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 1.61 2006/05/25 07:36:34 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 #include <sys/lock.h>
  55 #ifdef KTRACE
  56 #include <sys/uio.h>
  57 #include <sys/ktrace.h>
  58 #endif
  59 #include <sys/xwait.h>
  60 #include <sys/ktr.h>
  61
  62 #include <machine/cpu.h>
  63 #include <machine/ipl.h>
  64 #include <machine/smp.h>
  65
  66 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
  67
  68 static void sched_setup (void *dummy);
  69 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
  70
  71 int     hogticks;
  72 int     lbolt;
  73 int     lbolt_syncer;
  74 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
  75 int     ncpus;
  76 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;
  77 int     safepri;
  78
  79 static struct callout loadav_callout;
  80 static struct callout schedcpu_callout;
  81 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
  82
  83 #if !defined(KTR_TSLEEP)
  84 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
  85 #endif
  86 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
  87 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter", 0);
  88 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 0, "tsleep exit", 0);
  89 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 0, "wakeup enter", 0);
  90 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 0, "wakeup exit", 0);
  91 #define logtsleep(name) KTR_LOG(tsleep_ ## name)
  92
  93 struct loadavg averunnable =
  94         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
  95 /*
  96  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
  97  * when sampling at 5 second intervals.
  98  */
  99 static fixpt_t cexp[3] = {
 100         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
 101         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
 102         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
 103 };
 104
 105 static void     endtsleep (void *);
 106 static void     unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td);
 107 static void     loadav (void *arg);
 108 static void     schedcpu (void *arg);
 109
 110 /*
 111  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
 112  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
 113  */
 114 static int
 115 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 116 {
 117         int error, new_val;
 118
 119         new_val = sched_quantum * tick;
 120         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 121         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 122                 return (error);
 123         if (new_val < tick)
 124                 return (EINVAL);
 125         sched_quantum = new_val / tick;
 126         hogticks = 2 * sched_quantum;
 127         return (0);
 128 }
 129
 130 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 131         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 132
 133 /*
 134  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 135  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 136  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 137  *
 138  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 139  *     1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 140  *
 141  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 142  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 143  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 144  *
 145  * decay 95% of `p_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing
 146  */
 147 #define CCPU_SHIFT      11
 148
 149 static fixpt_t ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 150 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 151
 152 /*
 153  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale
 154  */
 155 static int     fscale __unused = FSCALE;
 156 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 157
 158 /*
 159  * Recompute process priorities, once a second.
 160  *
 161  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
 162  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
 163  * process runnable relative to other processes in the system we have
 164  * a 1-second recalc to help out.
 165  *
 166  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
 167  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold
 168  * several seconds worth of count.
 169  *
 170  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
 171  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
 172  */
 173 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
 174 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
 175
 176 static void
 177 schedcpu(void *arg)
 178 {
 179         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
 180         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
 181         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 182         wakeup((caddr_t)&lbolt_syncer);
 183         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
 184 }
 185
 186 /*
 187  * General process statistics once a second
 188  */
 189 static int
 190 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
 191 {
 192         crit_enter();
 193         p->p_swtime++;
 194         if (p->p_stat == SSLEEP)
 195                 p->p_slptime++;
 196
 197         /*
 198          * Only recalculate processes that are active or have slept
 199          * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
 200          */
 201         if (p->p_slptime <= 1) {
 202                 p->p_usched->recalculate(&p->p_lwp);
 203         } else {
 204                 p->p_pctcpu = (p->p_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 205         }
 206         crit_exit();
 207         return(0);
 208 }
 209
 210 /*
 211  * Resource checks.  XXX break out since psignal/killproc can block,
 212  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
 213  * a better way.
 214  */
 215 static int
 216 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
 217 {
 218         u_int64_t ttime;
 219
 220         crit_enter();
 221         if (p->p_stat == SIDL ||
 222             (p->p_flag & P_ZOMBIE) ||
 223             p->p_limit == NULL ||
 224             p->p_thread == NULL
 225         ) {
 226                 crit_exit();
 227                 return(0);
 228         }
 229
 230         ttime = p->p_thread->td_sticks + p->p_thread->td_uticks;
 231
 232         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
 233         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
 234                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 235                 break;
 236         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
 237                 if ((p->p_flag & P_XCPU) == 0) {
 238                         p->p_flag |= P_XCPU;
 239                         psignal(p, SIGXCPU);
 240                 }
 241                 break;
 242         default:
 243                 break;
 244         }
 245         crit_exit();
 246         return(0);
 247 }
 248
 249 /*
 250  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
 251  * a period of one second.
