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 1.23 2003/10/16 22:26:37 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
  72 static struct callout loadav_callout;
  73
  74 struct loadavg averunnable =
  75         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
  76 /*
  77  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
  78  * when sampling at 5 second intervals.
  79  */
  80 static fixpt_t cexp[3] = {
  81         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
  82         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
  83         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
  84 };
  85
  86 static void     endtsleep (void *);
  87 static void     loadav (void *arg);
  88 static void     maybe_resched (struct proc *chk);
  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 /*
 114  * Arrange to reschedule if necessary by checking to see if the current
 115  * process is on the highest priority user scheduling queue.  This may
 116  * be run from an interrupt so we have to follow any preemption chains
 117  * back to the original process.
 118  */
 119 static void
 120 maybe_resched(struct proc *chk)
 121 {
 122         struct proc *cur = lwkt_preempted_proc();
 123
 124         if (cur == NULL)
 125                 return;
 126
 127         /*
 128          * Check the user queue (realtime, normal, idle).  Lower numbers
 129          * indicate higher priority queues.  Lower numbers are also better
 130          * for p_priority.
 131          */
 132         if (chk->p_rtprio.type < cur->p_rtprio.type) {
 133                 need_resched();
 134         } else if (chk->p_rtprio.type == cur->p_rtprio.type) {
 135                 if (chk->p_rtprio.type == RTP_PRIO_NORMAL) {
 136                         if (chk->p_priority / PPQ < cur->p_priority / PPQ)
 137                                 need_resched();
 138                 } else {
 139                         if (chk->p_rtprio.prio < cur->p_rtprio.prio)
 140                                 need_resched();
 141                 }
 142         }
 143 }
 144
 145 int
 146 roundrobin_interval(void)
 147 {
 148         return (sched_quantum);
 149 }
 150
 151 /*
 152  * Force switch among equal priority processes every 100ms.
 153  *
 154  * WARNING!  The MP lock is not held on ipi message remotes.
 155  */
 156 #ifdef SMP
 157
 158 static void
 159 roundrobin_remote(void *arg)
 160 {
 161         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 162         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 163                 need_resched();
 164 }
 165
 166 #endif
 167
 168 static void
 169 roundrobin(void *arg)
 170 {
 171         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 172         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 173                 need_resched();
 174 #ifdef SMP
 175         lwkt_send_ipiq_mask(mycpu->gd_other_cpus, roundrobin_remote, NULL);
 176 #endif
 177         timeout(roundrobin, NULL, sched_quantum);
 178 }
 179
 180 #ifdef SMP
 181
 182 void
 183 resched_cpus(u_int32_t mask)
 184 {
 185         lwkt_send_ipiq_mask(mask, roundrobin_remote, NULL);
 186 }
 187
 188 #endif
 189
 190 /*
 191  * Constants for digital decay and forget:
 192  *      90% of (p_estcpu) usage in 5 * loadav time
 193  *      95% of (p_pctcpu) usage in 60 seconds (load insensitive)
 194  *          Note that, as ps(1) mentions, this can let percentages
 195  *          total over 100% (I've seen 137.9% for 3 processes).
 196  *
 197  * Note that schedclock() updates p_estcpu and p_cpticks asynchronously.
 198  *
 199  * We wish to decay away 90% of p_estcpu in (5 * loadavg) seconds.
 200  * That is, the system wants to compute a value of decay such
 201  * that the following for loop:
 202  *      for (i = 0; i < (5 * loadavg); i++)
 203  *              p_estcpu *= decay;
 204  * will compute
 205  *      p_estcpu *= 0.1;
 206  * for all values of loadavg:
 207  *
 208  * Mathematically this loop can be expressed by saying:
 209  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
 210  *
 211  * The system computes decay as:
 212  *      decay = (2 * loadavg) / (2 * loadavg + 1)
 213  *
 214  * We wish to prove that the system's computation of decay
 215  * will always fulfill the equation:
 216  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
 217  *
 218  * If we compute b as:
 219  *      b = 2 * loadavg
 220  * then
 221  *      decay = b / (b + 1)
 222  *
 223  * We now need to prove two things:
 224  *      1) Given factor ** (5 * loadavg) ~= .1, prove factor == b/(b+1)
 225  *      2) Given b/(b+1) ** power ~= .1, prove power == (5 * loadavg)
 226  *
 227  * Facts:
 228  *         For x close to zero, exp(x) =~ 1 + x, since
 229  *              exp(x) = 0! + x**1/1! + x**2/2! + ... .
