7305ee894ec76ee97582add9afb44e93e6bd29ca
[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. Neither the name of the University nor the names of its contributors
19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
20  *    without specific prior written permission.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  *
34  *      @(#)kern_synch.c        8.9 (Berkeley) 5/19/95
35  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_synch.c,v 1.87.2.6 2002/10/13 07:29:53 kbyanc Exp $
36  */
37
38 #include "opt_ktrace.h"
39
40 #include <sys/param.h>
41 #include <sys/systm.h>
42 #include <sys/proc.h>
43 #include <sys/kernel.h>
44 #include <sys/signalvar.h>
45 #include <sys/resourcevar.h>
46 #include <sys/vmmeter.h>
47 #include <sys/sysctl.h>
48 #include <sys/lock.h>
49 #include <sys/uio.h>
50 #ifdef KTRACE
51 #include <sys/ktrace.h>
52 #endif
53 #include <sys/xwait.h>
54 #include <sys/ktr.h>
55 #include <sys/serialize.h>
56
57 #include <sys/signal2.h>
58 #include <sys/thread2.h>
59 #include <sys/spinlock2.h>
60 #include <sys/mutex2.h>
61
62 #include <machine/cpu.h>
63 #include <machine/smp.h>
64
65 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
66
67 static void sched_setup (void *dummy);
68 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
69
70 int     lbolt;
71 void    *lbolt_syncer;
72 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
73 int     ncpus;
74 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;      /* note: mask not cpumask_t */
75 int     ncpus_fit, ncpus_fit_mask;              /* note: mask not cpumask_t */
76 int     safepri;
77 int     tsleep_now_works;
78 int     tsleep_crypto_dump = 0;
79
80 static struct callout loadav_callout;
81 static struct callout schedcpu_callout;
82 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
83
84 #define __DEALL(ident)  __DEQUALIFY(void *, ident)
85
86 #if !defined(KTR_TSLEEP)
87 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
88 #endif
89 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
90 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter %p", const volatile void *ident);
91 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 1, "tsleep exit");
92 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 2, "wakeup enter %p", const volatile void *ident);
93 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 3, "wakeup exit");
94 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, ilockfail,  4, "interlock failed %p", const volatile void *ident);
95
96 #define logtsleep1(name)        KTR_LOG(tsleep_ ## name)
97 #define logtsleep2(name, val)   KTR_LOG(tsleep_ ## name, val)
98
99 struct loadavg averunnable =
100         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
101 /*
102  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
103  * when sampling at 5 second intervals.
104  */
105 static fixpt_t cexp[3] = {
106         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
107         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
108         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
109 };
110
111 static void     endtsleep (void *);
112 static void     loadav (void *arg);
113 static void     schedcpu (void *arg);
114
115 /*
116  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
117  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
118  */
119 static int
120 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
121 {
122         int error, new_val;
123
124         new_val = sched_quantum * ustick;
125         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
126         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
127                 return (error);
128         if (new_val < ustick)
129                 return (EINVAL);
130         sched_quantum = new_val / ustick;
131         return (0);
132 }
133
134 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
135         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
136
137 static int pctcpu_decay = 10;
138 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, pctcpu_decay, CTLFLAG_RW, &pctcpu_decay, 0, "");
139
140 /*
141  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale 
142  */
143 int     fscale __unused = FSCALE;       /* exported to systat */
144 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
145
146 /*
147  * Recompute process priorities, once a second.
148  *
149  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
150  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
151  * process runnable relative to other processes in the system we have
152  * a 1-second recalc to help out.
153  *
154  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
155  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold 
156  * several seconds worth of count.
157  *
158  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
159  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
160  */
161 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
162 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
163
164 static void
165 schedcpu(void *arg)
166 {
167         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
168         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
169         wakeup((caddr_t)&lbolt);
170         wakeup(lbolt_syncer);
171         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
172 }
173
174 /*
175  * General process statistics once a second
176  */
177 static int
178 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
179 {
180         struct lwp *lp;
181
182         /*
183          * Threads may not be completely set up if process in SIDL state.