 252  */
 253 void
 254 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
 255 {
 256         fixpt_t acc;
 257         int remticks;
 258
 259         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
 260         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
 261                 lp->lwp_pctcpu = acc;
 262         } else {
 263                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
 264                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
 265                                 ESTCPUFREQ;
 266         }
 267 }
 268
 269 /*
 270  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 271  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 272  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 273  */
 274 #define TABLESIZE       128
 275 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 276
 277 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
 278
 279 /*
 280  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
 281  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
 282  * cannot make any high level calls.
 283  *
 284  * Each cpu has its own sleep queue.
 285  */
 286 void
 287 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
 288 {
 289         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
 290         int i;
 291
 292         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 293                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
 294                 hogticks = 2 * sched_quantum;
 295
 296                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
 297         } else {
 298                 gd->gd_tsleep_hash = malloc(sizeof(slpque_cpu0),
 299                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
 300         }
 301         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
 302                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
 303 }
 304
 305 /*
 306  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 307  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 308  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 309  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 310  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 311  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 312  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 313  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 314  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 315  *
 316  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
 317  * the LWKT scheduler.
 318  *
 319  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 320  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 321  */
 322 int
 323 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 324 {
 325         struct thread *td = curthread;
 326         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 327         globaldata_t gd;
 328         int sig;
 329         int catch;
 330         int id;
 331         int error;
 332         int oldpri;
 333         struct callout thandle;
 334
 335         /*
 336          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 337          * even in stable.  Just scrap it for now.
 338          */
 339         if (cold || panicstr) {
 340                 /*
 341                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 342                  * just give interrupts a chance, then just return;
 343                  * don't run any other procs or panic below,
 344                  * in case this is the idle process and already asleep.
 345                  */
 346                 splz();
 347                 oldpri = td->td_pri & TDPRI_MASK;
 348                 lwkt_setpri_self(safepri);
 349                 lwkt_switch();
 350                 lwkt_setpri_self(oldpri);
 351                 return (0);
 352         }
 353         logtsleep(tsleep_beg);
 354         gd = td->td_gd;
 355         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
 356
 357         /*
 358          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
 359          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
 360          * interlock.
 361          *
 362          * The entire sequence through to where we actually sleep must
 363          * run without breaking the critical section.
 364          */
 365         id = LOOKUP(ident);
 366         catch = flags & PCATCH;
 367         error = 0;
 368         sig = 0;
 369
 370         crit_enter_quick(td);
 371
 372         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 373         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 374                 ident, wmesg, p->p_stat));
 375
 376         /*
 377          * Setup for the current process (if this is a process).
 378          */
 379         if (p) {
 380                 if (catch) {
 381                         /*
 382                          * Early termination if PCATCH was set and a
 383                          * signal is pending, interlocked with the
 384                          * critical section.
 385                          *
 386                          * Early termination only occurs when tsleep() is
 387                          * entered while in a normal SRUN state.
 388                          */
 389                         if ((sig = CURSIG(p)) != 0)
 390                                 goto resume;
 391
 392                         /*
 393                          * Causes psignal to wake us up when.
 394                          */
 395                         p->p_flag |= P_SINTR;
 396                 }
 397
 398                 /*
 399                  * Make sure the current process has been untangled from
 400                  * the userland scheduler and initialize slptime to start
 401                  * counting.
 402                  */
 403                 if (flags & PNORESCHED)
 404                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
 405                 p->p_usched->release_curproc(&p->p_lwp);
 406                 p->p_slptime = 0;
 407         }
 408
 409         /*
 410          * Move our thread to the correct queue and setup our wchan, etc.
 411          */
 412         lwkt_deschedule_self(td);
 413         td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
 414         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 415         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 416
 417         td->td_wchan = ident;
 418         td->td_wmesg = wmesg;
 419         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
 420
 421         /*
 422          * Setup the timeout, if any
 423          */
 424         if (timo) {
 425                 callout_init(&thandle);
 426                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
 427         }
 428
 429         /*
 430          * Beddy bye bye.
 431          */
 432         if (p) {
 433                 /*
 434                  * Ok, we are sleeping.  Remove us from the userland runq
 435                  * and place us in the SSLEEP state.
 436                  */
 437                 if (p->p_flag & P_ONRUNQ)
 438                         p->p_usched->remrunqueue(&p->p_lwp);
 439                 p->p_stat = SSLEEP;
 440                 p->p_stats->p_ru.ru_nvcsw++;
 441                 lwkt_switch();
 442                 p->p_stat = SRUN;
 443         } else {
 444                 lwkt_switch();
 445         }
 446
 447         /*
 448          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
 449          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
 450          */
 451         KKASSERT(gd == td->td_gd);
 452         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
 453
 454         /*
 455          * Cleanup the timeout.