 230  *              therefore exp(-1/b) =~ 1 - (1/b) = (b-1)/b.
 231  *         For x close to zero, ln(1+x) =~ x, since
 232  *              ln(1+x) = x - x**2/2 + x**3/3 - ...     -1 < x < 1
 233  *              therefore ln(b/(b+1)) = ln(1 - 1/(b+1)) =~ -1/(b+1).
 234  *         ln(.1) =~ -2.30
 235  *
 236  * Proof of (1):
 237  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given power (5*loadav):
 238  *      solving for factor,
 239  *      ln(factor) =~ (-2.30/5*loadav), or
 240  *      factor =~ exp(-1/((5/2.30)*loadav)) =~ exp(-1/(2*loadav)) =
 241  *          exp(-1/b) =~ (b-1)/b =~ b/(b+1).                    QED
 242  *
 243  * Proof of (2):
 244  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given factor == (b/(b+1)):
 245  *      solving for power,
 246  *      power*ln(b/(b+1)) =~ -2.30, or
 247  *      power =~ 2.3 * (b + 1) = 4.6*loadav + 2.3 =~ 5*loadav.  QED
 248  *
 249  * Actual power values for the implemented algorithm are as follows:
 250  *      loadav: 1       2       3       4
 251  *      power:  5.68    10.32   14.94   19.55
 252  */
 253
 254 /* calculations for digital decay to forget 90% of usage in 5*loadav sec */
 255 #define loadfactor(loadav)      (2 * (loadav))
 256 #define decay_cpu(loadfac, cpu) (((loadfac) * (cpu)) / ((loadfac) + FSCALE))
 257
 258 /* decay 95% of `p_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
 259 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 260 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 261
 262 /* kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale */
 263 static int      fscale __unused = FSCALE;
 264 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 265
 266 /*
 267  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 268  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 269  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 270  *
 271  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 272  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 273  *
 274  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 275  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 276  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 277  */
 278 #define CCPU_SHIFT      11
 279
 280 /*
 281  * Recompute process priorities, every hz ticks.
 282  */
 283 /* ARGSUSED */
 284 static void
 285 schedcpu(void *arg)
 286 {
 287         fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
 288         struct proc *p;
 289         struct proc *curp;
 290         int realstathz, s;
 291
 292         curp = lwkt_preempted_proc(); /* YYY temporary hack */
 293
 294         realstathz = stathz ? stathz : hz;
 295         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 296                 /*
 297                  * Increment time in/out of memory and sleep time
 298                  * (if sleeping).  We ignore overflow; with 16-bit int's
 299                  * (remember them?) overflow takes 45 days.
 300                  */
 301                 p->p_swtime++;
 302                 if (p->p_stat == SSLEEP || p->p_stat == SSTOP)
 303                         p->p_slptime++;
 304                 p->p_pctcpu = (p->p_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 305                 /*
 306                  * If the process has slept the entire second,
 307                  * stop recalculating its priority until it wakes up.
 308                  */
 309                 if (p->p_slptime > 1)
 310                         continue;
 311                 s = splhigh();  /* prevent state changes and protect run queue */
 312                 /*
 313                  * p_pctcpu is only for ps.
 314                  */
 315 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
 316                 p->p_pctcpu += (realstathz == 100)?
 317                         ((fixpt_t) p->p_cpticks) << (FSHIFT - CCPU_SHIFT):
 318                         100 * (((fixpt_t) p->p_cpticks)
 319                                 << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
 320 #else
 321                 p->p_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
 322                         (p->p_cpticks * FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
 323 #endif
 324                 p->p_cpticks = 0;
 325                 p->p_estcpu = decay_cpu(loadfac, p->p_estcpu);
 326                 resetpriority(p);
 327                 splx(s);
 328         }
 329         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 330         timeout(schedcpu, (void *)0, hz);
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
 335  * For all load averages >= 1 and max p_estcpu of 255, sleeping for at
 336  * least six times the loadfactor will decay p_estcpu to zero.
