kernel: Replace the remaining __amd64__ with __x86_64__ for consistency.
[dragonfly.git] / sys / kern / lwkt_thread.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2011 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  *
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  *
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 /*
36  * Each cpu in a system has its own self-contained light weight kernel
37  * thread scheduler, which means that generally speaking we only need
38  * to use a critical section to avoid problems.  Foreign thread 
39  * scheduling is queued via (async) IPIs.
40  */
41
42 #include <sys/param.h>
43 #include <sys/systm.h>
44 #include <sys/kernel.h>
45 #include <sys/proc.h>
46 #include <sys/rtprio.h>
47 #include <sys/kinfo.h>
48 #include <sys/queue.h>
49 #include <sys/sysctl.h>
50 #include <sys/kthread.h>
51 #include <machine/cpu.h>
52 #include <sys/lock.h>
53 #include <sys/spinlock.h>
54 #include <sys/ktr.h>
55
56 #include <sys/thread2.h>
57 #include <sys/spinlock2.h>
58 #include <sys/mplock2.h>
59
60 #include <sys/dsched.h>
61
62 #include <vm/vm.h>
63 #include <vm/vm_param.h>
64 #include <vm/vm_kern.h>
65 #include <vm/vm_object.h>
66 #include <vm/vm_page.h>
67 #include <vm/vm_map.h>
68 #include <vm/vm_pager.h>
69 #include <vm/vm_extern.h>
70
71 #include <machine/stdarg.h>
72 #include <machine/smp.h>
73
74 #if !defined(KTR_CTXSW)
75 #define KTR_CTXSW KTR_ALL
76 #endif
77 KTR_INFO_MASTER(ctxsw);
78 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, sw, 0, "#cpu[%d].td = %p", int cpu, struct thread *td);
79 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, pre, 1, "#cpu[%d].td = %p", int cpu, struct thread *td);
80 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, newtd, 2, "#threads[%p].name = %s", struct thread *td, char *comm);
81 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, deadtd, 3, "#threads[%p].name = <dead>", struct thread *td);
82
83 static MALLOC_DEFINE(M_THREAD, "thread", "lwkt threads");
84
85 #ifdef  INVARIANTS
86 static int panic_on_cscount = 0;
87 #endif
88 static __int64_t switch_count = 0;
89 static __int64_t preempt_hit = 0;
90 static __int64_t preempt_miss = 0;
91 static __int64_t preempt_weird = 0;
92 static int lwkt_use_spin_port;
93 static struct objcache *thread_cache;
94
95 static void lwkt_schedule_remote(void *arg, int arg2, struct intrframe *frame);
96 static void lwkt_setcpu_remote(void *arg);
97
98 extern void cpu_heavy_restore(void);
99 extern void cpu_lwkt_restore(void);
100 extern void cpu_kthread_restore(void);
101 extern void cpu_idle_restore(void);
102
103 /*
104  * We can make all thread ports use the spin backend instead of the thread
105  * backend.  This should only be set to debug the spin backend.
106  */
107 TUNABLE_INT("lwkt.use_spin_port", &lwkt_use_spin_port);
108
109 #ifdef  INVARIANTS
110 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, panic_on_cscount, CTLFLAG_RW, &panic_on_cscount, 0,
111     "Panic if attempting to switch lwkt's while mastering cpusync");
112 #endif
113 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, switch_count, CTLFLAG_RW, &switch_count, 0,
114     "Number of switched threads");
115 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_hit, CTLFLAG_RW, &preempt_hit, 0, 
116     "Successful preemption events");
117 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_miss, CTLFLAG_RW, &preempt_miss, 0, 
118     "Failed preemption events");
119 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_weird, CTLFLAG_RW, &preempt_weird, 0,
120     "Number of preempted threads.");
121 static int fairq_enable = 0;
122 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, fairq_enable, CTLFLAG_RW,
123         &fairq_enable, 0, "Turn on fairq priority accumulators");
124 static int fairq_bypass = -1;
125 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, fairq_bypass, CTLFLAG_RW,
126         &fairq_bypass, 0, "Allow fairq to bypass td on token failure");
127 extern int lwkt_sched_debug;
128 int lwkt_sched_debug = 0;
129 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, sched_debug, CTLFLAG_RW,
130         &lwkt_sched_debug, 0, "Scheduler debug");
131 static int lwkt_spin_loops = 10;
132 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, spin_loops, CTLFLAG_RW,
133         &lwkt_spin_loops, 0, "Scheduler spin loops until sorted decon");
134 static int lwkt_spin_reseq = 0;
135 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, spin_reseq, CTLFLAG_RW,
136         &lwkt_spin_reseq, 0, "Scheduler resequencer enable");
137 static int lwkt_spin_monitor = 0;
138 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, spin_monitor, CTLFLAG_RW,
139         &lwkt_spin_monitor, 0, "Scheduler uses monitor/mwait");
140 static int lwkt_spin_fatal = 0; /* disabled */
141 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, spin_fatal, CTLFLAG_RW,
142         &lwkt_spin_fatal, 0, "LWKT scheduler spin loops till fatal panic");
143 static int preempt_enable = 1;
144 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, preempt_enable, CTLFLAG_RW,
145         &preempt_enable, 0, "Enable preemption");
146 static int lwkt_cache_threads = 0;
147 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, cache_threads, CTLFLAG_RD,
148         &lwkt_cache_threads, 0, "thread+kstack cache");
149
150 static __cachealign int lwkt_cseq_rindex;
151 static __cachealign int lwkt_cseq_windex;
152
153 /*
154  * These helper procedures handle the runq, they can only be called from
155  * within a critical section.
156  *
157  * WARNING!  Prior to SMP being brought up it is possible to enqueue and
158  * dequeue threads belonging to other cpus, so be sure to use td->td_gd
159  * instead of 'mycpu' when referencing the globaldata structure.   Once
160  * SMP live enqueuing and dequeueing only occurs on the current cpu.
161  */
162 static __inline
163 void
164 _lwkt_dequeue(thread_t td)
165 {
166     if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
167         struct globaldata *gd = td->td_gd;
168
169         td->td_flags &= ~TDF_RUNQ;
170         TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
171         --gd->gd_tdrunqcount;
172         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == NULL)
173                 atomic_clear_int(&gd->gd_reqflags, RQF_RUNNING);
174     }
175 }
176
177 /*
178  * Priority enqueue.
179  *
180  * There are a limited number of lwkt threads runnable since user
181  * processes only schedule one at a time per cpu.  However, there can
182  * be many user processes in kernel mode exiting from a tsleep() which
183  * become runnable.
184  *
185  * NOTE: lwkt_schedulerclock() will force a round-robin based on td_pri and
186  *       will ignore user priority.  This is to ensure that user threads in
187  *       kernel mode get cpu at some point regardless of what the user
188  *       scheduler thinks.
189  */
190 static __inline
191 void
192 _lwkt_enqueue(thread_t td)
193 {
194     thread_t xtd;
195
196     if ((td->td_flags & (TDF_RUNQ|TDF_MIGRATING|TDF_BLOCKQ)) == 0) {
197         struct globaldata *gd = td->td_gd;
198
199         td->td_flags |= TDF_RUNQ;
200         xtd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
201         if (xtd == NULL) {
202             TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
203             atomic_set_int(&gd->gd_reqflags, RQF_RUNNING);
204         } else {
205             /*
206              * NOTE: td_upri - higher numbers more desireable, same sense
207              *       as td_pri (typically reversed from lwp_upri).
208              *
209              *       In the equal priority case we want the best selection
210              *       at the beginning so the less desireable selections know
211              *       that they have to setrunqueue/go-to-another-cpu, even
212              *       though it means switching back to the 'best' selection.
213              *       This also avoids degenerate situations when many threads
214              *       are runnable or waking up at the same time.