 456          */
 457         if (timo) {
 458                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 459                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 460                         if (sig == 0)
 461                                 error = EWOULDBLOCK;
 462                 } else {
 463                         callout_stop(&thandle);
 464                 }
 465         }
 466
 467         /*
 468          * Since td_threadq is used both for our run queue AND for the
 469          * tsleep hash queue, we can't still be on it at this point because
 470          * we've gotten cpu back.
 471          */
 472         KASSERT((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0, ("tsleep: impossible thread flags %08x", td->td_flags));
 473         td->td_wchan = NULL;
 474         td->td_wmesg = NULL;
 475         td->td_wdomain = 0;
 476
 477         /*
 478          * Figure out the correct error return
 479          */
 480 resume:
 481         if (p) {
 482                 p->p_flag &= ~(P_BREAKTSLEEP | P_SINTR);
 483                 if (catch && error == 0 && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 484                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 485                                 error = EINTR;
 486                         else
 487                                 error = ERESTART;
 488                 }
 489         }
 490         logtsleep(tsleep_end);
 491         crit_exit_quick(td);
 492         return (error);
 493 }
 494
 495 /*
 496  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
 497  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
 498  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
 499  *
 500  *      (enter critical section)
 501  *      (acquire upper level lock)
 502  *      tsleep_interlock(blah)
 503  *      (release upper level lock)
 504  *      tsleep(blah, ...)
 505  *      (exit critical section)
 506  *
 507  * Basically this function sets our cpumask for the ident which informs
 508  * other cpus that our cpu 'might' be waiting (or about to wait on) the
 509  * hash index related to the ident.  The critical section prevents another
 510  * cpu's wakeup() from being processed on our cpu until we are actually
 511  * able to enter the tsleep().  Thus, no race occurs between our attempt
 512  * to release a resource and sleep, and another cpu's attempt to acquire
 513  * a resource and call wakeup.
 514  *
 515  * There isn't much of a point to this function unless you call it while
 516  * holding a critical section.
 517  */
 518 void
 519 tsleep_interlock(void *ident)
 520 {
 521         int id = LOOKUP(ident);
 522
 523         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], mycpu->gd_cpumask);
 524 }
 525
 526 /*
 527  * Implement the timeout for tsleep.
 528  *
 529  * We set P_BREAKTSLEEP to indicate that an event has occured, but
 530  * we only call setrunnable if the process is not stopped.
 531  *
 532  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
 533  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
 534  */
 535 static void
 536 endtsleep(void *arg)
 537 {
 538         thread_t td = arg;
 539         struct proc *p;
 540
 541         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 542         crit_enter();
 543
 544         /*
 545          * cpu interlock.  Thread flags are only manipulated on
 546          * the cpu owning the thread.  proc flags are only manipulated
 547          * by the older of the MP lock.  We have both.
 548          */
 549         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 550                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 551
 552                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 553                         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
 554                         if ((p->p_flag & P_STOPPED) == 0)
 555                                 setrunnable(p);
 556                 } else {
 557                         unsleep_and_wakeup_thread(td);
 558                 }
 559         }
 560         crit_exit();
 561 }
 562
 563 /*
 564  * Unsleep and wakeup a thread.  This function runs without the MP lock
 565  * which means that it can only manipulate thread state on the owning cpu,
 566  * and cannot touch the process state at all.
 567  */
 568 static
 569 void
 570 unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td)
 571 {
 572         globaldata_t gd = mycpu;
 573         int id;
 574
 575 #ifdef SMP
 576         if (td->td_gd != gd) {
 577                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)unsleep_and_wakeup_thread, td);
 578                 return;
 579         }
 580 #endif
 581         crit_enter();
 582         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 583                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 584                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
 585                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 586                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
 587                         atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 588                 lwkt_schedule(td);
 589         }
 590         crit_exit();
 591 }
 592
 593 /*
 594  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 595  * count may be zero or one only.
 596  *
 597  * The domain encodes the sleep/wakeup domain AND the first cpu to check
 598  * (which is always the current cpu).  As we iterate across cpus
 599  *
 600  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
 601  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
 602  * at all.
