Merge from vendor branch TCPDUMP:
[dragonfly.git] / sys / kern / kern_synch.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1990, 1991, 1993
3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
19  *    must display the following acknowledgement:
20  *      This product includes software developed by the University of
21  *      California, Berkeley and its contributors.
22  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
23  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
24  *    without specific prior written permission.
25  *
26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
27  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
28  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
29  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
30  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
31  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
32  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
33  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
34  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
35  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
36  * SUCH DAMAGE.
37  *
38  *      @(#)kern_synch.c        8.9 (Berkeley) 5/19/95
39  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_synch.c,v 1.87.2.6 2002/10/13 07:29:53 kbyanc Exp $
40  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_synch.c,v 1.87 2007/08/11 18:18:30 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/signal2.h>
51 #include <sys/resourcevar.h>
52 #include <sys/vmmeter.h>
53 #include <sys/sysctl.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 <sys/thread2.h>
63 #include <sys/spinlock2.h>
64
65 #include <machine/cpu.h>
66 #include <machine/smp.h>
67
68 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
69
70 static void sched_setup (void *dummy);
71 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
72
73 int     hogticks;
74 int     lbolt;
75 int     lbolt_syncer;
76 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
77 int     ncpus;
78 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;
79 int     ncpus_fit, ncpus_fit_mask;
80 int     safepri;
81 int     tsleep_now_works;
82
83 static struct callout loadav_callout;
84 static struct callout schedcpu_callout;
85 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
86
87 #if !defined(KTR_TSLEEP)
88 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
89 #endif
90 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
91 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter %p", sizeof(void *));
92 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 1, "tsleep exit", 0);
93 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 2, "wakeup enter %p", sizeof(void *));
94 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 3, "wakeup exit", 0);
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     unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td);
113 static void     loadav (void *arg);
114 static void     schedcpu (void *arg);
115
116 /*
117  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
118  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
119  */
120 static int
121 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
122 {
123         int error, new_val;
124
125         new_val = sched_quantum * tick;
126         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
127         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
128                 return (error);
129         if (new_val < tick)
130                 return (EINVAL);
131         sched_quantum = new_val / tick;
132         hogticks = 2 * sched_quantum;
133         return (0);
134 }
135
136 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
137         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
138
139 /*
140  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
141  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
142  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
143  *
144  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
145  *     1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
146  *
147  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
148  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
149  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
150  *
151  * decay 95% of `lwp_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing
152  */
153 #define CCPU_SHIFT      11
154
155 static fixpt_t ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
156 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
157
158 /*
159  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale 
160  */
161 int     fscale __unused = FSCALE;       /* exported to systat */
162 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
163
164 /*
165  * Recompute process priorities, once a second.
166  *
167  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
168  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
169  * process runnable relative to other processes in the system we have
170  * a 1-second recalc to help out.
171  *
172  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
173  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold 
174  * several seconds worth of count.
175  *
176  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
177  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
178  */
179 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
180 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
181
182 static void
183 schedcpu(void *arg)
184 {
185         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
186         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
187         wakeup((caddr_t)&lbolt);
188         wakeup((caddr_t)&lbolt_syncer);
189         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
190 }
191
192 /*
193  * General process statistics once a second
194  */
195 static int
196 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
197 {
198         struct lwp *lp;
199
200         crit_enter();
201         p->p_swtime++;
202         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
203                 if (lp->lwp_stat == LSSLEEP)
204                         lp->lwp_slptime++;
205
206                 /*
207                  * Only recalculate processes that are active or have slept
208                  * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
209                  */
210                 if (lp->lwp_slptime <= 1) {
211                         p->p_usched->recalculate(lp);
212                 } else {
213                         lp->lwp_pctcpu = (lp->lwp_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
214                 }
215         }
216         crit_exit();
217         return(0);
218 }
219
220 /*
221  * Resource checks.  XXX break out since ksignal/killproc can block,
222  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
223  * a better way.