 337  */
 338 static void
 339 updatepri(struct proc *p)
 340 {
 341         unsigned int newcpu = p->p_estcpu;
 342         fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
 343
 344         if (p->p_slptime > 5 * loadfac) {
 345                 p->p_estcpu = 0;
 346         } else {
 347                 p->p_slptime--; /* the first time was done in schedcpu */
 348                 while (newcpu && --p->p_slptime)
 349                         newcpu = decay_cpu(loadfac, newcpu);
 350                 p->p_estcpu = newcpu;
 351         }
 352         resetpriority(p);
 353 }
 354
 355 /*
 356  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 357  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 358  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 359  */
 360 #define TABLESIZE       128
 361 static TAILQ_HEAD(slpquehead, thread) slpque[TABLESIZE];
 362 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 363
 364 /*
 365  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 366  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 367  * The priority to be used (safepri) is machine-dependent, thus this
 368  * value is initialized and maintained in the machine-dependent layers.
 369  * This priority will typically be 0, or the lowest priority
 370  * that is safe for use on the interrupt stack; it can be made
 371  * higher to block network software interrupts after panics.
 372  */
 373 int safepri;
 374
 375 void
 376 sleepinit(void)
 377 {
 378         int i;
 379
 380         sched_quantum = hz/10;
 381         hogticks = 2 * sched_quantum;
 382         for (i = 0; i < TABLESIZE; i++)
 383                 TAILQ_INIT(&slpque[i]);
 384 }
 385
 386 /*
 387  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 388  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 389  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 390  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 391  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 392  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 393  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 394  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 395  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 396  *
 397  * If the process has P_CURPROC set mi_switch() will not re-queue it to
 398  * the userland scheduler queues because we are in a SSLEEP state.  If
 399  * we are not the current process then we have to remove ourselves from
 400  * the scheduler queues.
 401  *
 402  * YYY priority now unused
 403  */
 404 int
 405 tsleep(ident, flags, wmesg, timo)
 406         void *ident;
 407         int flags, timo;
 408         const char *wmesg;
 409 {
 410         struct thread *td = curthread;
 411         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 412         int s, sig = 0, catch = flags & PCATCH;
 413         int id = LOOKUP(ident);
 414         struct callout_handle thandle;
 415
 416         /*
 417          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 418          * even in stable.  Just scrap it for now.
 419          */
 420         if (cold || panicstr) {
 421                 /*
 422                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 423                  * just give interrupts a chance, then just return;
 424                  * don't run any other procs or panic below,
 425                  * in case this is the idle process and already asleep.
 426                  */
 427                 crit_panicints();
 428                 return (0);
 429         }
 430         KKASSERT(td != &mycpu->gd_idlethread);  /* you must be kidding! */
 431         s = splhigh();
 432         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 433         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 434                 ident, wmesg, p->p_stat));
 435
 436         crit_enter();
 437         td->td_wchan = ident;
 438         td->td_wmesg = wmesg;
 439         if (p)
 440                 p->p_slptime = 0;
 441         lwkt_deschedule_self();
 442         TAILQ_INSERT_TAIL(&slpque[id], td, td_threadq);
 443         if (timo)
 444                 thandle = timeout(endtsleep, (void *)td, timo);
 445         /*
 446          * We put ourselves on the sleep queue and start our timeout
 447          * before calling CURSIG, as we could stop there, and a wakeup
 448          * or a SIGCONT (or both) could occur while we were stopped.
 449          * A SIGCONT would cause us to be marked as SSLEEP
 450          * without resuming us, thus we must be ready for sleep
 451          * when CURSIG is called.  If the wakeup happens while we're
 452          * stopped, td->td_wchan will be 0 upon return from CURSIG.
 453          */
 454         if (p) {
 455                 if (catch) {
 456                         p->p_flag |= P_SINTR;
 457                         if ((sig = CURSIG(p))) {
 458                                 if (td->td_wchan) {
 459                                         unsleep(td);
 460                                         lwkt_schedule_self();
 461                                 }
 462                                 p->p_stat = SRUN;
 463                                 goto resume;
 464                         }
 465                         if (td->td_wchan == NULL) {
 466                                 catch = 0;
 467                                 goto resume;
 468                         }
 469                 } else {
 470                         sig = 0;
 471                 }
 472
 473                 /*
 474                  * If we are not the current process we have to remove ourself
 475                  * from the run queue.
 476                  */
 477                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("PSTAT NOT SRUN %d %d", p->p_pid, p->p_stat));
 478                 /*
 479                  * If this is the current 'user' process schedule another one.