 603  */
 604 static void
 605 _wakeup(void *ident, int domain)
 606 {
 607         struct tslpque *qp;
 608         struct thread *td;
 609         struct thread *ntd;
 610         globaldata_t gd;
 611 #ifdef SMP
 612         cpumask_t mask;
 613         cpumask_t tmask;
 614         int startcpu;
 615         int nextcpu;
 616 #endif
 617         int id;
 618
 619         crit_enter();
 620         logtsleep(wakeup_beg);
 621         gd = mycpu;
 622         id = LOOKUP(ident);
 623         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
 624 restart:
 625         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 626                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 627                 if (td->td_wchan == ident &&
 628                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
 629                 ) {
 630                         KKASSERT(td->td_flags & TDF_TSLEEPQ);
 631                         td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 632                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 633                         if (TAILQ_FIRST(qp) == NULL) {
 634                                 atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id],
 635                                                  gd->gd_cpumask);
 636                         }
 637                         lwkt_schedule(td);
 638                         if (domain & PWAKEUP_ONE)
 639                                 goto done;
 640                         goto restart;
 641                 }
 642         }
 643
 644 #ifdef SMP
 645         /*
 646          * We finished checking the current cpu but there still may be
 647          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
 648          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
 649          * to continue checking cpus.
 650          *
 651          * The cpu that started the wakeup sequence is encoded in the domain.
 652          * We use this information to determine which cpus still need to be
 653          * checked, locate a candidate cpu, and chain the wakeup
 654          * asynchronously with an IPI message.
 655          *
 656          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
 657          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send
 658          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
 659          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
 660          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
 661          * needed to be woken up.
 662          *
 663          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
 664          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
 665          * thread pointers.
 666          */
 667         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0 &&
 668             (mask = slpque_cpumasks[id]) != 0
 669         ) {
 670                 /*
 671                  * Look for a cpu that might have work to do.  Mask out cpus
 672                  * which have already been processed.
 673                  *
 674                  * 31xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx0
 675                  *        ^        ^           ^
 676                  *      start   currentcpu    start
 677                  *      case2                 case1
 678                  *        *        *           *
 679                  * 11111111111111110000000000000111     case1
 680                  * 00000000111111110000000000000000     case2
 681                  *
 682                  * case1:  We started at start_case1 and processed through
 683                  *         to the current cpu.  We have to check any bits
 684                  *         after the current cpu, then check bits before
 685                  *         the starting cpu.
 686                  *
 687                  * case2:  We have already checked all the bits from
 688                  *         start_case2 to the end, and from 0 to the current
 689                  *         cpu.  We just have the bits from the current cpu
 690                  *         to start_case2 left to check.
 691                  */
 692                 startcpu = PWAKEUP_DECODE(domain);
 693                 if (gd->gd_cpuid >= startcpu) {
 694                         /*
 695                          * CASE1
 696                          */
 697                         tmask = mask & ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1);
 698                         if (mask & tmask) {
 699                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 700                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 701                                                 _wakeup, ident, domain);
 702                         } else {
 703                                 tmask = (1 << startcpu) - 1;
 704                                 if (mask & tmask) {
 705                                         nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 706                                         lwkt_send_ipiq2(
 707                                                     globaldata_find(nextcpu),
 708                                                     _wakeup, ident, domain);
 709                                 }
 710                         }
 711                 } else {
 712                         /*
 713                          * CASE2
 714                          */
 715                         tmask = ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1) &
 716                                  ((1 << startcpu) - 1);
 717                         if (mask & tmask) {
 718                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 719                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 720                                                 _wakeup, ident, domain);
 721                         }
 722                 }
 723         }
 724 #endif
 725 done:
 726         logtsleep(wakeup_end);
 727         crit_exit();
 728 }
 729
 730 /*
 731  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
 732  */
 733 void
 734 wakeup(void *ident)
 735 {
 736     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid));
 737 }
 738
 739 /*
 740  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
 741  */
 742 void
 743 wakeup_one(void *ident)
 744 {
 745     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 746     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 747 }
 748
 749 /*
 750  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 751  * only.
 752  */
 753 void
 754 wakeup_mycpu(void *ident)
 755 {
 756     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 757 }
 758
 759 /*
 760  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 761  * only.
 762  */
 763 void
 764 wakeup_mycpu_one(void *ident)
 765 {
 766     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 767     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU|PWAKEUP_ONE);
 768 }
 769
 770 /*
 771  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 772  * only.
 773  */
 774 void
 775 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, void *ident)
 776 {
 777 #ifdef SMP
 778     if (gd == mycpu) {
 779         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 780     } else {
 781         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU);
 782     }
 783 #else
 784     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 785 #endif
 786 }
 787
 788 /*
 789  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 790  * only.
 791  */
 792 void
 793 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, void *ident)
 794 {
 795 #ifdef SMP
 796     if (gd == mycpu) {
 797         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 798     } else {
 799         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 800     }
 801 #else
 802     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 803 #endif
 804 }
 805
 806 /*
 807  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
 808  * the specified domain, on all cpus.