224  */
225 static int
226 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
227 {
228         u_int64_t ttime;
229         struct lwp *lp;
230
231         crit_enter();
232         if (p->p_stat == SIDL || 
233             p->p_stat == SZOMB ||
234             p->p_limit == NULL
235         ) {
236                 crit_exit();
237                 return(0);
238         }
239
240         ttime = 0;
241         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
242                 /*
243                  * We may have caught an lp in the middle of being
244                  * created, lwp_thread can be NULL.
245                  */
246                 if (lp->lwp_thread) {
247                         ttime += lp->lwp_thread->td_sticks;
248                         ttime += lp->lwp_thread->td_uticks;
249                 }
250         }
251
252         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
253         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
254                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
255                 break;
256         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
257                 if ((p->p_flag & P_XCPU) == 0) {
258                         p->p_flag |= P_XCPU;
259                         ksignal(p, SIGXCPU);
260                 }
261                 break;
262         default:
263                 break;
264         }
265         crit_exit();
266         return(0);
267 }
268
269 /*
270  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
271  * a period of one second.
272  *
273  * MPSAFE
274  */
275 void
276 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
277 {
278         fixpt_t acc;
279         int remticks;
280
281         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
282         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
283                 lp->lwp_pctcpu = acc;
284         } else {
285                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
286                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
287                                 ESTCPUFREQ;
288         }
289 }
290
291 /*
292  * tsleep/wakeup hash table parameters.  Try to find the sweet spot for
293  * like addresses being slept on.
294  */
295 #define TABLESIZE       1024
296 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 6) & (TABLESIZE - 1))
297
298 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
299
300 /*
301  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
302  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
303  * cannot make any high level calls.
304  *
305  * Each cpu has its own sleep queue.
306  */
307 void
308 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
309 {
310         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
311         int i;
312
313         if (gd->gd_cpuid == 0) {
314                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
315                 hogticks = 2 * sched_quantum;
316
317                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
318         } else {
319                 gd->gd_tsleep_hash = kmalloc(sizeof(slpque_cpu0), 
320                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
321         }
322         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
323                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
324 }
325
326 /*
327  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
328  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
329  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
330  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
331  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
332  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
333  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
334  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
335  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
336  *
337  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
338  * the LWKT scheduler.
339  *
340  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
341  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
342  */
343 int
344 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
345 {
346         struct thread *td = curthread;
347         struct lwp *lp = td->td_lwp;
348         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
349         globaldata_t gd;
350         int sig;
351         int catch;
352         int id;
353         int error;
354         int oldpri;
355         struct callout thandle;
356
357         /*
358          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
359          * even in stable.  Just scrap it for now.
360          */
361         if (tsleep_now_works == 0 || panicstr) {
362                 /*
363                  * After a panic, or before we actually have an operational
364                  * softclock, just give interrupts a chance, then just return;
365                  *
366                  * don't run any other procs or panic below,
367                  * in case this is the idle process and already asleep.
368                  */
369                 splz();
370                 oldpri = td->td_pri & TDPRI_MASK;
371                 lwkt_setpri_self(safepri);
372                 lwkt_switch();
373                 lwkt_setpri_self(oldpri);
374                 return (0);
375         }
376         logtsleep2(tsleep_beg, ident);
377         gd = td->td_gd;
378         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
379
380         /*
381          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
382          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
383          * interlock.
384          *
385          * The entire sequence through to where we actually sleep must
386          * run without breaking the critical section.
387          */
388         id = LOOKUP(ident);
389         catch = flags & PCATCH;
390         error = 0;
391         sig = 0;
392
393         crit_enter_quick(td);
394
395         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
396         KASSERT(lp == NULL ||
397                 lp->lwp_stat == LSRUN ||        /* Obvious */
398                 lp->lwp_stat == LSSTOP,         /* Set in tstop */
399                 ("tsleep %p %s %d",
400                         ident, wmesg, lp->lwp_stat));
401
402         /*
403          * Setup for the current process (if this is a process). 