215              *
216              *       If upri matches exactly place at end/round-robin.
217              */
218             while (xtd &&
219                    (xtd->td_pri >= td->td_pri ||
220                     (xtd->td_pri == td->td_pri &&
221                      xtd->td_upri >= td->td_upri))) {
222                 xtd = TAILQ_NEXT(xtd, td_threadq);
223             }
224             if (xtd)
225                 TAILQ_INSERT_BEFORE(xtd, td, td_threadq);
226             else
227                 TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
228         }
229         ++gd->gd_tdrunqcount;
230
231         /*
232          * Request a LWKT reschedule if we are now at the head of the queue.
233          */
234         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == td)
235             need_lwkt_resched();
236     }
237 }
238
239 static __boolean_t
240 _lwkt_thread_ctor(void *obj, void *privdata, int ocflags)
241 {
242         struct thread *td = (struct thread *)obj;
243
244         td->td_kstack = NULL;
245         td->td_kstack_size = 0;
246         td->td_flags = TDF_ALLOCATED_THREAD;
247         td->td_mpflags = 0;
248         return (1);
249 }
250
251 static void
252 _lwkt_thread_dtor(void *obj, void *privdata)
253 {
254         struct thread *td = (struct thread *)obj;
255
256         KASSERT(td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD,
257             ("_lwkt_thread_dtor: not allocated from objcache"));
258         KASSERT((td->td_flags & TDF_ALLOCATED_STACK) && td->td_kstack &&
259                 td->td_kstack_size > 0,
260             ("_lwkt_thread_dtor: corrupted stack"));
261         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)td->td_kstack, td->td_kstack_size);
262         td->td_kstack = NULL;
263         td->td_flags = 0;
264 }
265
266 /*
267  * Initialize the lwkt s/system.
268  *
269  * Nominally cache up to 32 thread + kstack structures.  Cache more on
270  * systems with a lot of cpu cores.
271  */
272 void
273 lwkt_init(void)
274 {
275     TUNABLE_INT("lwkt.cache_threads", &lwkt_cache_threads);
276     if (lwkt_cache_threads == 0) {
277         lwkt_cache_threads = ncpus * 4;
278         if (lwkt_cache_threads < 32)
279             lwkt_cache_threads = 32;
280     }
281     thread_cache = objcache_create_mbacked(
282                                 M_THREAD, sizeof(struct thread),
283                                 0, lwkt_cache_threads,
284                                 _lwkt_thread_ctor, _lwkt_thread_dtor, NULL);
285 }
286
287 /*
288  * Schedule a thread to run.  As the current thread we can always safely
289  * schedule ourselves, and a shortcut procedure is provided for that
290  * function.
291  *
292  * (non-blocking, self contained on a per cpu basis)
293  */
294 void
295 lwkt_schedule_self(thread_t td)
296 {
297     KKASSERT((td->td_flags & TDF_MIGRATING) == 0);
298     crit_enter_quick(td);
299     KASSERT(td != &td->td_gd->gd_idlethread,
300             ("lwkt_schedule_self(): scheduling gd_idlethread is illegal!"));
301     KKASSERT(td->td_lwp == NULL ||
302              (td->td_lwp->lwp_mpflags & LWP_MP_ONRUNQ) == 0);
303     _lwkt_enqueue(td);
304     crit_exit_quick(td);
305 }
306
307 /*
308  * Deschedule a thread.
309  *
310  * (non-blocking, self contained on a per cpu basis)
311  */
312 void
313 lwkt_deschedule_self(thread_t td)
314 {
315     crit_enter_quick(td);
316     _lwkt_dequeue(td);
317     crit_exit_quick(td);
318 }
319
320 /*
321  * LWKTs operate on a per-cpu basis
322  *
323  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
324  */
325 void
326 lwkt_gdinit(struct globaldata *gd)
327 {
328     TAILQ_INIT(&gd->gd_tdrunq);
329     TAILQ_INIT(&gd->gd_tdallq);
330 }
331
332 /*
333  * Create a new thread.  The thread must be associated with a process context
334  * or LWKT start address before it can be scheduled.  If the target cpu is
335  * -1 the thread will be created on the current cpu.
336  *
337  * If you intend to create a thread without a process context this function
338  * does everything except load the startup and switcher function.
339  */
340 thread_t
341 lwkt_alloc_thread(struct thread *td, int stksize, int cpu, int flags)
342 {
343     static int cpu_rotator;
344     globaldata_t gd = mycpu;
345     void *stack;
346
347     /*
348      * If static thread storage is not supplied allocate a thread.  Reuse
349      * a cached free thread if possible.  gd_freetd is used to keep an exiting
350      * thread intact through the exit.
351      */
352     if (td == NULL) {
353         crit_enter_gd(gd);
354         if ((td = gd->gd_freetd) != NULL) {
355             KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK|
356                                       TDF_RUNQ)) == 0);
357             gd->gd_freetd = NULL;
358         } else {
359             td = objcache_get(thread_cache, M_WAITOK);
360             KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK|
361                                       TDF_RUNQ)) == 0);
362         }
363         crit_exit_gd(gd);
364         KASSERT((td->td_flags &
365                  (TDF_ALLOCATED_THREAD|TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) ==
366                  TDF_ALLOCATED_THREAD,
367                 ("lwkt_alloc_thread: corrupted td flags 0x%X", td->td_flags));
368         flags |= td->td_flags & (TDF_ALLOCATED_THREAD|TDF_ALLOCATED_STACK);
369     }
370
371     /*
372      * Try to reuse cached stack.
373      */
374     if ((stack = td->td_kstack) != NULL && td->td_kstack_size != stksize) {
375         if (flags & TDF_ALLOCATED_STACK) {
376             kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)stack, td->td_kstack_size);
377             stack = NULL;
378         }
379     }
380     if (stack == NULL) {
381         stack = (void *)kmem_alloc_stack(&kernel_map, stksize);
382         flags |= TDF_ALLOCATED_STACK;
383     }
384     if (cpu < 0) {
385         cpu = ++cpu_rotator;
386         cpu_ccfence();
387         cpu %= ncpus;
388     }
389     lwkt_init_thread(td, stack, stksize, flags, globaldata_find(cpu));
390     return(td);
391 }
392
393 /*
394  * Initialize a preexisting thread structure.  This function is used by
395  * lwkt_alloc_thread() and also used to initialize the per-cpu idlethread.
396  *
397  * All threads start out in a critical section at a priority of
398  * TDPRI_KERN_DAEMON.  Higher level code will modify the priority as
399  * appropriate.  This function may send an IPI message when the 
400  * requested cpu is not the current cpu and consequently gd_tdallq may
401  * not be initialized synchronously from the point of view of the originating
402  * cpu.
403  *
404  * NOTE! we have to be careful in regards to creating threads for other cpus
405  * if SMP has not yet been activated.
406  */
407 static void
408 lwkt_init_thread_remote(void *arg)
409 {
410     thread_t td = arg;
411
412     /*
413      * Protected by critical section held by IPI dispatch
414      */
415     TAILQ_INSERT_TAIL(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
416 }
417
418 /*
419  * lwkt core thread structural initialization.
420  *
421  * NOTE: All threads are initialized as mpsafe threads.