184          */
185         if (p->p_stat == SIDL)
186                 return(0);
187
188         PHOLD(p);
189         if (lwkt_trytoken(&p->p_token) == FALSE) {
190                 PRELE(p);
191                 return(0);
192         }
193
194         p->p_swtime++;
195         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
196                 if (lp->lwp_stat == LSSLEEP) {
197                         ++lp->lwp_slptime;
198                         if (lp->lwp_slptime == 1)
199                                 p->p_usched->uload_update(lp);
200                 }
201
202                 /*
203                  * Only recalculate processes that are active or have slept
204                  * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
205                  * Otherwise decay by 50% per second.
206                  */
207                 if (lp->lwp_slptime <= 1) {
208                         p->p_usched->recalculate(lp);
209                 } else {
210                         int decay;
211
212                         decay = pctcpu_decay;
213                         cpu_ccfence();
214                         if (decay <= 1)
215                                 decay = 1;
216                         if (decay > 100)
217                                 decay = 100;
218                         lp->lwp_pctcpu = (lp->lwp_pctcpu * (decay - 1)) / decay;
219                 }
220         }
221         lwkt_reltoken(&p->p_token);
222         lwkt_yield();
223         PRELE(p);
224         return(0);
225 }
226
227 /*
228  * Resource checks.  XXX break out since ksignal/killproc can block,
229  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
230  * a better way.
231  */
232 static int
233 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
234 {
235         u_int64_t ttime;
236         struct lwp *lp;
237
238         if (p->p_stat == SIDL)
239                 return(0);
240
241         PHOLD(p);
242         if (lwkt_trytoken(&p->p_token) == FALSE) {
243                 PRELE(p);
244                 return(0);
245         }
246
247         if (p->p_stat == SZOMB || p->p_limit == NULL) {
248                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
249                 PRELE(p);
250                 return(0);
251         }
252
253         ttime = 0;
254         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
255                 /*
256                  * We may have caught an lp in the middle of being
257                  * created, lwp_thread can be NULL.
258                  */
259                 if (lp->lwp_thread) {
260                         ttime += lp->lwp_thread->td_sticks;
261                         ttime += lp->lwp_thread->td_uticks;
262                 }
263         }
264
265         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
266         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
267                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
268                 break;
269         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
270                 if ((p->p_flags & P_XCPU) == 0) {
271                         p->p_flags |= P_XCPU;
272                         ksignal(p, SIGXCPU);
273                 }
274                 break;
275         default:
276                 break;
277         }
278         lwkt_reltoken(&p->p_token);
279         lwkt_yield();
280         PRELE(p);
281         return(0);
282 }
283
284 /*
285  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
286  * a period of one second.
287  */
288 void
289 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
290 {
291         fixpt_t acc;
292         int remticks;
293
294         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
295         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
296                 lp->lwp_pctcpu = acc;
297         } else {
298                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
299                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
300                                 ESTCPUFREQ;
301         }
302 }
303
304 /*
305  * tsleep/wakeup hash table parameters.  Try to find the sweet spot for
306  * like addresses being slept on.
307  */
308 #define TABLESIZE       4001
309 #define LOOKUP(x)       (((u_int)(uintptr_t)(x)) % TABLESIZE)
310
311 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
312
313 /*
314  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
315  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
316  * cannot make any high level calls.
317  *
318  * Each cpu has its own sleep queue.
319  */
320 void
321 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
322 {
323         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
324         int i;
325
326         if (gd->gd_cpuid == 0) {
327                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
328                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
329         } else {
330                 gd->gd_tsleep_hash = kmalloc(sizeof(slpque_cpu0), 
331                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
332         }
333         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
334                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
335 }
336
337 /*
338  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
339  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
340  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
341  *
342  *      (acquire upper level lock)
343  *      tsleep_interlock(blah)
344  *      (release upper level lock)
345  *      tsleep(blah, ...)
346  *
347  * Basically this functions queues us on the tsleep queue without actually
348  * descheduling us.  When tsleep() is later called with PINTERLOCK it
349  * assumes the thread was already queued, otherwise it queues it there.
350  *
351  * Thus it is possible to receive the wakeup prior to going to sleep and
352  * the race conditions are covered.