404          */
405         if (lp) {
406                 if (catch) {
407                         /*
408                          * Early termination if PCATCH was set and a
409                          * signal is pending, interlocked with the
410                          * critical section.
411                          *
412                          * Early termination only occurs when tsleep() is
413                          * entered while in a normal LSRUN state.
414                          */
415                         if ((sig = CURSIG(lp)) != 0)
416                                 goto resume;
417
418                         /*
419                          * Early termination if PCATCH was set and a
420                          * mailbox signal was possibly delivered prior to
421                          * the system call even being made, in order to
422                          * allow the user to interlock without having to
423                          * make additional system calls.
424                          */
425                         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
426                                 goto resume;
427
428                         /*
429                          * Causes ksignal to wake us up when.
430                          */
431                         lp->lwp_flag |= LWP_SINTR;
432                 }
433
434                 /*
435                  * Make sure the current process has been untangled from
436                  * the userland scheduler and initialize slptime to start
437                  * counting.
438                  */
439                 if (flags & PNORESCHED)
440                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
441                 p->p_usched->release_curproc(lp);
442                 lp->lwp_slptime = 0;
443         }
444
445         /*
446          * Move our thread to the correct queue and setup our wchan, etc.
447          */
448         lwkt_deschedule_self(td);
449         td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
450         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
451         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
452
453         td->td_wchan = ident;
454         td->td_wmesg = wmesg;
455         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
456
457         /*
458          * Setup the timeout, if any
459          */
460         if (timo) {
461                 callout_init(&thandle);
462                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
463         }
464
465         /*
466          * Beddy bye bye.
467          */
468         if (lp) {
469                 /*
470                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
471                  */
472                 KKASSERT((lp->lwp_flag & LWP_ONRUNQ) == 0);
473                 /*
474                  * tstop() sets LSSTOP, so don't fiddle with that.
475                  */
476                 if (lp->lwp_stat != LSSTOP)
477                         lp->lwp_stat = LSSLEEP;
478                 lp->lwp_ru.ru_nvcsw++;
479                 lwkt_switch();
480
481                 /*
482                  * And when we are woken up, put us back in LSRUN.  If we
483                  * slept for over a second, recalculate our estcpu.
484                  */
485                 lp->lwp_stat = LSRUN;
486                 if (lp->lwp_slptime)
487                         p->p_usched->recalculate(lp);
488                 lp->lwp_slptime = 0;
489         } else {
490                 lwkt_switch();
491         }
492
493         /* 
494          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
495          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
496          */
497         KKASSERT(gd == td->td_gd);
498         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
499
500         /*
501          * Cleanup the timeout.
502          */
503         if (timo) {
504                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
505                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
506                         error = EWOULDBLOCK;
507                 } else {
508                         callout_stop(&thandle);
509                 }
510         }
511
512         /*
513          * Since td_threadq is used both for our run queue AND for the
514          * tsleep hash queue, we can't still be on it at this point because
515          * we've gotten cpu back.
516          */
517         KASSERT((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0, ("tsleep: impossible thread flags %08x", td->td_flags));
518         td->td_wchan = NULL;
519         td->td_wmesg = NULL;
520         td->td_wdomain = 0;
521
522         /*
523          * Figure out the correct error return.  If interrupted by a
524          * signal we want to return EINTR or ERESTART.  
525          *
526          * If P_MAILBOX is set no automatic system call restart occurs
527          * and we return EINTR.  P_MAILBOX is meant to be used as an
528          * interlock, the user must poll it prior to any system call
529          * that it wishes to interlock a mailbox signal against since
530          * the flag is cleared on *any* system call that sleeps.