 480                  */
 481                 clrrunnable(p, SSLEEP);
 482                 p->p_stats->p_ru.ru_nvcsw++;
 483                 KKASSERT(td->td_release || (p->p_flag & P_CURPROC) == 0);
 484                 mi_switch();
 485                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("tsleep: stat not srun"));
 486         } else {
 487                 lwkt_switch();
 488         }
 489 resume:
 490         crit_exit();
 491         if (p)
 492                 p->p_flag &= ~P_SINTR;
 493         splx(s);
 494         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 495                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 496                 if (sig == 0)
 497                         return (EWOULDBLOCK);
 498         } else if (timo) {
 499                 untimeout(endtsleep, (void *)td, thandle);
 500         } else if (td->td_wmesg) {
 501                 /*
 502                  * This can happen if a thread is woken up directly.  Clear
 503                  * wmesg to avoid debugging confusion.
 504                  */
 505                 td->td_wmesg = NULL;
 506         }
 507         if (p) {
 508                 if (catch && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 509                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 510                                 return (EINTR);
 511                         return (ERESTART);
 512                 }
 513         }
 514         return (0);
 515 }
 516
 517 /*
 518  * Implement the timeout for tsleep.  We interlock against
 519  * wchan when setting TDF_TIMEOUT.  For processes we remove
 520  * the sleep if the process is stopped rather then sleeping,
 521  * so it remains stopped.
 522  */
 523 static void
 524 endtsleep(void *arg)
 525 {
 526         thread_t td = arg;
 527         struct proc *p;
 528         int s;
 529
 530         s = splhigh();
 531         if (td->td_wchan) {
 532                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 533                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 534                         if (p->p_stat == SSLEEP)
 535                                 setrunnable(p);
 536                         else
 537                                 unsleep(td);
 538                 } else {
 539                         unsleep(td);
 540                         lwkt_schedule(td);
 541                 }
 542         }
 543         splx(s);
 544 }
 545
 546 /*
 547  * Remove a process from its wait queue
 548  */
 549 void
 550 unsleep(struct thread *td)
 551 {
 552         int s;
 553
 554         s = splhigh();
 555         if (td->td_wchan) {
 556 #if 0
 557                 if (p->p_flag & P_XSLEEP) {
 558                         struct xwait *w = p->p_wchan;
 559                         TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 560                         p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 561                 } else
 562 #endif
 563                 TAILQ_REMOVE(&slpque[LOOKUP(td->td_wchan)], td, td_threadq);
 564                 td->td_wchan = NULL;
 565         }
 566         splx(s);
 567 }
 568
 569 #if 0
 570 /*
 571  * Make all processes sleeping on the explicit lock structure runnable.
 572  */
 573 void
 574 xwakeup(struct xwait *w)
 575 {
 576         struct proc *p;
 577         int s;
 578
 579         s = splhigh();
 580         ++w->gen;
 581         while ((p = TAILQ_FIRST(&w->waitq)) != NULL) {
 582                 TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 583                 KASSERT(p->p_wchan == w && (p->p_flag & P_XSLEEP),
 584                     ("xwakeup: wchan mismatch for %p (%p/%p) %08x", p, p->p_wchan, w, p->p_flag & P_XSLEEP));
 585                 p->p_wchan = NULL;
 586                 p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 587                 if (p->p_stat == SSLEEP) {
 588                         /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 589                         if (p->p_slptime > 1)
 590                                 updatepri(p);
 591                         p->p_slptime = 0;
 592                         p->p_stat = SRUN;
 593                         if (p->p_flag & P_INMEM) {
 594                                 setrunqueue(p);
 595                                 maybe_resched(p);
 596                         } else {
 597                                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 598                                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 599                         }
 600                 }
 601         }
 602         splx(s);
 603 }
 604 #endif
 605
 606 /*
 607  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 608  */
 609 static void
 610 _wakeup(void *ident, int count)
 611 {
 612         struct slpquehead *qp;
 613         struct thread *td;
 614         struct thread *ntd;
 615         struct proc *p;
 616         int s;
 617         int id = LOOKUP(ident);
 618
 619         s = splhigh();
 620         qp = &slpque[id];
 621 restart:
 622         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 623                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 624                 if (td->td_wchan == ident) {
 625                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 626                         td->td_wchan = NULL;
 627                         if ((p = td->td_proc) != NULL && p->p_stat == SSLEEP) {
 628                                 /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 629                                 if (p->p_slptime > 1)
 630                                         updatepri(p);
 631                                 p->p_slptime = 0;
 632                                 p->p_stat = SRUN;
 633                                 if (p->p_flag & P_INMEM) {
 634                                         setrunqueue(p);
 635                                         if (p->p_flag & P_CURPROC)
 636                                             maybe_resched(p);
 637                                 } else {
 638                                         p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 639                                         wakeup((caddr_t)&proc0);
 640                                 }
 641                                 /* END INLINE EXPANSION */
 642                         } else if (p == NULL) {
 643                                 lwkt_schedule(td);
 644                         }
 645                         if (--count == 0)
 646                                 break;
 647                         goto restart;
 648                 }
 649         }
 650         splx(s);
 651 }
 652
 653 void
 654 wakeup(void *ident)
 655 {
 656     _wakeup(ident, 0);
 657 }
 658
 659 void
 660 wakeup_one(void *ident)
 661 {
 662     _wakeup(ident, 1);
 663 }
 664
 665 /*
 666  * The machine independent parts of mi_switch().