353  */
354 static __inline void
355 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, const volatile void *ident, int flags)
356 {
357         thread_t td = gd->gd_curthread;
358         int id;
359
360         crit_enter_quick(td);
361         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
362                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
363                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
364                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL) {
365                         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(slpque_cpumasks[id],
366                                                gd->gd_cpuid);
367                 }
368         } else {
369                 td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
370         }
371         id = LOOKUP(ident);
372         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
373         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpuid);
374         td->td_wchan = ident;
375         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
376         crit_exit_quick(td);
377 }
378
379 void
380 tsleep_interlock(const volatile void *ident, int flags)
381 {
382         _tsleep_interlock(mycpu, ident, flags);
383 }
384
385 /*
386  * Remove thread from sleepq.  Must be called with a critical section held.
387  * The thread must not be migrating.
388  */
389 static __inline void
390 _tsleep_remove(thread_t td)
391 {
392         globaldata_t gd = mycpu;
393         int id;
394
395         KKASSERT(td->td_gd == gd && IN_CRITICAL_SECT(td));
396         KKASSERT((td->td_flags & TDF_MIGRATING) == 0);
397         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
398                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
399                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
400                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
401                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL) {
402                         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(slpque_cpumasks[id],
403                                                gd->gd_cpuid);
404                 }
405                 td->td_wchan = NULL;
406                 td->td_wdomain = 0;
407         }
408 }
409
410 void
411 tsleep_remove(thread_t td)
412 {
413         _tsleep_remove(td);
414 }
415
416 /*
417  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
418  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
419  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
420  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
421  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
422  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
423  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
424  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
425  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
426  *
427  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
428  * the LWKT scheduler.
429  *
430  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
431  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
432  *
433  * WARNING!  This code can't block (short of switching away), or bad things
434  *           will happen.  No getting tokens, no blocking locks, etc.
435  */
436 int
437 tsleep(const volatile void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
438 {
439         struct thread *td = curthread;
440         struct lwp *lp = td->td_lwp;
441         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
442         globaldata_t gd;
443         int sig;
444         int catch;
445         int error;
446         int oldpri;
447         struct callout thandle;
448
449         /*
450          * Currently a severe hack.  Make sure any delayed wakeups
451          * are flushed before we sleep or we might deadlock on whatever
452          * event we are sleeping on.
453          */
454         if (td->td_flags & TDF_DELAYED_WAKEUP)
455                 wakeup_end_delayed();
456
457         /*
458          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
459          * even in stable.  Just scrap it for now.
460          */
461         if (!tsleep_crypto_dump && (tsleep_now_works == 0 || panicstr)) {
462                 /*
463                  * After a panic, or before we actually have an operational
464                  * softclock, just give interrupts a chance, then just return;
465                  *
466                  * don't run any other procs or panic below,
467                  * in case this is the idle process and already asleep.
468                  */
469                 splz();
470                 oldpri = td->td_pri;
471                 lwkt_setpri_self(safepri);
472                 lwkt_switch();
473                 lwkt_setpri_self(oldpri);
474                 return (0);
475         }
476         logtsleep2(tsleep_beg, ident);
477         gd = td->td_gd;
478         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
479         td->td_wakefromcpu = -1;                /* overwritten by _wakeup */
480
481         /*
482          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
483          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
484          * interlock.
485          *
486          * The entire sequence through to where we actually sleep must
487          * run without breaking the critical section.
488          */
489         catch = flags & PCATCH;
490         error = 0;
491         sig = 0;
492
493         crit_enter_quick(td);
494
495         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
496         KASSERT(lp == NULL ||
497                 lp->lwp_stat == LSRUN ||        /* Obvious */
498                 lp->lwp_stat == LSSTOP,         /* Set in tstop */
499                 ("tsleep %p %s %d",
500                         ident, wmesg, lp->lwp_stat));
501
502         /*
503          * We interlock the sleep queue if the caller has not already done
504          * it for us.  This must be done before we potentially acquire any
505          * tokens or we can loose the wakeup.
506          */
507         if ((flags & PINTERLOCKED) == 0) {
508                 _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
509         }
510
511         /*
512          * Setup for the current process (if this is a process).  We must
513          * interlock with lwp_token to avoid remote wakeup races via
514          * setrunnable()
515          */
516         if (lp) {
517                 lwkt_gettoken(&lp->lwp_token);
518                 if (catch) {
519                         /*
520                          * Early termination if PCATCH was set and a
521                          * signal is pending, interlocked with the
522                          * critical section.
523                          *
524                          * Early termination only occurs when tsleep() is
525                          * entered while in a normal LSRUN state.