422  */
423 void
424 lwkt_init_thread(thread_t td, void *stack, int stksize, int flags,
425                 struct globaldata *gd)
426 {
427     globaldata_t mygd = mycpu;
428
429     bzero(td, sizeof(struct thread));
430     td->td_kstack = stack;
431     td->td_kstack_size = stksize;
432     td->td_flags = flags;
433     td->td_mpflags = 0;
434     td->td_type = TD_TYPE_GENERIC;
435     td->td_gd = gd;
436     td->td_pri = TDPRI_KERN_DAEMON;
437     td->td_critcount = 1;
438     td->td_toks_have = NULL;
439     td->td_toks_stop = &td->td_toks_base;
440     if (lwkt_use_spin_port || (flags & TDF_FORCE_SPINPORT))
441         lwkt_initport_spin(&td->td_msgport, td);
442     else
443         lwkt_initport_thread(&td->td_msgport, td);
444     pmap_init_thread(td);
445     /*
446      * Normally initializing a thread for a remote cpu requires sending an
447      * IPI.  However, the idlethread is setup before the other cpus are
448      * activated so we have to treat it as a special case.  XXX manipulation
449      * of gd_tdallq requires the BGL.
450      */
451     if (gd == mygd || td == &gd->gd_idlethread) {
452         crit_enter_gd(mygd);
453         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
454         crit_exit_gd(mygd);
455     } else {
456         lwkt_send_ipiq(gd, lwkt_init_thread_remote, td);
457     }
458     dsched_new_thread(td);
459 }
460
461 void
462 lwkt_set_comm(thread_t td, const char *ctl, ...)
463 {
464     __va_list va;
465
466     __va_start(va, ctl);
467     kvsnprintf(td->td_comm, sizeof(td->td_comm), ctl, va);
468     __va_end(va);
469     KTR_LOG(ctxsw_newtd, td, td->td_comm);
470 }
471
472 /*
473  * Prevent the thread from getting destroyed.  Note that unlike PHOLD/PRELE
474  * this does not prevent the thread from migrating to another cpu so the
475  * gd_tdallq state is not protected by this.
476  */
477 void
478 lwkt_hold(thread_t td)
479 {
480     atomic_add_int(&td->td_refs, 1);
481 }
482
483 void
484 lwkt_rele(thread_t td)
485 {
486     KKASSERT(td->td_refs > 0);
487     atomic_add_int(&td->td_refs, -1);
488 }
489
490 void
491 lwkt_free_thread(thread_t td)
492 {
493     KKASSERT(td->td_refs == 0);
494     KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING | TDF_PREEMPT_LOCK |
495                               TDF_RUNQ | TDF_TSLEEPQ)) == 0);
496     if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD) {
497         objcache_put(thread_cache, td);
498     } else if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_STACK) {
499         /* client-allocated struct with internally allocated stack */
500         KASSERT(td->td_kstack && td->td_kstack_size > 0,
501             ("lwkt_free_thread: corrupted stack"));
502         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)td->td_kstack, td->td_kstack_size);
503         td->td_kstack = NULL;
504         td->td_kstack_size = 0;
505     }
506     KTR_LOG(ctxsw_deadtd, td);
507 }
508
509
510 /*
511  * Switch to the next runnable lwkt.  If no LWKTs are runnable then 
512  * switch to the idlethread.  Switching must occur within a critical
513  * section to avoid races with the scheduling queue.
514  *
515  * We always have full control over our cpu's run queue.  Other cpus
516  * that wish to manipulate our queue must use the cpu_*msg() calls to
517  * talk to our cpu, so a critical section is all that is needed and
518  * the result is very, very fast thread switching.
519  *
520  * The LWKT scheduler uses a fixed priority model and round-robins at
521  * each priority level.  User process scheduling is a totally
522  * different beast and LWKT priorities should not be confused with
523  * user process priorities.
524  *
525  * PREEMPTION NOTE: Preemption occurs via lwkt_preempt().  lwkt_switch()
526  * is not called by the current thread in the preemption case, only when
527  * the preempting thread blocks (in order to return to the original thread).
528  *
529  * SPECIAL NOTE ON SWITCH ATOMICY: Certain operations such as thread
530  * migration and tsleep deschedule the current lwkt thread and call
531  * lwkt_switch().  In particular, the target cpu of the migration fully
532  * expects the thread to become non-runnable and can deadlock against
533  * cpusync operations if we run any IPIs prior to switching the thread out.
534  *
535  * WE MUST BE VERY CAREFUL NOT TO RUN SPLZ DIRECTLY OR INDIRECTLY IF
536  * THE CURRENT THREAD HAS BEEN DESCHEDULED!
537  */
538 void
539 lwkt_switch(void)
540 {
541     globaldata_t gd = mycpu;
542     thread_t td = gd->gd_curthread;
543     thread_t ntd;
544     int spinning = 0;
545
546     KKASSERT(gd->gd_processing_ipiq == 0);
547     KKASSERT(td->td_flags & TDF_RUNNING);
548
549     /*
550      * Switching from within a 'fast' (non thread switched) interrupt or IPI
551      * is illegal.  However, we may have to do it anyway if we hit a fatal
552      * kernel trap or we have paniced.
553      *
554      * If this case occurs save and restore the interrupt nesting level.
555      */
556     if (gd->gd_intr_nesting_level) {
557         int savegdnest;
558         int savegdtrap;
559
560         if (gd->gd_trap_nesting_level == 0 && panic_cpu_gd != mycpu) {
561             panic("lwkt_switch: Attempt to switch from a "
562                   "fast interrupt, ipi, or hard code section, "
563                   "td %p\n",
564                   td);
565         } else {
566             savegdnest = gd->gd_intr_nesting_level;
567             savegdtrap = gd->gd_trap_nesting_level;
568             gd->gd_intr_nesting_level = 0;
569             gd->gd_trap_nesting_level = 0;
570             if ((td->td_flags & TDF_PANICWARN) == 0) {
571                 td->td_flags |= TDF_PANICWARN;
572                 kprintf("Warning: thread switch from interrupt, IPI, "
573                         "or hard code section.\n"
574                         "thread %p (%s)\n", td, td->td_comm);
575                 print_backtrace(-1);
576             }
577             lwkt_switch();
578             gd->gd_intr_nesting_level = savegdnest;
579             gd->gd_trap_nesting_level = savegdtrap;
580             return;
581         }
582     }
583
584     /*
585      * Release our current user process designation if we are blocking
586      * or if a user reschedule was requested.
587      *
588      * NOTE: This function is NOT called if we are switching into or
589      *       returning from a preemption.
590      *
591      * NOTE: Releasing our current user process designation may cause
592      *       it to be assigned to another thread, which in turn will
593      *       cause us to block in the usched acquire code when we attempt
594      *       to return to userland.
595      *
596      * NOTE: On SMP systems this can be very nasty when heavy token
597      *       contention is present so we want to be careful not to
598      *       release the designation gratuitously.
599      */
600     if (td->td_release &&
601         (user_resched_wanted() || (td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0)) {
602             td->td_release(td);
603     }
604
605     /*
606      * Release all tokens
607      */
608     crit_enter_gd(gd);
609     if (TD_TOKS_HELD(td))
610             lwkt_relalltokens(td);
611
612     /*
613      * We had better not be holding any spin locks, but don't get into an
614      * endless panic loop.
615      */
616     KASSERT(gd->gd_spinlocks == 0 || panicstr != NULL,
617             ("lwkt_switch: still holding %d exclusive spinlocks!",
618              gd->gd_spinlocks));
619
620
621 #ifdef  INVARIANTS
622     if (td->td_cscount) {
623         kprintf("Diagnostic: attempt to switch while mastering cpusync: %p\n",
624                 td);
625         if (panic_on_cscount)
626             panic("switching while mastering cpusync");
627     }
628 #endif
629
630     /*
631      * If we had preempted another thread on this cpu, resume the preempted
632      * thread.  This occurs transparently, whether the preempted thread
633      * was scheduled or not (it may have been preempted after descheduling
634      * itself).
635      *
636      * We have to setup the MP lock for the original thread after backing
637      * out the adjustment that was made to curthread when the original
638      * was preempted.