531          */
532 resume:
533         if (p) {
534                 if (catch && error == 0) {
535                         if ((p->p_flag & P_MAILBOX) && sig == 0) {
536                                 error = EINTR;
537                         } else if (sig != 0 || (sig = CURSIG(lp))) {
538                                 if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
539                                         error = EINTR;
540                                 else
541                                         error = ERESTART;
542                         }
543                 }
544                 lp->lwp_flag &= ~(LWP_BREAKTSLEEP | LWP_SINTR);
545                 p->p_flag &= ~P_MAILBOX;
546         }
547         logtsleep1(tsleep_end);
548         crit_exit_quick(td);
549         return (error);
550 }
551
552 /*
553  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
554  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
555  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
556  *
557  *      (enter critical section)
558  *      (acquire upper level lock)
559  *      tsleep_interlock(blah)
560  *      (release upper level lock)
561  *      tsleep(blah, ...)
562  *      (exit critical section)
563  *
564  * Basically this function sets our cpumask for the ident which informs
565  * other cpus that our cpu 'might' be waiting (or about to wait on) the
566  * hash index related to the ident.  The critical section prevents another
567  * cpu's wakeup() from being processed on our cpu until we are actually
568  * able to enter the tsleep().  Thus, no race occurs between our attempt
569  * to release a resource and sleep, and another cpu's attempt to acquire
570  * a resource and call wakeup.
571  *
572  * There isn't much of a point to this function unless you call it while
573  * holding a critical section.
574  */
575 static __inline void
576 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, void *ident)
577 {
578         int id = LOOKUP(ident);
579
580         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
581 }
582
583 void
584 tsleep_interlock(void *ident)
585 {
586         _tsleep_interlock(mycpu, ident);
587 }
588
589 /*
590  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
591  * be passed to msleep().  The function will atomically release the
592  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
593  * return.
594  *
595  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
596  * heavily.
597  */
598 int
599 msleep(void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
600        const char *wmesg, int timo)
601 {
602         globaldata_t gd = mycpu;
603         int error;
604
605         crit_enter_gd(gd);
606         _tsleep_interlock(gd, ident);
607         spin_unlock_wr_quick(gd, spin);
608         error = tsleep(ident, flags, wmesg, timo);
609         spin_lock_wr_quick(gd, spin);
610         crit_exit_gd(gd);
611
612         return (error);
613 }
614
615 /*
616  * Directly block on the LWKT thread by descheduling it.  This
617  * is much faster then tsleep(), but the only legal way to wake
618  * us up is to directly schedule the thread.
619  *
620  * Setting TDF_SINTR will cause new signals to directly schedule us.
621  *
622  * This routine is typically called while in a critical section.
623  */
624 int
625 lwkt_sleep(const char *wmesg, int flags)
626 {
627         thread_t td = curthread;
628         int sig;
629
630         if ((flags & PCATCH) == 0 || td->td_lwp == NULL) {
631                 td->td_flags |= TDF_BLOCKED;
632                 td->td_wmesg = wmesg;
633                 lwkt_deschedule_self(td);
634                 lwkt_switch();
635                 td->td_wmesg = NULL;
636                 td->td_flags &= ~TDF_BLOCKED;
637                 return(0);
638         }
639         if ((sig = CURSIG(td->td_lwp)) != 0) {
640                 if (SIGISMEMBER(td->td_proc->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
641                         return(EINTR);
642                 else
643                         return(ERESTART);
644                         
645         }
646         td->td_flags |= TDF_BLOCKED | TDF_SINTR;
647         td->td_wmesg = wmesg;
648         lwkt_deschedule_self(td);
649         lwkt_switch();
650         td->td_flags &= ~(TDF_BLOCKED | TDF_SINTR);
651         td->td_wmesg = NULL;
652         return(0);
653 }
654
655 /*
656  * Implement the timeout for tsleep.
657  *
658  * We set LWP_BREAKTSLEEP to indicate that an event has occured, but
659  * we only call setrunnable if the process is not stopped.
660  *
661  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
662  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
663  */
664 static void
665 endtsleep(void *arg)
666 {
667         thread_t td = arg;
668         struct lwp *lp;
669
670         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
671         crit_enter();
672
673         /*
674          * cpu interlock.  Thread flags are only manipulated on
675          * the cpu owning the thread.  proc flags are only manipulated
676          * by the older of the MP lock.  We have both.