526                          */
527                         if ((sig = CURSIG(lp)) != 0)
528                                 goto resume;
529
530                         /*
531                          * Causes ksignal to wake us up if a signal is
532                          * received (interlocked with p->p_token).
533                          */
534                         lp->lwp_flags |= LWP_SINTR;
535                 }
536         } else {
537                 KKASSERT(p == NULL);
538         }
539
540         /*
541          * Make sure the current process has been untangled from
542          * the userland scheduler and initialize slptime to start
543          * counting.
544          *
545          * NOTE: td->td_wakefromcpu is pre-set by the release function
546          *       for the dfly scheduler, and then adjusted by _wakeup()
547          */
548         if (lp) {
549                 p->p_usched->release_curproc(lp);
550                 lp->lwp_slptime = 0;
551         }
552
553         /*
554          * If the interlocked flag is set but our cpu bit in the slpqueue
555          * is no longer set, then a wakeup was processed inbetween the
556          * tsleep_interlock() (ours or the callers), and here.  This can
557          * occur under numerous circumstances including when we release the
558          * current process.
559          *
560          * Extreme loads can cause the sending of an IPI (e.g. wakeup()'s)
561          * to process incoming IPIs, thus draining incoming wakeups.
562          */
563         if ((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0) {
564                 logtsleep2(ilockfail, ident);
565                 goto resume;
566         }
567
568         /*
569          * scheduling is blocked while in a critical section.  Coincide
570          * the descheduled-by-tsleep flag with the descheduling of the
571          * lwkt.
572          *
573          * The timer callout is localized on our cpu and interlocked by
574          * our critical section.
575          */
576         lwkt_deschedule_self(td);
577         td->td_flags |= TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
578         td->td_wmesg = wmesg;
579
580         /*
581          * Setup the timeout, if any.  The timeout is only operable while
582          * the thread is flagged descheduled.
583          */
584         KKASSERT((td->td_flags & TDF_TIMEOUT) == 0);
585         if (timo) {
586                 callout_init_mp(&thandle);
587                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
588         }
589
590         /*
591          * Beddy bye bye.
592          */
593         if (lp) {
594                 /*
595                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
596                  */
597                 KKASSERT((lp->lwp_mpflags & LWP_MP_ONRUNQ) == 0);
598
599                 /*
600                  * tstop() sets LSSTOP, so don't fiddle with that.
601                  */
602                 if (lp->lwp_stat != LSSTOP)
603                         lp->lwp_stat = LSSLEEP;
604                 lp->lwp_ru.ru_nvcsw++;
605                 p->p_usched->uload_update(lp);
606                 lwkt_switch();
607
608                 /*
609                  * And when we are woken up, put us back in LSRUN.  If we
610                  * slept for over a second, recalculate our estcpu.
611                  */
612                 lp->lwp_stat = LSRUN;
613                 if (lp->lwp_slptime) {
614                         p->p_usched->uload_update(lp);
615                         p->p_usched->recalculate(lp);
616                 }
617                 lp->lwp_slptime = 0;
618         } else {
619                 lwkt_switch();
620         }
621
622         /* 
623          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
624          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
625          */
626         KKASSERT(gd == td->td_gd);
627
628         /*
629          * Cleanup the timeout.  If the timeout has already occured thandle
630          * has already been stopped, otherwise stop thandle.  If the timeout
631          * is running (the callout thread must be blocked trying to get
632          * lwp_token) then wait for us to get scheduled.
633          */
634         if (timo) {
635                 while (td->td_flags & TDF_TIMEOUT_RUNNING) {
636                         lwkt_deschedule_self(td);
637                         td->td_wmesg = "tsrace";
638                         lwkt_switch();
639                         kprintf("td %p %s: timeout race\n", td, td->td_comm);
640                 }
641                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
642                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
643                         error = EWOULDBLOCK;
644                 } else {
645                         /* does not block when on same cpu */
646                         callout_stop(&thandle);
647                 }
648         }
649         td->td_flags &= ~TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
650
651         /*
652          * Make sure we have been removed from the sleepq.  In most
653          * cases this will have been done for us already but it is
654          * possible for a scheduling IPI to be in-flight from a
655          * previous tsleep/tsleep_interlock() or due to a straight-out
656          * call to lwkt_schedule() (in the case of an interrupt thread),
657          * causing a spurious wakeup.