639      */
640     if ((ntd = td->td_preempted) != NULL) {
641         KKASSERT(ntd->td_flags & TDF_PREEMPT_LOCK);
642         ntd->td_flags |= TDF_PREEMPT_DONE;
643
644         /*
645          * The interrupt may have woken a thread up, we need to properly
646          * set the reschedule flag if the originally interrupted thread is
647          * at a lower priority.
648          *
649          * The interrupt may not have descheduled.
650          */
651         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) != ntd)
652             need_lwkt_resched();
653         goto havethread_preempted;
654     }
655
656     /*
657      * If we cannot obtain ownership of the tokens we cannot immediately
658      * schedule the target thread.
659      *
660      * Reminder: Again, we cannot afford to run any IPIs in this path if
661      * the current thread has been descheduled.
662      */
663     for (;;) {
664         clear_lwkt_resched();
665
666         /*
667          * Hotpath - pull the head of the run queue and attempt to schedule
668          * it.
669          */
670         ntd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
671
672         if (ntd == NULL) {
673             /*
674              * Runq is empty, switch to idle to allow it to halt.
675              */
676             ntd = &gd->gd_idlethread;
677             if (gd->gd_trap_nesting_level == 0 && panicstr == NULL)
678                 ASSERT_NO_TOKENS_HELD(ntd);
679             cpu_time.cp_msg[0] = 0;
680             cpu_time.cp_stallpc = 0;
681             goto haveidle;
682         }
683
684         /*
685          * Hotpath - schedule ntd.
686          *
687          * NOTE: For UP there is no mplock and lwkt_getalltokens()
688          *           always succeeds.
689          */
690         if (TD_TOKS_NOT_HELD(ntd) ||
691             lwkt_getalltokens(ntd, (spinning >= lwkt_spin_loops)))
692         {
693             goto havethread;
694         }
695
696         /*
697          * Coldpath (SMP only since tokens always succeed on UP)
698          *
699          * We had some contention on the thread we wanted to schedule.
700          * What we do now is try to find a thread that we can schedule
701          * in its stead.
702          *
703          * The coldpath scan does NOT rearrange threads in the run list.
704          * The lwkt_schedulerclock() will assert need_lwkt_resched() on
705          * the next tick whenever the current head is not the current thread.
706          */
707 #ifdef  INVARIANTS
708         ++ntd->td_contended;
709 #endif
710         ++gd->gd_cnt.v_token_colls;
711
712         if (fairq_bypass > 0)
713                 goto skip;
714
715         while ((ntd = TAILQ_NEXT(ntd, td_threadq)) != NULL) {
716 #ifndef NO_LWKT_SPLIT_USERPRI
717                 /*
718                  * Never schedule threads returning to userland or the
719                  * user thread scheduler helper thread when higher priority
720                  * threads are present.  The runq is sorted by priority
721                  * so we can give up traversing it when we find the first
722                  * low priority thread.
723                  */
724                 if (ntd->td_pri < TDPRI_KERN_LPSCHED) {
725                         ntd = NULL;
726                         break;
727                 }
728 #endif
729
730                 /*
731                  * Try this one.
732                  */
733                 if (TD_TOKS_NOT_HELD(ntd) ||
734                     lwkt_getalltokens(ntd, (spinning >= lwkt_spin_loops))) {
735                         goto havethread;
736                 }
737 #ifdef  INVARIANTS
738                 ++ntd->td_contended;
739 #endif
740                 ++gd->gd_cnt.v_token_colls;
741         }
742
743 skip:
744         /*
745          * We exhausted the run list, meaning that all runnable threads
746          * are contested.
747          */
748         cpu_pause();
749         ntd = &gd->gd_idlethread;
750         if (gd->gd_trap_nesting_level == 0 && panicstr == NULL)
751             ASSERT_NO_TOKENS_HELD(ntd);
752         /* contention case, do not clear contention mask */
753
754         /*
755          * We are going to have to retry but if the current thread is not
756          * on the runq we instead switch through the idle thread to get away
757          * from the current thread.  We have to flag for lwkt reschedule
758          * to prevent the idle thread from halting.
759          *
760          * NOTE: A non-zero spinning is passed to lwkt_getalltokens() to
761          *       instruct it to deal with the potential for deadlocks by
762          *       ordering the tokens by address.
763          */
764         if ((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0) {
765             need_lwkt_resched();        /* prevent hlt */
766             goto haveidle;
767         }
768 #if defined(INVARIANTS) && defined(__x86_64__)
769         if ((read_rflags() & PSL_I) == 0) {
770                 cpu_enable_intr();
771                 panic("lwkt_switch() called with interrupts disabled");
772         }
773 #endif
774
775         /*
776          * Number iterations so far.  After a certain point we switch to
777          * a sorted-address/monitor/mwait version of lwkt_getalltokens()
778          */
779         if (spinning < 0x7FFFFFFF)
780             ++spinning;
781
782         /*
783          * lwkt_getalltokens() failed in sorted token mode, we can use
784          * monitor/mwait in this case.
785          */
786         if (spinning >= lwkt_spin_loops &&
787             (cpu_mi_feature & CPU_MI_MONITOR) &&
788             lwkt_spin_monitor)
789         {
790             cpu_mmw_pause_int(&gd->gd_reqflags,
791                               (gd->gd_reqflags | RQF_SPINNING) &
792                               ~RQF_IDLECHECK_WK_MASK);
793         }
794
795         /*
796          * We already checked that td is still scheduled so this should be
797          * safe.
798          */
799         splz_check();
800
801         /*
802          * This experimental resequencer is used as a fall-back to reduce
803          * hw cache line contention by placing each core's scheduler into a
804          * time-domain-multplexed slot.
805          *
806          * The resequencer is disabled by default.  It's functionality has
807          * largely been superceeded by the token algorithm which limits races
808          * to a subset of cores.
809          *
810          * The resequencer algorithm tends to break down when more than
811          * 20 cores are contending.  What appears to happen is that new
812          * tokens can be obtained out of address-sorted order by new cores
813          * while existing cores languish in long delays between retries and
814          * wind up being starved-out of the token acquisition.
815          */
816         if (lwkt_spin_reseq && spinning >= lwkt_spin_reseq) {
817             int cseq = atomic_fetchadd_int(&lwkt_cseq_windex, 1);
818             int oseq;
819
820             while ((oseq = lwkt_cseq_rindex) != cseq) {
821                 cpu_ccfence();
822 #if 1
823                 if (cpu_mi_feature & CPU_MI_MONITOR) {
824                     cpu_mmw_pause_int(&lwkt_cseq_rindex, oseq);
825                 } else {
826 #endif
827                     cpu_pause();
828                     cpu_lfence();
829 #if 1
830                 }
831 #endif
832             }
833             DELAY(1);
834             atomic_add_int(&lwkt_cseq_rindex, 1);
835         }
836         /* highest level for(;;) loop */
837     }
838
839 havethread:
840     /*
841      * Clear gd_idle_repeat when doing a normal switch to a non-idle
842      * thread.
843      */
844     ntd->td_wmesg = NULL;
845     ++gd->gd_cnt.v_swtch;
846     gd->gd_idle_repeat = 0;
847
848 havethread_preempted:
849     /*
850      * If the new target does not need the MP lock and we are holding it,
851      * release the MP lock.  If the new target requires the MP lock we have
852      * already acquired it for the target.
853      */
854     ;
855 haveidle:
856     KASSERT(ntd->td_critcount,
857             ("priority problem in lwkt_switch %d %d",
858             td->td_critcount, ntd->td_critcount));
859
860     if (td != ntd) {
861         /*
862          * Execute the actual thread switch operation.  This function
863          * returns to the current thread and returns the previous thread
864          * (which may be different from the thread we switched to).
865          *
866          * We are responsible for marking ntd as TDF_RUNNING.