 667  * Must be called at splstatclock() or higher.
 668  */
 669 void
 670 mi_switch()
 671 {
 672         struct thread *td = curthread;
 673         struct proc *p = td->td_proc;   /* XXX */
 674         struct rlimit *rlim;
 675         int x;
 676         u_int64_t ttime;
 677
 678         /*
 679          * XXX this spl is almost unnecessary.  It is partly to allow for
 680          * sloppy callers that don't do it (issignal() via CURSIG() is the
 681          * main offender).  It is partly to work around a bug in the i386
 682          * cpu_switch() (the ipl is not preserved).  We ran for years
 683          * without it.  I think there was only a interrupt latency problem.
 684          * The main caller, tsleep(), does an splx() a couple of instructions
 685          * after calling here.  The buggy caller, issignal(), usually calls
 686          * here at spl0() and sometimes returns at splhigh().  The process
 687          * then runs for a little too long at splhigh().  The ipl gets fixed
 688          * when the process returns to user mode (or earlier).
 689          *
 690          * It would probably be better to always call here at spl0(). Callers
 691          * are prepared to give up control to another process, so they must
 692          * be prepared to be interrupted.  The clock stuff here may not
 693          * actually need splstatclock().
 694          */
 695         x = splstatclock();
 696         clear_resched();
 697
 698         /*
 699          * Check if the process exceeds its cpu resource allocation.
 700          * If over max, kill it.  Time spent in interrupts is not
 701          * included.  YYY 64 bit match is expensive.  Ick.
 702          */
 703         ttime = td->td_sticks + td->td_uticks;
 704         if (p->p_stat != SZOMB && p->p_limit->p_cpulimit != RLIM_INFINITY &&
 705             ttime > p->p_limit->p_cpulimit) {
 706                 rlim = &p->p_rlimit[RLIMIT_CPU];
 707                 if (ttime / (rlim_t)1000000 >= rlim->rlim_max) {
 708                         killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 709                 } else {
 710                         psignal(p, SIGXCPU);
 711                         if (rlim->rlim_cur < rlim->rlim_max) {
 712                                 /* XXX: we should make a private copy */
 713                                 rlim->rlim_cur += 5;
 714                         }
 715                 }
 716         }
 717
 718         /*
 719          * Pick a new current process and record its start time.  If we
 720          * are in a SSTOPped state we deschedule ourselves.  YYY this needs
 721          * to be cleaned up, remember that LWKTs stay on their run queue
 722          * which works differently then the user scheduler which removes
 723          * the process from the runq when it runs it.
 724          */
 725         mycpu->gd_cnt.v_swtch++;
 726         if (p->p_stat == SSTOP)
 727                 lwkt_deschedule_self();
 728         lwkt_switch();
 729
 730         splx(x);
 731 }
 732
 733 /*
 734  * Change process state to be runnable,
 735  * placing it on the run queue if it is in memory,
 736  * and awakening the swapper if it isn't in memory.
 737  */
 738 void
 739 setrunnable(struct proc *p)
 740 {
 741         int s;
 742
 743         s = splhigh();
 744         switch (p->p_stat) {
 745         case 0:
 746         case SRUN:
 747         case SZOMB:
 748         default:
 749                 panic("setrunnable");
 750         case SSTOP:
 751         case SSLEEP:
 752                 unsleep(p->p_thread);   /* e.g. when sending signals */
 753                 break;
 754
 755         case SIDL:
 756                 break;
 757         }
 758         p->p_stat = SRUN;
 759         if (p->p_flag & P_INMEM)
 760                 setrunqueue(p);
 761         splx(s);
 762         if (p->p_slptime > 1)
 763                 updatepri(p);
 764         p->p_slptime = 0;
 765         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 766                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 767                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 768         } else {
 769                 maybe_resched(p);
 770         }
 771 }
 772
 773 /*
 774  * Change the process state to NOT be runnable, removing it from the run
 775  * queue.  If P_CURPROC is not set and we are in SRUN the process is on the
 776  * run queue (If P_INMEM is not set then it isn't because it is swapped).