658          */
659         _tsleep_remove(td);
660         td->td_wmesg = NULL;
661
662         /*
663          * Figure out the correct error return.  If interrupted by a
664          * signal we want to return EINTR or ERESTART.  
665          */
666 resume:
667         if (lp) {
668                 if (catch && error == 0) {
669                         if (sig != 0 || (sig = CURSIG(lp))) {
670                                 if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
671                                         error = EINTR;
672                                 else
673                                         error = ERESTART;
674                         }
675                 }
676                 lp->lwp_flags &= ~LWP_SINTR;
677                 lwkt_reltoken(&lp->lwp_token);
678         }
679         logtsleep1(tsleep_end);
680         crit_exit_quick(td);
681         return (error);
682 }
683
684 /*
685  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
686  * be passed to ssleep().  The function will atomically release the
687  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
688  * return.
689  *
690  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
691  * heavily.
692  */
693 int
694 ssleep(const volatile void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
695        const char *wmesg, int timo)
696 {
697         globaldata_t gd = mycpu;
698         int error;
699
700         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
701         spin_unlock_quick(gd, spin);
702         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
703         _spin_lock_quick(gd, spin, wmesg);
704
705         return (error);
706 }
707
708 int
709 lksleep(const volatile void *ident, struct lock *lock, int flags,
710         const char *wmesg, int timo)
711 {
712         globaldata_t gd = mycpu;
713         int error;
714
715         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
716         lockmgr(lock, LK_RELEASE);
717         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
718         lockmgr(lock, LK_EXCLUSIVE);
719
720         return (error);
721 }
722
723 /*
724  * Interlocked mutex sleep.  An exclusively held mutex must be passed
725  * to mtxsleep().  The function will atomically release the mutex
726  * and tsleep on the ident, then reacquire the mutex and return.
727  */
728 int
729 mtxsleep(const volatile void *ident, struct mtx *mtx, int flags,
730          const char *wmesg, int timo)
731 {
732         globaldata_t gd = mycpu;
733         int error;
734
735         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
736         mtx_unlock(mtx);
737         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
738         mtx_lock_ex_quick(mtx, wmesg);
739
740         return (error);
741 }
742
743 /*
744  * Interlocked serializer sleep.  An exclusively held serializer must
745  * be passed to zsleep().  The function will atomically release
746  * the serializer and tsleep on the ident, then reacquire the serializer
747  * and return.
748  */
749 int
750 zsleep(const volatile void *ident, struct lwkt_serialize *slz, int flags,
751        const char *wmesg, int timo)
752 {
753         globaldata_t gd = mycpu;
754         int ret;
755
756         ASSERT_SERIALIZED(slz);
757
758         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
759         lwkt_serialize_exit(slz);
760         ret = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
761         lwkt_serialize_enter(slz);
762
763         return ret;
764 }
765
766 /*
767  * Directly block on the LWKT thread by descheduling it.  This
768  * is much faster then tsleep(), but the only legal way to wake
769  * us up is to directly schedule the thread.
770  *
771  * Setting TDF_SINTR will cause new signals to directly schedule us.
772  *
773  * This routine must be called while in a critical section.
774  */
775 int
776 lwkt_sleep(const char *wmesg, int flags)
777 {
778         thread_t td = curthread;
779         int sig;
780
781         if ((flags & PCATCH) == 0 || td->td_lwp == NULL) {
782                 td->td_flags |= TDF_BLOCKED;
783                 td->td_wmesg = wmesg;
784                 lwkt_deschedule_self(td);
785                 lwkt_switch();
786                 td->td_wmesg = NULL;
787                 td->td_flags &= ~TDF_BLOCKED;
788                 return(0);
789         }
790         if ((sig = CURSIG(td->td_lwp)) != 0) {
791                 if (SIGISMEMBER(td->td_proc->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
792                         return(EINTR);
793                 else
794                         return(ERESTART);
795                         
796         }
797         td->td_flags |= TDF_BLOCKED | TDF_SINTR;
798         td->td_wmesg = wmesg;
799         lwkt_deschedule_self(td);
800         lwkt_switch();
801         td->td_flags &= ~(TDF_BLOCKED | TDF_SINTR);
802         td->td_wmesg = NULL;
803         return(0);
804 }
805
806 /*
807  * Implement the timeout for tsleep.
