not
 661          * included.  YYY 64 bit match is expensive.  Ick.
 662          */
 663         ttime = td->td_sticks + td->td_uticks;
 664         if (p->p_stat != SZOMB && p->p_limit->p_cpulimit != RLIM_INFINITY &&
 665             ttime > p->p_limit->p_cpulimit) {
 666                 rlim = &p->p_rlimit[RLIMIT_CPU];
 667                 if (ttime / (rlim_t)1000000 >= rlim->rlim_max) {
 668                         killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 669                 } else {
 670                         psignal(p, SIGXCPU);
 671                         if (rlim->rlim_cur < rlim->rlim_max) {
 672                                 /* XXX: we should make a private copy */
 673                                 rlim->rlim_cur += 5;
 674                         }
 675                 }
 676         }
 677
 678         /*
 679          * Pick a new current process and record its start time.  If we
 680          * are in a SSTOPped state we deschedule ourselves.  YYY this needs
 681          * to be cleaned up, remember that LWKTs stay on their run queue
 682          * which works differently then the user scheduler which removes
 683          * the process from the runq when it runs it.
 684          */
 685         mycpu->gd_cnt.v_swtch++;
 686         if (p->p_stat == SSTOP)
 687                 lwkt_deschedule_self();
 688         lwkt_switch();
 689
 690         splx(x);
 691 }
 692
 693 /*
 694  * Change process state to be runnable,
 695  * placing it on the run queue if it is in memory,
 696  * and awakening the swapper if it isn't in memory.
 697  */
 698 void
 699 setrunnable(struct proc *p)
 700 {
 701         int s;
 702
 703         s = splhigh();
 704         switch (p->p_stat) {
 705         case 0:
 706         case SRUN:
 707         case SZOMB:
 708         default:
 709                 panic("setrunnable");
 710         case SSTOP:
 711         case SSLEEP:
 712                 unsleep(p->p_thread);   /* e.g. when sending signals */
 713                 break;
 714
 715         case SIDL:
 716                 break;
 717         }
 718         p->p_stat = SRUN;
 719         if (p->p_flag & P_INMEM)
 720                 setrunqueue(p);
 721         splx(s);
 722         if (p->p_slptime > 1)
 723                 updatepri(p);
 724         p->p_slptime = 0;
 725         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 726                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 727                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 728         }
 729 }
 730
 731 /*
 732  * Change the process state to NOT be runnable, removing it from the run
 733  * queue.  If P_CURPROC is not set and we are in SRUN the process is on the
 734  * run queue (If P_INMEM is not set then it isn't because it is swapped).
 735  */
 736 void
 737 clrrunnable(struct proc *p, int stat)
 738 {
 739         int s;
 740
 741         s = splhigh();
 742         switch(p->p_stat) {
 743         case SRUN:
 744                 if (p->p_flag & P_ONRUNQ)
 745                         remrunqueue(p);
 746                 break;
 747         default:
 748                 break;
 749         }
 750         p->p_stat = stat;
 751         splx(s);
 752 }
 753
 754 /*
 755  * Compute the priority of a process when running in user mode.
 756  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
 757  * than that of the current process.
 758  */
 759 void
 760 resetpriority(struct proc *p)
 761 {
 762         unsigned int newpriority;
 763         int opq;
 764         int npq;
 765
 766         /*
 767          * Set p_priority for general process comparisons
 768          */
 769         switch(p->p_rtprio.type) {
 770         case RTP_PRIO_REALTIME:
 771                 p->p_priority = PRIBASE_REALTIME + p->p_rtprio.prio;
 772                 return;
 773         case RTP_PRIO_NORMAL:
 774                 break;
 775         case RTP_PRIO_IDLE:
 776                 p->p_priority = PRIBASE_IDLE + p->p_rtprio.prio;
 777                 return;
 778         case RTP_PRIO_THREAD:
 779                 p->p_priority = PRIBASE_THREAD + p->p_rtprio.prio;
 780                 return;
 781         }
 782
 783         /*
 784          * NORMAL priorities fall through.  These are based on niceness
 785          * and cpu use.
 786          */
 787         newpriority = NICE_ADJUST(p->p_nice - PRIO_MIN) +
 788                         p->p_estcpu / ESTCPURAMP;
 789         newpriority = min(newpriority, MAXPRI);
 790         npq = newpriority / PPQ;
 791         crit_enter();
 792         opq = (p->p_priority & PRIMASK) / PPQ;
 793         if (p->p_stat == SRUN && (p->p_flag & P_ONRUNQ) && opq != npq) {
 794                 /*
 795                  * We have to move the process to another queue
 796                  */
 797                 remrunqueue(p);
 798                 p->p_priority = PRIBASE_NORMAL + newpriority;
 799                 setrunqueue(p);
 800         } else {
 801                 /*
 802                  * We can just adjust the priority and it will be picked
 803                  * up later.
 804                  */
 805                 KKASSERT(opq == npq || (p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
 806                 p->p_priority = PRIBASE_NORMAL + newpriority;
 807         }
 808         crit_exit();
 809 }
 810
 811 /*
 812  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 813  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 814  */
 815 static void
 816 loadav(void *arg)
 817 {
 818         int i, nrun;
 819         struct loadavg *avg;
 820         struct proc *p;
 821
 822         avg = &averunnable;
 823         nrun = 0;
 824         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 825                 switch (p->p_stat) {
 826                 case SRUN:
 827                 case SIDL:
 828                         nrun++;
 829                 }
 830         }
 831         for (i = 0; i < 3; i++)
 832                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 833                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 834
 835         /*
 836          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 837          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 838          * run at regular intervals.
 839          */
 840         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(random() % (hz * 2 + 1)),
 841             loadav, NULL);
 842 }
 843
 844 /* ARGSUSED */
 845 static void
 846 sched_setup(void *dummy)
 847 {
 848
 849         callout_init(&loadav_callout);
 850
 851         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
 852         roundrobin(NULL);
 853         schedcpu(NULL);
 854         loadav(NULL);
 855 }
 856
 857 /*
 858  * We adjust the priority of the current process.  The priority of
 859  * a process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
 860  * estimator (p_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
 861  * compute a different priority each time p_estcpu increases by
 862  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT * (until MAXPRI is reached).
 863  *
 864  * The cpu usage estimator ramps up quite quickly when the process is
 865  * running (linearly), and decays away exponentially, at a rate which
 866  * is proportionally slower when the system is busy.  The basic principle
 867  * is that the system will 90% forget that the process used a lot of CPU
 868  * time in 5 * loadav seconds.  This causes the system to favor processes
 869  * which haven't run much recently, and to round-robin among other processes.
 870  *
 871  * WARNING! called from a fast-int or an IPI, the MP lock MIGHT NOT BE HELD
 872  * and we cannot block.
 873  */
 874 void
 875 schedulerclock(void *dummy)
 876 {
 877         struct thread *td;
 878         struct proc *p;
 879
 880         td = curthread;
 881         if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 882                 p->p_cpticks++;
 883                 p->p_estcpu = ESTCPULIM(p->p_estcpu + 1);
 884                 if ((p->p_estcpu % PPQ) == 0 && try_mplock()) {
 885                         resetpriority(p);
 886                         rel_mplock();
 887                 }
 888         }
 889 }
 890
 891 static
 892 void
 893 crit_panicints(void)
 894 {
 895     int s;
 896     int cpri;
 897
 898     s = splhigh();
 899     cpri = crit_panic_save();
 900     splx(safepri);
 901     crit_panic_restore(cpri);
 902     splx(s);
 903 }
 904