677          */
678         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
679                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
680
681                 if ((lp = td->td_lwp) != NULL) {
682                         lp->lwp_flag |= LWP_BREAKTSLEEP;
683                         if (lp->lwp_proc->p_stat != SSTOP)
684                                 setrunnable(lp);
685                 } else {
686                         unsleep_and_wakeup_thread(td);
687                 }
688         }
689         crit_exit();
690 }
691
692 /*
693  * Unsleep and wakeup a thread.  This function runs without the MP lock
694  * which means that it can only manipulate thread state on the owning cpu,
695  * and cannot touch the process state at all.
696  */
697 static
698 void
699 unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td)
700 {
701         globaldata_t gd = mycpu;
702         int id;
703
704 #ifdef SMP
705         if (td->td_gd != gd) {
706                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)unsleep_and_wakeup_thread, td);
707                 return;
708         }
709 #endif
710         crit_enter();
711         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
712                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
713                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
714                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
715                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
716                         atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
717                 lwkt_schedule(td);
718         }
719         crit_exit();
720 }
721
722 /*
723  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
724  * count may be zero or one only.
725  *
726  * The domain encodes the sleep/wakeup domain AND the first cpu to check
727  * (which is always the current cpu).  As we iterate across cpus
728  *
729  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
730  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
731  * at all.
732  */
733 static void
734 _wakeup(void *ident, int domain)
735 {
736         struct tslpque *qp;
737         struct thread *td;
738         struct thread *ntd;
739         globaldata_t gd;
740 #ifdef SMP
741         cpumask_t mask;
742         cpumask_t tmask;
743         int startcpu;
744         int nextcpu;
745 #endif
746         int id;
747
748         crit_enter();
749         logtsleep2(wakeup_beg, ident);
750         gd = mycpu;
751         id = LOOKUP(ident);
752         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
753 restart:
754         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
755                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
756                 if (td->td_wchan == ident && 
757                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
758                 ) {
759                         KKASSERT(td->td_flags & TDF_TSLEEPQ);
760                         td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
761                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
762                         if (TAILQ_FIRST(qp) == NULL) {
763                                 atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id],
764                                                  gd->gd_cpumask);
765                         }
766                         lwkt_schedule(td);
767                         if (domain & PWAKEUP_ONE)
768                                 goto done;
769                         goto restart;
770                 }
771         }
772
773 #ifdef SMP
774         /*
775          * We finished checking the current cpu but there still may be
776          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
777          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
778          * to continue checking cpus.
779          *
780          * The cpu that started the wakeup sequence is encoded in the domain.
781          * We use this information to determine which cpus still need to be
782          * checked, locate a candidate cpu, and chain the wakeup 
783          * asynchronously with an IPI message. 
784          *
785          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
786          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send 
787          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
788          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
789          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
790          * needed to be woken up.
791          *
792          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
793          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
794          * thread pointers.
795          */
796         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0 && 
797             (mask = slpque_cpumasks[id]) != 0
798         ) {
799                 /*
800                  * Look for a cpu that might have work to do.  Mask out cpus
801                  * which have already been processed.
802                  *
803                  * 31xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx0
804                  *        ^        ^           ^
805                  *      start   currentcpu    start
806                  *      case2                 case1
807                  *        *        *           *
808                  * 11111111111111110000000000000111     case1
809                  * 00000000111111110000000000000000     case2
810                  *
811                  * case1:  We started at start_case1 and processed through
812                  *         to the current cpu.  We have to check any bits
813                  *         after the current cpu, then check bits before 
814                  *         the starting cpu.
815                  *
816                  * case2:  We have already checked all the bits from
817                  *         start_case2 to the end, and from 0 to the current
818                  *         cpu.  We just have the bits from the current cpu
819                  *         to start_case2 left to check.