867          */
868         KKASSERT((ntd->td_flags & TDF_RUNNING) == 0);
869         ++switch_count;
870         KTR_LOG(ctxsw_sw, gd->gd_cpuid, ntd);
871         ntd->td_flags |= TDF_RUNNING;
872         lwkt_switch_return(td->td_switch(ntd));
873         /* ntd invalid, td_switch() can return a different thread_t */
874     }
875
876     /*
877      * catch-all.  XXX is this strictly needed?
878      */
879     splz_check();
880
881     /* NOTE: current cpu may have changed after switch */
882     crit_exit_quick(td);
883 }
884
885 /*
886  * Called by assembly in the td_switch (thread restore path) for thread
887  * bootstrap cases which do not 'return' to lwkt_switch().
888  */
889 void
890 lwkt_switch_return(thread_t otd)
891 {
892         globaldata_t rgd;
893
894         /*
895          * Check if otd was migrating.  Now that we are on ntd we can finish
896          * up the migration.  This is a bit messy but it is the only place
897          * where td is known to be fully descheduled.
898          *
899          * We can only activate the migration if otd was migrating but not
900          * held on the cpu due to a preemption chain.  We still have to
901          * clear TDF_RUNNING on the old thread either way.
902          *
903          * We are responsible for clearing the previously running thread's
904          * TDF_RUNNING.
905          */
906         if ((rgd = otd->td_migrate_gd) != NULL &&
907             (otd->td_flags & TDF_PREEMPT_LOCK) == 0) {
908                 KKASSERT((otd->td_flags & (TDF_MIGRATING | TDF_RUNNING)) ==
909                          (TDF_MIGRATING | TDF_RUNNING));
910                 otd->td_migrate_gd = NULL;
911                 otd->td_flags &= ~TDF_RUNNING;
912                 lwkt_send_ipiq(rgd, lwkt_setcpu_remote, otd);
913         } else {
914                 otd->td_flags &= ~TDF_RUNNING;
915         }
916
917         /*
918          * Final exit validations (see lwp_wait()).  Note that otd becomes
919          * invalid the *instant* we set TDF_MP_EXITSIG.
920          */
921         while (otd->td_flags & TDF_EXITING) {
922                 u_int mpflags;
923
924                 mpflags = otd->td_mpflags;
925                 cpu_ccfence();
926
927                 if (mpflags & TDF_MP_EXITWAIT) {
928                         if (atomic_cmpset_int(&otd->td_mpflags, mpflags,
929                                               mpflags | TDF_MP_EXITSIG)) {
930                                 wakeup(otd);
931                                 break;
932                         }
933                 } else {
934                         if (atomic_cmpset_int(&otd->td_mpflags, mpflags,
935                                               mpflags | TDF_MP_EXITSIG)) {
936                                 wakeup(otd);
937                                 break;
938                         }
939                 }
940         }
941 }
942
943 /*
944  * Request that the target thread preempt the current thread.  Preemption
945  * can only occur if our only critical section is the one that we were called
946  * with, the relative priority of the target thread is higher, and the target
947  * thread holds no tokens.  This also only works if we are not holding any
948  * spinlocks (obviously).
949  *
950  * THE CALLER OF LWKT_PREEMPT() MUST BE IN A CRITICAL SECTION.  Typically
951  * this is called via lwkt_schedule() through the td_preemptable callback.
952  * critcount is the managed critical priority that we should ignore in order
953  * to determine whether preemption is possible (aka usually just the crit
954  * priority of lwkt_schedule() itself).
955  *
956  * Preemption is typically limited to interrupt threads.
957  *
958  * Operation works in a fairly straight-forward manner.  The normal
959  * scheduling code is bypassed and we switch directly to the target
960  * thread.  When the target thread attempts to block or switch away
961  * code at the base of lwkt_switch() will switch directly back to our
962  * thread.  Our thread is able to retain whatever tokens it holds and
963  * if the target needs one of them the target will switch back to us
964  * and reschedule itself normally.
965  */
966 void
967 lwkt_preempt(thread_t ntd, int critcount)
968 {
969     struct globaldata *gd = mycpu;
970     thread_t xtd;
971     thread_t td;
972     int save_gd_intr_nesting_level;
973
974     /*
975      * The caller has put us in a critical section.  We can only preempt
976      * if the caller of the caller was not in a critical section (basically
977      * a local interrupt), as determined by the 'critcount' parameter.  We
978      * also can't preempt if the caller is holding any spinlocks (even if
979      * he isn't in a critical section).  This also handles the tokens test.
980      *
981      * YYY The target thread must be in a critical section (else it must
982      * inherit our critical section?  I dunno yet).
983      */
984     KASSERT(ntd->td_critcount, ("BADCRIT0 %d", ntd->td_pri));
985
986     td = gd->gd_curthread;
987     if (preempt_enable == 0) {
988         ++preempt_miss;
989         return;
990     }
991     if (ntd->td_pri <= td->td_pri) {
992         ++preempt_miss;
993         return;
994     }
995     if (td->td_critcount > critcount) {
996         ++preempt_miss;
997         return;
998     }
999     if (td->td_cscount) {
1000         ++preempt_miss;
1001         return;
1002     }
1003     if (ntd->td_gd != gd) {
1004         ++preempt_miss;
1005         return;
1006     }
1007     /*
1008      * We don't have to check spinlocks here as they will also bump
1009      * td_critcount.
1010      *
1011      * Do not try to preempt if the target thread is holding any tokens.
1012      * We could try to acquire the tokens but this case is so rare there
1013      * is no need to support it.
1014      */
1015     KKASSERT(gd->gd_spinlocks == 0);
1016
1017     if (TD_TOKS_HELD(ntd)) {
1018         ++preempt_miss;
1019         return;
1020     }
1021     if (td == ntd || ((td->td_flags | ntd->td_flags) & TDF_PREEMPT_LOCK)) {
1022         ++preempt_weird;
1023         return;
1024     }
1025     if (ntd->td_preempted) {
1026         ++preempt_hit;
1027         return;
1028     }
1029     KKASSERT(gd->gd_processing_ipiq == 0);
1030
1031     /*
1032      * Since we are able to preempt the current thread, there is no need to
1033      * call need_lwkt_resched().
1034      *
1035      * We must temporarily clear gd_intr_nesting_level around the switch
1036      * since switchouts from the target thread are allowed (they will just
1037      * return to our thread), and since the target thread has its own stack.
1038      *
1039      * A preemption must switch back to the original thread, assert the
1040      * case.
1041      */
1042     ++preempt_hit;
1043     ntd->td_preempted = td;
1044     td->td_flags |= TDF_PREEMPT_LOCK;
1045     KTR_LOG(ctxsw_pre, gd->gd_cpuid, ntd);
1046     save_gd_intr_nesting_level = gd->gd_intr_nesting_level;
1047     gd->gd_intr_nesting_level = 0;
1048
1049     KKASSERT((ntd->td_flags & TDF_RUNNING) == 0);
1050     ntd->td_flags |= TDF_RUNNING;
1051     xtd = td->td_switch(ntd);
1052     KKASSERT(xtd == ntd);
1053     lwkt_switch_return(xtd);
1054     gd->gd_intr_nesting_level = save_gd_intr_nesting_level;
1055
1056     KKASSERT(ntd->td_preempted && (td->td_flags & TDF_PREEMPT_DONE));
1057     ntd->td_preempted = NULL;
1058     td->td_flags &= ~(TDF_PREEMPT_LOCK|TDF_PREEMPT_DONE);
1059 }
1060
1061 /*
1062  * Conditionally call splz() if gd_reqflags indicates work is pending.
1063  * This will work inside a critical section but not inside a hard code
1064  * section.