 809  */
 810 void
 811 wakeup_domain(void *ident, int domain)
 812 {
 813     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
 814 }
 815
 816 /*
 817  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
 818  * the specified  domain, on any cpu.
 819  */
 820 void
 821 wakeup_domain_one(void *ident, int domain)
 822 {
 823     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 824     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 825 }
 826
 827 /*
 828  * setrunnable()
 829  *
 830  * Make a process runnable.  The MP lock must be held on call.  This only
 831  * has an effect if we are in SSLEEP.  We only break out of the
 832  * tsleep if P_BREAKTSLEEP is set, otherwise we just fix-up the state.
 833  *
 834  * NOTE: With the MP lock held we can only safely manipulate the process
 835  * structure.  We cannot safely manipulate the thread structure.
 836  */
 837 void
 838 setrunnable(struct proc *p)
 839 {
 840         crit_enter();
 841         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 842         p->p_flag &= ~P_STOPPED;
 843         if (p->p_stat == SSLEEP && (p->p_flag & P_BREAKTSLEEP)) {
 844                 unsleep_and_wakeup_thread(p->p_thread);
 845         }
 846         crit_exit();
 847 }
 848
 849 /*
 850  * The process is stopped due to some condition, usually because P_STOPPED
 851  * is set but also possibly due to being traced.
 852  *
 853  * NOTE!  If the caller sets P_STOPPED, the caller must also clear P_WAITED
 854  * because the parent may check the child's status before the child actually
 855  * gets to this routine.
 856  *
 857  * This routine is called with the current process only, typically just
 858  * before returning to userland.
 859  *
 860  * Setting P_BREAKTSLEEP before entering the tsleep will cause a passive
 861  * SIGCONT to break out of the tsleep.
 862  */
 863 void
 864 tstop(struct proc *p)
 865 {
 866         wakeup((caddr_t)p->p_pptr);
 867         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
 868         tsleep(p, 0, "stop", 0);
 869 }
 870
 871 /*
 872  * Yield / synchronous reschedule.  This is a bit tricky because the trap
 873  * code might have set a lazy release on the switch function.   Setting
 874  * P_PASSIVE_ACQ will ensure that the lazy release executes when we call
 875  * switch, and that we are given a greater chance of affinity with our
 876  * current cpu.
 877  *
 878  * We call lwkt_setpri_self() to rotate our thread to the end of the lwkt
 879  * run queue.  lwkt_switch() will also execute any assigned passive release
 880  * (which usually calls release_curproc()), allowing a same/higher priority
 881  * process to be designated as the current process.
 882  *
 883  * While it is possible for a lower priority process to be designated,
 884  * it's call to lwkt_maybe_switch() in acquire_curproc() will likely
 885  * round-robin back to us and we will be able to re-acquire the current
 886  * process designation.
 887  */
 888 void
 889 uio_yield(void)
 890 {
 891         struct thread *td = curthread;
 892         struct proc *p = td->td_proc;
 893
 894         lwkt_setpri_self(td->td_pri & TDPRI_MASK);
 895         if (p) {
 896                 p->p_flag |= P_PASSIVE_ACQ;
 897                 lwkt_switch();
 898                 p->p_flag &= ~P_PASSIVE_ACQ;
 899         } else {
 900                 lwkt_switch();
 901         }
 902 }
 903
 904 /*
 905  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 906  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 907  */
 908 static int loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data);
 909
 910 static void
 911 loadav(void *arg)
 912 {
 913         struct loadavg *avg;
 914         int i, nrun;
 915
 916         nrun = 0;
 917         allproc_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
 918         avg = &averunnable;
 919         for (i = 0; i < 3; i++) {
 920                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 921                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 922         }
 923
 924         /*
 925          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 926          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 927          * run at regular intervals.
 928          */
 929         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(random() % (hz * 2 + 1)),
 930                       loadav, NULL);
 931 }
 932
 933 static int
 934 loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data)
 935 {
 936         int *nrunp = data;
 937         thread_t td;
 938
 939         switch (p->p_stat) {
 940         case SRUN:
 941                 if ((td = p->p_thread) == NULL)
 942                         break;
 943                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
 944                         break;
 945                 /* fall through */
 946         case SIDL:
 947                 ++*nrunp;
 948                 break;
 949         default:
 950                 break;
 951         }
 952         return(0);
 953 }
 954
 955 /* ARGSUSED */
 956 static void
 957 sched_setup(void *dummy)
 958 {
 959         callout_init(&loadav_callout);
 960         callout_init(&schedcpu_callout);
 961
 962         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
 963         schedcpu(NULL);
 964         loadav(NULL);
 965 }
 966