 777  */
 778 void
 779 clrrunnable(struct proc *p, int stat)
 780 {
 781         int s;
 782
 783         s = splhigh();
 784         switch(p->p_stat) {
 785         case SRUN:
 786                 if (p->p_flag & P_ONRUNQ)
 787                         remrunqueue(p);
 788                 break;
 789         default:
 790                 break;
 791         }
 792         p->p_stat = stat;
 793         splx(s);
 794 }
 795
 796 /*
 797  * Compute the priority of a process when running in user mode.
 798  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
 799  * than that of the current process.
 800  *
 801  * YYY real time / idle procs do not use p_priority XXX
 802  */
 803 void
 804 resetpriority(struct proc *p)
 805 {
 806         unsigned int newpriority;
 807         int opq;
 808         int npq;
 809
 810         if (p->p_rtprio.type != RTP_PRIO_NORMAL)
 811                 return;
 812         newpriority = PUSER + p->p_estcpu / INVERSE_ESTCPU_WEIGHT +
 813             NICE_WEIGHT * p->p_nice;
 814         newpriority = min(newpriority, MAXPRI);
 815         npq = newpriority / PPQ;
 816         crit_enter();
 817         opq = p->p_priority / PPQ;
 818         if (p->p_stat == SRUN && (p->p_flag & P_ONRUNQ) && opq != npq) {
 819                 /*
 820                  * We have to move the process to another queue
 821                  */
 822                 remrunqueue(p);
 823                 p->p_priority = newpriority;
 824                 setrunqueue(p);
 825         } else {
 826                 /*
 827                  * We can just adjust the priority and it will be picked
 828                  * up later.
 829                  */
 830                 KKASSERT(opq == npq || (p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
 831                 p->p_priority = newpriority;
 832         }
 833         crit_exit();
 834         maybe_resched(p);
 835 }
 836
 837 /*
 838  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 839  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 840  */
 841 static void
 842 loadav(void *arg)
 843 {
 844         int i, nrun;
 845         struct loadavg *avg;
 846         struct proc *p;
 847
 848         avg = &averunnable;
 849         nrun = 0;
 850         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 851                 switch (p->p_stat) {
 852                 case SRUN:
 853                 case SIDL:
 854                         nrun++;
 855                 }
 856         }
 857         for (i = 0; i < 3; i++)
 858                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 859                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 860
 861         /*
 862          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 863          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 864          * run at regular intervals.
 865          */
 866         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(random() % (hz * 2 + 1)),
 867             loadav, NULL);
 868 }
 869
 870 /* ARGSUSED */
 871 static void
 872 sched_setup(dummy)
 873         void *dummy;
 874 {
 875
 876         callout_init(&loadav_callout);
 877
 878         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
 879         roundrobin(NULL);
 880         schedcpu(NULL);
 881         loadav(NULL);
 882 }
 883
 884 /*
 885  * We adjust the priority of the current process.  The priority of
 886  * a process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
 887  * estimator (p_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
 888  * compute a different priority each time p_estcpu increases by
 889  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT
 890  * (until MAXPRI is reached).  The cpu usage estimator ramps up
 891  * quite quickly when the process is running (linearly), and decays
 892  * away exponentially, at a rate which is proportionally slower when
 893  * the system is busy.  The basic principle is that the system will
 894  * 90% forget that the process used a lot of CPU time in 5 * loadav
 895  * seconds.  This causes the system to favor processes which haven't
 896  * run much recently, and to round-robin among other processes.
 897  */
 898 void
 899 schedclock(p)
 900         struct proc *p;
 901 {
 902
 903         p->p_cpticks++;
 904         p->p_estcpu = ESTCPULIM(p->p_estcpu + 1);
 905         if ((p->p_estcpu % INVERSE_ESTCPU_WEIGHT) == 0)
 906                 resetpriority(p);
 907 }
 908
 909 static
 910 void
 911 crit_panicints(void)
 912 {
 913     int s;
 914     int cpri;
 915
 916     s = splhigh();
 917     cpri = crit_panic_save();
 918     splx(safepri);
 919     crit_panic_restore(cpri);
 920     splx(s);
 921 }
 922