1065  *
1066  * (self contained on a per cpu basis)
1067  */
1068 void
1069 splz_check(void)
1070 {
1071     globaldata_t gd = mycpu;
1072     thread_t td = gd->gd_curthread;
1073
1074     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) &&
1075         gd->gd_intr_nesting_level == 0 &&
1076         td->td_nest_count < 2)
1077     {
1078         splz();
1079     }
1080 }
1081
1082 /*
1083  * This version is integrated into crit_exit, reqflags has already
1084  * been tested but td_critcount has not.
1085  *
1086  * We only want to execute the splz() on the 1->0 transition of
1087  * critcount and not in a hard code section or if too deeply nested.
1088  *
1089  * NOTE: gd->gd_spinlocks is implied to be 0 when td_critcount is 0.
1090  */
1091 void
1092 lwkt_maybe_splz(thread_t td)
1093 {
1094     globaldata_t gd = td->td_gd;
1095
1096     if (td->td_critcount == 0 &&
1097         gd->gd_intr_nesting_level == 0 &&
1098         td->td_nest_count < 2)
1099     {
1100         splz();
1101     }
1102 }
1103
1104 /*
1105  * Drivers which set up processing co-threads can call this function to
1106  * run the co-thread at a higher priority and to allow it to preempt
1107  * normal threads.
1108  */
1109 void
1110 lwkt_set_interrupt_support_thread(void)
1111 {
1112         thread_t td = curthread;
1113
1114         lwkt_setpri_self(TDPRI_INT_SUPPORT);
1115         td->td_flags |= TDF_INTTHREAD;
1116         td->td_preemptable = lwkt_preempt;
1117 }
1118
1119
1120 /*
1121  * This function is used to negotiate a passive release of the current
1122  * process/lwp designation with the user scheduler, allowing the user
1123  * scheduler to schedule another user thread.  The related kernel thread
1124  * (curthread) continues running in the released state.
1125  */
1126 void
1127 lwkt_passive_release(struct thread *td)
1128 {
1129     struct lwp *lp = td->td_lwp;
1130
1131 #ifndef NO_LWKT_SPLIT_USERPRI
1132     td->td_release = NULL;
1133     lwkt_setpri_self(TDPRI_KERN_USER);
1134 #endif
1135
1136     lp->lwp_proc->p_usched->release_curproc(lp);
1137 }
1138
1139
1140 /*
1141  * This implements a LWKT yield, allowing a kernel thread to yield to other
1142  * kernel threads at the same or higher priority.  This function can be
1143  * called in a tight loop and will typically only yield once per tick.
1144  *
1145  * Most kernel threads run at the same priority in order to allow equal
1146  * sharing.
1147  *
1148  * (self contained on a per cpu basis)
1149  */
1150 void
1151 lwkt_yield(void)
1152 {
1153     globaldata_t gd = mycpu;
1154     thread_t td = gd->gd_curthread;
1155
1156     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
1157         splz();
1158     if (lwkt_resched_wanted()) {
1159         lwkt_schedule_self(curthread);
1160         lwkt_switch();
1161     }
1162 }
1163
1164 /*
1165  * The quick version processes pending interrupts and higher-priority
1166  * LWKT threads but will not round-robin same-priority LWKT threads.
1167  *
1168  * When called while attempting to return to userland the only same-pri
1169  * threads are the ones which have already tried to become the current
1170  * user process.
1171  */
1172 void
1173 lwkt_yield_quick(void)
1174 {
1175     globaldata_t gd = mycpu;
1176     thread_t td = gd->gd_curthread;
1177
1178     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
1179         splz();
1180     if (lwkt_resched_wanted()) {
1181         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == td) {
1182             clear_lwkt_resched();
1183         } else {
1184             lwkt_schedule_self(curthread);
1185             lwkt_switch();
1186         }
1187     }
1188 }
1189
1190 /*
1191  * This yield is designed for kernel threads with a user context.
1192  *
1193  * The kernel acting on behalf of the user is potentially cpu-bound,
1194  * this function will efficiently allow other threads to run and also
1195  * switch to other processes by releasing.
1196  *
1197  * The lwkt_user_yield() function is designed to have very low overhead
1198  * if no yield is determined to be needed.
1199  */
1200 void
1201 lwkt_user_yield(void)
1202 {
1203     globaldata_t gd = mycpu;
1204     thread_t td = gd->gd_curthread;
1205
1206     /*
1207      * Always run any pending interrupts in case we are in a critical
1208      * section.
1209      */
1210     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
1211         splz();
1212
1213     /*
1214      * Switch (which forces a release) if another kernel thread needs
1215      * the cpu, if userland wants us to resched, or if our kernel
1216      * quantum has run out.
1217      */
1218     if (lwkt_resched_wanted() ||
1219         user_resched_wanted())
1220     {
1221         lwkt_switch();
1222     }
1223
1224 #if 0
1225     /*
1226      * Reacquire the current process if we are released.
1227      *
1228      * XXX not implemented atm.  The kernel may be holding locks and such,
1229      *     so we want the thread to continue to receive cpu.
1230      */
1231     if (td->td_release == NULL && lp) {
1232         lp->lwp_proc->p_usched->acquire_curproc(lp);
1233         td->td_release = lwkt_passive_release;
1234         lwkt_setpri_self(TDPRI_USER_NORM);
1235     }
1236 #endif
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Generic schedule.  Possibly schedule threads belonging to other cpus and
1241  * deal with threads that might be blocked on a wait queue.
1242  *
1243  * We have a little helper inline function which does additional work after
1244  * the thread has been enqueued, including dealing with preemption and
1245  * setting need_lwkt_resched() (which prevents the kernel from returning
1246  * to userland until it has processed higher priority threads).
1247  *
1248  * It is possible for this routine to be called after a failed _enqueue
1249  * (due to the target thread migrating, sleeping, or otherwise blocked).
1250  * We have to check that the thread is actually on the run queue!
1251  */
1252 static __inline
1253 void
1254 _lwkt_schedule_post(globaldata_t gd, thread_t ntd, int ccount)
1255 {
1256     if (ntd->td_flags & TDF_RUNQ) {
1257         if (ntd->td_preemptable) {
1258             ntd->td_preemptable(ntd, ccount);   /* YYY +token */
1259         }
1260     }
1261 }
1262
1263 static __inline
1264 void
1265 _lwkt_schedule(thread_t td)
1266 {
1267     globaldata_t mygd = mycpu;
1268
1269     KASSERT(td != &td->td_gd->gd_idlethread,
1270             ("lwkt_schedule(): scheduling gd_idlethread is illegal!"));
1271     KKASSERT((td->td_flags & TDF_MIGRATING) == 0);
1272     crit_enter_gd(mygd);
1273     KKASSERT(td->td_lwp == NULL ||
1274              (td->td_lwp->lwp_mpflags & LWP_MP_ONRUNQ) == 0);
1275
1276     if (td == mygd->gd_curthread) {
1277         _lwkt_enqueue(td);
1278     } else {
1279         /*
1280          * If we own the thread, there is no race (since we are in a
1281          * critical section).  If we do not own the thread there might
1282          * be a race but the target cpu will deal with it.
1283          */
1284         if (td->td_gd == mygd) {
1285             _lwkt_enqueue(td);
1286             _lwkt_schedule_post(mygd, td, 1);
1287         } else {
1288             lwkt_send_ipiq3(td->td_gd, lwkt_schedule_remote, td, 0);
1289         }
1290     }
1291     crit_exit_gd(mygd);
1292 }
1293
1294 void
1295 lwkt_schedule(thread_t td)
1296 {
1297     _lwkt_schedule(td);
1298 }
1299
1300 void
1301 lwkt_schedule_noresched(thread_t td)    /* XXX not impl */
1302 {
1303     _lwkt_schedule(td);
1304 }
1305
1306 /*
1307  * When scheduled remotely if frame != NULL the IPIQ is being
1308  * run via doreti or an interrupt then preemption can be allowed.