808  *
809  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
810  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
811  */
812 static void
813 endtsleep(void *arg)
814 {
815         thread_t td = arg;
816         struct lwp *lp;
817
818         /*
819          * We are going to have to get the lwp_token, which means we might
820          * block.  This can race a tsleep getting woken up by other means
821          * so set TDF_TIMEOUT_RUNNING to force the tsleep to wait for our
822          * processing to complete (sorry tsleep!).
823          *
824          * We can safely set td_flags because td MUST be on the same cpu
825          * as we are.
826          */
827         KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
828         crit_enter();
829         td->td_flags |= TDF_TIMEOUT_RUNNING | TDF_TIMEOUT;
830
831         /*
832          * This can block but TDF_TIMEOUT_RUNNING will prevent the thread
833          * from exiting the tsleep on us.  The flag is interlocked by virtue
834          * of lp being on the same cpu as we are.
835          */
836         if ((lp = td->td_lwp) != NULL)
837                 lwkt_gettoken(&lp->lwp_token);
838
839         KKASSERT(td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED);
840
841         if (lp) {
842                 /*
843                  * callout timer should never be set in tstop() because
844                  * it passes a timeout of 0.
845                  */
846                 KKASSERT(lp->lwp_stat != LSSTOP);
847                 setrunnable(lp);
848                 lwkt_reltoken(&lp->lwp_token);
849         } else {
850                 _tsleep_remove(td);
851                 lwkt_schedule(td);
852         }
853         KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
854         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT_RUNNING;
855         crit_exit();
856 }
857
858 /*
859  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
860  * count may be zero or one only.
861  *
862  * The domain encodes the sleep/wakeup domain, flags, plus the originating
863  * cpu.
864  *
865  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
866  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
867  * at all.
868  *
869  * _wakeup() can be passed to an IPI so we can't use (const volatile
870  * void *ident).
871  */
872 static void
873 _wakeup(void *ident, int domain)
874 {
875         struct tslpque *qp;
876         struct thread *td;
877         struct thread *ntd;
878         globaldata_t gd;
879         cpumask_t mask;
880         int id;
881
882         crit_enter();
883         logtsleep2(wakeup_beg, ident);
884         gd = mycpu;
885         id = LOOKUP(ident);
886         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
887 restart:
888         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
889                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_sleepq);
890                 if (td->td_wchan == ident && 
891                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
892                 ) {
893                         KKASSERT(td->td_gd == gd);
894                         _tsleep_remove(td);
895                         td->td_wakefromcpu = PWAKEUP_DECODE(domain);
896                         if (td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED) {
897                                 lwkt_schedule(td);
898                                 if (domain & PWAKEUP_ONE)
899                                         goto done;
900                         }
901                         goto restart;
902                 }
903         }
904
905         /*
906          * We finished checking the current cpu but there still may be
907          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
908          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
909          * to continue checking cpus.
910          *
911          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
912          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send 
913          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
914          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
915          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
916          * needed to be woken up.
917          *
918          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
919          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
920          * thread pointers.
921          */
922         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0) {
923                 mask = slpque_cpumasks[id];
924                 CPUMASK_ANDMASK(mask, gd->gd_other_cpus);
925                 if (CPUMASK_TESTNZERO(mask)) {
926                         lwkt_send_ipiq2_mask(mask, _wakeup, ident,
927                                              domain | PWAKEUP_MYCPU);
928                 }
929         }
930 done:
931         logtsleep1(wakeup_end);
932         crit_exit();
933 }
934
935 /*
936  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
937  */
938 void
939 wakeup(const volatile void *ident)
940 {
941     globaldata_t gd = mycpu;
942     thread_t td = gd->gd_curthread;
943
944     if (td && (td->td_flags & TDF_DELAYED_WAKEUP)) {
945         /*
946          * If we are in a delayed wakeup section, record up to two wakeups in
947          * a per-CPU queue and issue them when we block or exit the delayed
948          * wakeup section.