820                  */
821                 startcpu = PWAKEUP_DECODE(domain);
822                 if (gd->gd_cpuid >= startcpu) {
823                         /*
824                          * CASE1
825                          */
826                         tmask = mask & ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1);
827                         if (mask & tmask) {
828                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
829                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu), 
830                                                 _wakeup, ident, domain);
831                         } else {
832                                 tmask = (1 << startcpu) - 1;
833                                 if (mask & tmask) {
834                                         nextcpu = bsfl(mask & tmask);
835                                         lwkt_send_ipiq2(
836                                                     globaldata_find(nextcpu),
837                                                     _wakeup, ident, domain);
838                                 }
839                         }
840                 } else {
841                         /*
842                          * CASE2
843                          */
844                         tmask = ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1) &
845                                  ((1 << startcpu) - 1);
846                         if (mask & tmask) {
847                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
848                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu), 
849                                                 _wakeup, ident, domain);
850                         }
851                 }
852         }
853 #endif
854 done:
855         logtsleep1(wakeup_end);
856         crit_exit();
857 }
858
859 /*
860  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
861  */
862 void
863 wakeup(void *ident)
864 {
865     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid));
866 }
867
868 /*
869  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
870  */
871 void
872 wakeup_one(void *ident)
873 {
874     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
875     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
876 }
877
878 /*
879  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
880  * only.
881  */
882 void
883 wakeup_mycpu(void *ident)
884 {
885     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
886 }
887
888 /*
889  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
890  * only.
891  */
892 void
893 wakeup_mycpu_one(void *ident)
894 {
895     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
896     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU|PWAKEUP_ONE);
897 }
898
899 /*
900  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
901  * only.
902  */
903 void
904 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, void *ident)
905 {
906 #ifdef SMP
907     if (gd == mycpu) {
908         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
909     } else {
910         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU);
911     }
912 #else
913     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
914 #endif
915 }
916
917 /*
918  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
919  * only.
920  */
921 void
922 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, void *ident)
923 {
924 #ifdef SMP
925     if (gd == mycpu) {
926         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
927     } else {
928         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
929     }
930 #else
931     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
932 #endif
933 }
934
935 /*
936  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
937  * the specified domain, on all cpus.
938  */
939 void
940 wakeup_domain(void *ident, int domain)
941 {
942     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
943 }
944
945 /*
946  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
947  * the specified  domain, on any cpu.
948  */
949 void
950 wakeup_domain_one(void *ident, int domain)
951 {
952     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
953     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
954 }
955
956 /*
957  * setrunnable()
958  *
959  * Make a process runnable.  The MP lock must be held on call.  This only
960  * has an effect if we are in SSLEEP.  We only break out of the
961  * tsleep if LWP_BREAKTSLEEP is set, otherwise we just fix-up the state.
962  *
963  * NOTE: With the MP lock held we can only safely manipulate the process
964  * structure.  We cannot safely manipulate the thread structure.
965  */
966 void
967 setrunnable(struct lwp *lp)
968 {
969         crit_enter();
970         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
971         if (lp->lwp_stat == LSSTOP)
972                 lp->lwp_stat = LSSLEEP;
973         if (lp->lwp_stat == LSSLEEP && (lp->lwp_flag & LWP_BREAKTSLEEP))
974                 unsleep_and_wakeup_thread(lp->lwp_thread);
975         crit_exit();
976 }
977
978 /*
979  * The process is stopped due to some condition, usually because p_stat is
980  * set to SSTOP, but also possibly due to being traced.  
981  *
982  * NOTE!  If the caller sets SSTOP, the caller must also clear P_WAITED
983  * because the parent may check the child's status before the child actually
984  * gets to this routine.
985  *
986  * This routine is called with the current lwp only, typically just
987  * before returning to userland.
988  *
989  * Setting LWP_BREAKTSLEEP before entering the tsleep will cause a passive
990  * SIGCONT to break out of the tsleep.