1309  *
1310  * To allow preemption we have to drop the critical section so only
1311  * one is present in _lwkt_schedule_post.
1312  */
1313 static void
1314 lwkt_schedule_remote(void *arg, int arg2, struct intrframe *frame)
1315 {
1316     thread_t td = curthread;
1317     thread_t ntd = arg;
1318
1319     if (frame && ntd->td_preemptable) {
1320         crit_exit_noyield(td);
1321         _lwkt_schedule(ntd);
1322         crit_enter_quick(td);
1323     } else {
1324         _lwkt_schedule(ntd);
1325     }
1326 }
1327
1328 /*
1329  * Thread migration using a 'Pull' method.  The thread may or may not be
1330  * the current thread.  It MUST be descheduled and in a stable state.
1331  * lwkt_giveaway() must be called on the cpu owning the thread.
1332  *
1333  * At any point after lwkt_giveaway() is called, the target cpu may
1334  * 'pull' the thread by calling lwkt_acquire().
1335  *
1336  * We have to make sure the thread is not sitting on a per-cpu tsleep
1337  * queue or it will blow up when it moves to another cpu.
1338  *
1339  * MPSAFE - must be called under very specific conditions.
1340  */
1341 void
1342 lwkt_giveaway(thread_t td)
1343 {
1344     globaldata_t gd = mycpu;
1345
1346     crit_enter_gd(gd);
1347     if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1348         tsleep_remove(td);
1349     KKASSERT(td->td_gd == gd);
1350     TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1351     td->td_flags |= TDF_MIGRATING;
1352     crit_exit_gd(gd);
1353 }
1354
1355 void
1356 lwkt_acquire(thread_t td)
1357 {
1358     globaldata_t gd;
1359     globaldata_t mygd;
1360     int retry = 10000000;
1361
1362     KKASSERT(td->td_flags & TDF_MIGRATING);
1363     gd = td->td_gd;
1364     mygd = mycpu;
1365     if (gd != mycpu) {
1366         cpu_lfence();
1367         KKASSERT((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
1368         crit_enter_gd(mygd);
1369         DEBUG_PUSH_INFO("lwkt_acquire");
1370         while (td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) {
1371             lwkt_process_ipiq();
1372             cpu_lfence();
1373             if (--retry == 0) {
1374                 kprintf("lwkt_acquire: stuck: td %p td->td_flags %08x\n",
1375                         td, td->td_flags);
1376                 retry = 10000000;
1377             }
1378         }
1379         DEBUG_POP_INFO();
1380         cpu_mfence();
1381         td->td_gd = mygd;
1382         TAILQ_INSERT_TAIL(&mygd->gd_tdallq, td, td_allq);
1383         td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1384         crit_exit_gd(mygd);
1385     } else {
1386         crit_enter_gd(mygd);
1387         TAILQ_INSERT_TAIL(&mygd->gd_tdallq, td, td_allq);
1388         td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1389         crit_exit_gd(mygd);
1390     }
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Generic deschedule.  Descheduling threads other then your own should be
1395  * done only in carefully controlled circumstances.  Descheduling is 
1396  * asynchronous.  
1397  *
1398  * This function may block if the cpu has run out of messages.
1399  */
1400 void
1401 lwkt_deschedule(thread_t td)
1402 {
1403     crit_enter();
1404     if (td == curthread) {
1405         _lwkt_dequeue(td);
1406     } else {
1407         if (td->td_gd == mycpu) {
1408             _lwkt_dequeue(td);
1409         } else {
1410             lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)lwkt_deschedule, td);
1411         }
1412     }
1413     crit_exit();
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Set the target thread's priority.  This routine does not automatically
1418  * switch to a higher priority thread, LWKT threads are not designed for
1419  * continuous priority changes.  Yield if you want to switch.
1420  */
1421 void
1422 lwkt_setpri(thread_t td, int pri)
1423 {
1424     if (td->td_pri != pri) {
1425         KKASSERT(pri >= 0);
1426         crit_enter();
1427         if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
1428             KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
1429             _lwkt_dequeue(td);
1430             td->td_pri = pri;
1431             _lwkt_enqueue(td);
1432         } else {
1433             td->td_pri = pri;
1434         }
1435         crit_exit();
1436     }
1437 }
1438
1439 /*
1440  * Set the initial priority for a thread prior to it being scheduled for
1441  * the first time.  The thread MUST NOT be scheduled before or during
1442  * this call.  The thread may be assigned to a cpu other then the current
1443  * cpu.
1444  *
1445  * Typically used after a thread has been created with TDF_STOPPREQ,
1446  * and before the thread is initially scheduled.
1447  */
1448 void
1449 lwkt_setpri_initial(thread_t td, int pri)
1450 {
1451     KKASSERT(pri >= 0);
1452     KKASSERT((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
1453     td->td_pri = pri;
1454 }
1455
1456 void
1457 lwkt_setpri_self(int pri)
1458 {
1459     thread_t td = curthread;
1460
1461     KKASSERT(pri >= 0 && pri <= TDPRI_MAX);
1462     crit_enter();
1463     if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
1464         _lwkt_dequeue(td);
1465         td->td_pri = pri;
1466         _lwkt_enqueue(td);
1467     } else {
1468         td->td_pri = pri;
1469     }
1470     crit_exit();
1471 }
1472
1473 /*
1474  * hz tick scheduler clock for LWKT threads
1475  */
1476 void
1477 lwkt_schedulerclock(thread_t td)
1478 {
1479     globaldata_t gd = td->td_gd;
1480     thread_t xtd;
1481
1482     if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == td) {
1483         /*
1484          * If the current thread is at the head of the runq shift it to the
1485          * end of any equal-priority threads and request a LWKT reschedule
1486          * if it moved.
1487          *
1488          * Ignore upri in this situation.  There will only be one user thread
1489          * in user mode, all others will be user threads running in kernel
1490          * mode and we have to make sure they get some cpu.
1491          */
1492         xtd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
1493         if (xtd && xtd->td_pri == td->td_pri) {
1494             TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
1495             while (xtd && xtd->td_pri == td->td_pri)
1496                 xtd = TAILQ_NEXT(xtd, td_threadq);
1497             if (xtd)
1498                 TAILQ_INSERT_BEFORE(xtd, td, td_threadq);
1499             else
1500                 TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
1501             need_lwkt_resched();
1502         }
1503     } else {
1504         /*
1505          * If we scheduled a thread other than the one at the head of the
1506          * queue always request a reschedule every tick.
1507          */
1508         need_lwkt_resched();
1509     }
1510 }
1511
1512 /*
1513  * Migrate the current thread to the specified cpu. 
1514  *
1515  * This is accomplished by descheduling ourselves from the current cpu
1516  * and setting td_migrate_gd.  The lwkt_switch() code will detect that the
1517  * 'old' thread wants to migrate after it has been completely switched out
1518  * and will complete the migration.
1519  *
1520  * TDF_MIGRATING prevents scheduling races while the thread is being migrated.
1521  *
1522  * We must be sure to release our current process designation (if a user
1523  * process) before clearing out any tsleepq we are on because the release
1524  * code may re-add us.
1525  *
1526  * We must be sure to remove ourselves from the current cpu's tsleepq
1527  * before potentially moving to another queue.  The thread can be on
1528  * a tsleepq due to a left-over tsleep_interlock().
1529  */
1530
1531 void
1532 lwkt_setcpu_self(globaldata_t rgd)
1533 {
1534     thread_t td = curthread;
1535
1536     if (td->td_gd != rgd) {
1537         crit_enter_quick(td);
1538
1539         if (td->td_release)
1540             td->td_release(td);
1541         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1542             tsleep_remove(td);
1543
1544         /*
1545          * Set TDF_MIGRATING to prevent a spurious reschedule while we are
1546          * trying to deschedule ourselves and switch away, then deschedule
1547          * ourself, remove us from tdallq, and set td_migrate_gd.  Finally,
1548          * call lwkt_switch() to complete the operation.