949          */
950         if (atomic_cmpset_ptr(&gd->gd_delayed_wakeup[0], NULL, ident))
951                 return;
952         if (atomic_cmpset_ptr(&gd->gd_delayed_wakeup[1], NULL, ident))
953                 return;
954
955         ident = atomic_swap_ptr(__DEQUALIFY(volatile void **, &gd->gd_delayed_wakeup[1]),
956                                 __DEALL(ident));
957         ident = atomic_swap_ptr(__DEQUALIFY(volatile void **, &gd->gd_delayed_wakeup[0]),
958                                 __DEALL(ident));
959     }
960
961     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, gd->gd_cpuid));
962 }
963
964 /*
965  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
966  */
967 void
968 wakeup_one(const volatile void *ident)
969 {
970     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
971     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) |
972                             PWAKEUP_ONE);
973 }
974
975 /*
976  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
977  * only.
978  */
979 void
980 wakeup_mycpu(const volatile void *ident)
981 {
982     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) |
983                             PWAKEUP_MYCPU);
984 }
985
986 /*
987  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
988  * only.
989  */
990 void
991 wakeup_mycpu_one(const volatile void *ident)
992 {
993     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
994     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) |
995                             PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
996 }
997
998 /*
999  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
1000  * only.
1001  */
1002 void
1003 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, const volatile void *ident)
1004 {
1005     globaldata_t mygd = mycpu;
1006     if (gd == mycpu) {
1007         _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mygd->gd_cpuid) |
1008                                 PWAKEUP_MYCPU);
1009     } else {
1010         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, __DEALL(ident),
1011                         PWAKEUP_ENCODE(0, mygd->gd_cpuid) |
1012                         PWAKEUP_MYCPU);
1013     }
1014 }
1015
1016 /*
1017  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
1018  * only.
1019  */
1020 void
1021 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, const volatile void *ident)
1022 {
1023     globaldata_t mygd = mycpu;
1024     if (gd == mygd) {
1025         _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mygd->gd_cpuid) |
1026                                 PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
1027     } else {
1028         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, __DEALL(ident),
1029                         PWAKEUP_ENCODE(0, mygd->gd_cpuid) |
1030                         PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
1031     }
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
1036  * the specified domain, on all cpus.
1037  */
1038 void
1039 wakeup_domain(const volatile void *ident, int domain)
1040 {
1041     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
1042 }
1043
1044 /*
1045  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
1046  * the specified  domain, on any cpu.
1047  */
1048 void
1049 wakeup_domain_one(const volatile void *ident, int domain)
1050 {
1051     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
1052     _wakeup(__DEALL(ident),
1053             PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
1054 }
1055
1056 void
1057 wakeup_start_delayed(void)
1058 {
1059     globaldata_t gd = mycpu;
1060
1061     crit_enter();
1062     gd->gd_curthread->td_flags |= TDF_DELAYED_WAKEUP;
1063     crit_exit();
1064 }
1065
1066 void
1067 wakeup_end_delayed(void)
1068 {
1069     globaldata_t gd = mycpu;
1070
1071     if (gd->gd_curthread->td_flags & TDF_DELAYED_WAKEUP) {
1072         crit_enter();
1073         gd->gd_curthread->td_flags &= ~TDF_DELAYED_WAKEUP;
1074         if (gd->gd_delayed_wakeup[0] || gd->gd_delayed_wakeup[1]) {
1075             if (gd->gd_delayed_wakeup[0]) {
1076                     wakeup(gd->gd_delayed_wakeup[0]);
1077                     gd->gd_delayed_wakeup[0] = NULL;
1078             }
1079             if (gd->gd_delayed_wakeup[1]) {
1080                     wakeup(gd->gd_delayed_wakeup[1]);
1081                     gd->gd_delayed_wakeup[1] = NULL;
1082             }
1083         }
1084         crit_exit();
1085     }
1086 }
1087
1088 /*
1089  * setrunnable()
1090  *
1091  * Make a process runnable.  lp->lwp_token must be held on call and this
1092  * function must be called from the cpu owning lp.
1093  *
1094  * This only has an effect if we are in LSSTOP or LSSLEEP.