991  */
992 void
993 tstop(void)
994 {
995         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
996         struct proc *p = lp->lwp_proc;
997
998         lp->lwp_flag |= LWP_BREAKTSLEEP;
999         lp->lwp_stat = LSSTOP;
1000         crit_enter();
1001         /*
1002          * If LWP_WSTOP is set, we were sleeping
1003          * while our process was stopped.  At this point
1004          * we were already counted as stopped.
1005          */
1006         if ((lp->lwp_flag & LWP_WSTOP) == 0) {
1007                 /*
1008                  * If we're the last thread to stop, signal
1009                  * our parent.
1010                  */
1011                 p->p_nstopped++;
1012                 lp->lwp_flag |= LWP_WSTOP;
1013                 if (p->p_nstopped == p->p_nthreads) {
1014                         p->p_flag &= ~P_WAITED;
1015                         wakeup(p->p_pptr);
1016                         if ((p->p_pptr->p_sigacts->ps_flag & PS_NOCLDSTOP) == 0)
1017                                 ksignal(p->p_pptr, SIGCHLD);
1018                 }
1019         }
1020         tsleep(lp->lwp_proc, 0, "stop", 0);
1021         p->p_nstopped--;
1022         crit_exit();
1023 }
1024
1025 /*
1026  * Yield / synchronous reschedule.  This is a bit tricky because the trap
1027  * code might have set a lazy release on the switch function.   Setting
1028  * P_PASSIVE_ACQ will ensure that the lazy release executes when we call
1029  * switch, and that we are given a greater chance of affinity with our
1030  * current cpu.
1031  *
1032  * We call lwkt_setpri_self() to rotate our thread to the end of the lwkt
1033  * run queue.  lwkt_switch() will also execute any assigned passive release
1034  * (which usually calls release_curproc()), allowing a same/higher priority
1035  * process to be designated as the current process.  
1036  *
1037  * While it is possible for a lower priority process to be designated,
1038  * it's call to lwkt_maybe_switch() in acquire_curproc() will likely
1039  * round-robin back to us and we will be able to re-acquire the current
1040  * process designation.
1041  */
1042 void
1043 uio_yield(void)
1044 {
1045         struct thread *td = curthread;
1046         struct proc *p = td->td_proc;
1047
1048         lwkt_setpri_self(td->td_pri & TDPRI_MASK);
1049         if (p) {
1050                 p->p_flag |= P_PASSIVE_ACQ;
1051                 lwkt_switch();
1052                 p->p_flag &= ~P_PASSIVE_ACQ;
1053         } else {
1054                 lwkt_switch();
1055         }
1056 }
1057
1058 /*
1059  * Compute a tenex style load average of a quantity on
1060  * 1, 5 and 15 minute intervals.
1061  */
1062 static int loadav_count_runnable(struct lwp *p, void *data);
1063
1064 static void
1065 loadav(void *arg)
1066 {
1067         struct loadavg *avg;
1068         int i, nrun;
1069
1070         nrun = 0;
1071         alllwp_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
1072         avg = &averunnable;
1073         for (i = 0; i < 3; i++) {
1074                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
1075                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
1076         }
1077
1078         /*
1079          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
1080          * random variation to avoid synchronisation with processes that
1081          * run at regular intervals.
1082          */
1083         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(krandom() % (hz * 2 + 1)),
1084                       loadav, NULL);
1085 }
1086
1087 static int
1088 loadav_count_runnable(struct lwp *lp, void *data)
1089 {
1090         int *nrunp = data;
1091         thread_t td;
1092
1093         switch (lp->lwp_stat) {
1094         case LSRUN:
1095                 if ((td = lp->lwp_thread) == NULL)
1096                         break;
1097                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
1098                         break;
1099                 ++*nrunp;
1100                 break;
1101         default:
1102                 break;
1103         }
1104         return(0);
1105 }
1106
1107 /* ARGSUSED */
1108 static void
1109 sched_setup(void *dummy)
1110 {
1111         callout_init(&loadav_callout);
1112         callout_init(&schedcpu_callout);
1113
1114         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
1115         schedcpu(NULL);
1116         loadav(NULL);
1117 }
1118