1549          */
1550         td->td_flags |= TDF_MIGRATING;
1551         lwkt_deschedule_self(td);
1552         TAILQ_REMOVE(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1553         td->td_migrate_gd = rgd;
1554         lwkt_switch();
1555
1556         /*
1557          * We are now on the target cpu
1558          */
1559         KKASSERT(rgd == mycpu);
1560         TAILQ_INSERT_TAIL(&rgd->gd_tdallq, td, td_allq);
1561         crit_exit_quick(td);
1562     }
1563 }
1564
1565 void
1566 lwkt_migratecpu(int cpuid)
1567 {
1568         globaldata_t rgd;
1569
1570         rgd = globaldata_find(cpuid);
1571         lwkt_setcpu_self(rgd);
1572 }
1573
1574 /*
1575  * Remote IPI for cpu migration (called while in a critical section so we
1576  * do not have to enter another one).
1577  *
1578  * The thread (td) has already been completely descheduled from the
1579  * originating cpu and we can simply assert the case.  The thread is
1580  * assigned to the new cpu and enqueued.
1581  *
1582  * The thread will re-add itself to tdallq when it resumes execution.
1583  */
1584 static void
1585 lwkt_setcpu_remote(void *arg)
1586 {
1587     thread_t td = arg;
1588     globaldata_t gd = mycpu;
1589
1590     KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) == 0);
1591     td->td_gd = gd;
1592     cpu_mfence();
1593     td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1594     KKASSERT(td->td_migrate_gd == NULL);
1595     KKASSERT(td->td_lwp == NULL ||
1596             (td->td_lwp->lwp_mpflags & LWP_MP_ONRUNQ) == 0);
1597     _lwkt_enqueue(td);
1598 }
1599
1600 struct lwp *
1601 lwkt_preempted_proc(void)
1602 {
1603     thread_t td = curthread;
1604     while (td->td_preempted)
1605         td = td->td_preempted;
1606     return(td->td_lwp);
1607 }
1608
1609 /*
1610  * Create a kernel process/thread/whatever.  It shares it's address space
1611  * with proc0 - ie: kernel only.
1612  *
1613  * If the cpu is not specified one will be selected.  In the future
1614  * specifying a cpu of -1 will enable kernel thread migration between
1615  * cpus.
1616  */
1617 int
1618 lwkt_create(void (*func)(void *), void *arg, struct thread **tdp,
1619             thread_t template, int tdflags, int cpu, const char *fmt, ...)
1620 {
1621     thread_t td;
1622     __va_list ap;
1623
1624     td = lwkt_alloc_thread(template, LWKT_THREAD_STACK, cpu,
1625                            tdflags);
1626     if (tdp)
1627         *tdp = td;
1628     cpu_set_thread_handler(td, lwkt_exit, func, arg);
1629
1630     /*
1631      * Set up arg0 for 'ps' etc
1632      */
1633     __va_start(ap, fmt);
1634     kvsnprintf(td->td_comm, sizeof(td->td_comm), fmt, ap);
1635     __va_end(ap);
1636
1637     /*
1638      * Schedule the thread to run
1639      */
1640     if (td->td_flags & TDF_NOSTART)
1641         td->td_flags &= ~TDF_NOSTART;
1642     else
1643         lwkt_schedule(td);
1644     return 0;
1645 }
1646
1647 /*
1648  * Destroy an LWKT thread.   Warning!  This function is not called when
1649  * a process exits, cpu_proc_exit() directly calls cpu_thread_exit() and
1650  * uses a different reaping mechanism.
1651  */
1652 void
1653 lwkt_exit(void)
1654 {
1655     thread_t td = curthread;
1656     thread_t std;
1657     globaldata_t gd;
1658
1659     /*
1660      * Do any cleanup that might block here
1661      */
1662     if (td->td_flags & TDF_VERBOSE)
1663         kprintf("kthread %p %s has exited\n", td, td->td_comm);
1664     biosched_done(td);
1665     dsched_exit_thread(td);
1666
1667     /*
1668      * Get us into a critical section to interlock gd_freetd and loop
1669      * until we can get it freed.
1670      *
1671      * We have to cache the current td in gd_freetd because objcache_put()ing
1672      * it would rip it out from under us while our thread is still active.
1673      *
1674      * We are the current thread so of course our own TDF_RUNNING bit will
1675      * be set, so unlike the lwp reap code we don't wait for it to clear.
1676      */
1677     gd = mycpu;
1678     crit_enter_quick(td);
1679     for (;;) {
1680         if (td->td_refs) {
1681             tsleep(td, 0, "tdreap", 1);
1682             continue;
1683         }
1684         if ((std = gd->gd_freetd) != NULL) {
1685             KKASSERT((std->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) == 0);
1686             gd->gd_freetd = NULL;
1687             objcache_put(thread_cache, std);
1688             continue;
1689         }
1690         break;
1691     }
1692
1693     /*
1694      * Remove thread resources from kernel lists and deschedule us for
1695      * the last time.  We cannot block after this point or we may end
1696      * up with a stale td on the tsleepq.
1697      *
1698      * None of this may block, the critical section is the only thing
1699      * protecting tdallq and the only thing preventing new lwkt_hold()
1700      * thread refs now.
1701      */
1702     if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1703         tsleep_remove(td);
1704     lwkt_deschedule_self(td);
1705     lwkt_remove_tdallq(td);
1706     KKASSERT(td->td_refs == 0);
1707
1708     /*
1709      * Final cleanup
1710      */
1711     KKASSERT(gd->gd_freetd == NULL);
1712     if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD)
1713         gd->gd_freetd = td;
1714     cpu_thread_exit();
1715 }
1716
1717 void
1718 lwkt_remove_tdallq(thread_t td)
1719 {
1720     KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
1721     TAILQ_REMOVE(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * Code reduction and branch prediction improvements.  Call/return
1726  * overhead on modern cpus often degenerates into 0 cycles due to
1727  * the cpu's branch prediction hardware and return pc cache.  We
1728  * can take advantage of this by not inlining medium-complexity
1729  * functions and we can also reduce the branch prediction impact
1730  * by collapsing perfectly predictable branches into a single
1731  * procedure instead of duplicating it.
1732  *
1733  * Is any of this noticeable?  Probably not, so I'll take the
1734  * smaller code size.
1735  */
1736 void
1737 crit_exit_wrapper(__DEBUG_CRIT_ARG__)
1738 {
1739     _crit_exit(mycpu __DEBUG_CRIT_PASS_ARG__);
1740 }
1741
1742 void
1743 crit_panic(void)
1744 {
1745     thread_t td = curthread;
1746     int lcrit = td->td_critcount;
1747
1748     td->td_critcount = 0;
1749     panic("td_critcount is/would-go negative! %p %d", td, lcrit);
1750     /* NOT REACHED */
1751 }
1752
1753 /*
1754  * Called from debugger/panic on cpus which have been stopped.  We must still
1755  * process the IPIQ while stopped, even if we were stopped while in a critical
1756  * section (XXX).
1757  *
1758  * If we are dumping also try to process any pending interrupts.  This may
1759  * or may not work depending on the state of the cpu at the point it was
1760  * stopped.
1761  */
1762 void
1763 lwkt_smp_stopped(void)
1764 {
1765     globaldata_t gd = mycpu;
1766
1767     crit_enter_gd(gd);
1768     if (dumping) {
1769         lwkt_process_ipiq();
1770         splz();
1771     } else {
1772         lwkt_process_ipiq();
1773     }
1774     crit_exit_gd(gd);
1775 }