1095  */
1096 void
1097 setrunnable(struct lwp *lp)
1098 {
1099         thread_t td = lp->lwp_thread;
1100
1101         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&lp->lwp_token);
1102         KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
1103         crit_enter();
1104         if (lp->lwp_stat == LSSTOP)
1105                 lp->lwp_stat = LSSLEEP;
1106         if (lp->lwp_stat == LSSLEEP) {
1107                 _tsleep_remove(td);
1108                 lwkt_schedule(td);
1109         } else if (td->td_flags & TDF_SINTR) {
1110                 lwkt_schedule(td);
1111         }
1112         crit_exit();
1113 }
1114
1115 /*
1116  * The process is stopped due to some condition, usually because p_stat is
1117  * set to SSTOP, but also possibly due to being traced.  
1118  *
1119  * Caller must hold p->p_token
1120  *
1121  * NOTE!  If the caller sets SSTOP, the caller must also clear P_WAITED
1122  * because the parent may check the child's status before the child actually
1123  * gets to this routine.
1124  *
1125  * This routine is called with the current lwp only, typically just
1126  * before returning to userland if the process state is detected as
1127  * possibly being in a stopped state.
1128  */
1129 void
1130 tstop(void)
1131 {
1132         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
1133         struct proc *p = lp->lwp_proc;
1134         struct proc *q;
1135
1136         lwkt_gettoken(&lp->lwp_token);
1137         crit_enter();
1138
1139         /*
1140          * If LWP_MP_WSTOP is set, we were sleeping
1141          * while our process was stopped.  At this point
1142          * we were already counted as stopped.
1143          */
1144         if ((lp->lwp_mpflags & LWP_MP_WSTOP) == 0) {
1145                 /*
1146                  * If we're the last thread to stop, signal
1147                  * our parent.
1148                  */
1149                 p->p_nstopped++;
1150                 atomic_set_int(&lp->lwp_mpflags, LWP_MP_WSTOP);
1151                 wakeup(&p->p_nstopped);
1152                 if (p->p_nstopped == p->p_nthreads) {
1153                         /*
1154                          * Token required to interlock kern_wait()
1155                          */
1156                         q = p->p_pptr;
1157                         PHOLD(q);
1158                         lwkt_gettoken(&q->p_token);
1159                         p->p_flags &= ~P_WAITED;
1160                         wakeup(p->p_pptr);
1161                         if ((q->p_sigacts->ps_flag & PS_NOCLDSTOP) == 0)
1162                                 ksignal(q, SIGCHLD);
1163                         lwkt_reltoken(&q->p_token);
1164                         PRELE(q);
1165                 }
1166         }
1167         while (p->p_stat == SSTOP) {
1168                 lp->lwp_stat = LSSTOP;
1169                 tsleep(p, 0, "stop", 0);
1170         }
1171         p->p_nstopped--;
1172         atomic_clear_int(&lp->lwp_mpflags, LWP_MP_WSTOP);
1173         crit_exit();
1174         lwkt_reltoken(&lp->lwp_token);
1175 }
1176
1177 /*
1178  * Compute a tenex style load average of a quantity on
1179  * 1, 5 and 15 minute intervals.
1180  */
1181 static int loadav_count_runnable(struct lwp *p, void *data);
1182
1183 static void
1184 loadav(void *arg)
1185 {
1186         struct loadavg *avg;
1187         int i, nrun;
1188
1189         nrun = 0;
1190         alllwp_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
1191         avg = &averunnable;
1192         for (i = 0; i < 3; i++) {
1193                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
1194                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
1195         }
1196
1197         /*
1198          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
1199          * random variation to avoid synchronisation with processes that
1200          * run at regular intervals.
1201          */
1202         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(krandom() % (hz * 2 + 1)),
1203                       loadav, NULL);
1204 }
1205
1206 static int
1207 loadav_count_runnable(struct lwp *lp, void *data)
1208 {
1209         int *nrunp = data;
1210         thread_t td;
1211
1212         switch (lp->lwp_stat) {
1213         case LSRUN:
1214                 if ((td = lp->lwp_thread) == NULL)
1215                         break;
1216                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
1217                         break;
1218                 ++*nrunp;
1219                 break;
1220         default:
1221                 break;
1222         }
1223         lwkt_yield();
1224         return(0);
1225 }
1226
1227 /* ARGSUSED */
1228 static void
1229 sched_setup(void *dummy)
1230 {
1231         callout_init_mp(&loadav_callout);
1232         callout_init_mp(&schedcpu_callout);
1233
1234         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
1235         schedcpu(NULL);
1236         loadav(NULL);
1237 }
1238