df157a2e3e8573e8bb078fce3b9e1b1aa48ad1dc
[dragonfly.git] / sys / kern / kern_synch.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1990, 1991, 1993
3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
20  *    without specific prior written permission.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  *
34  *      @(#)kern_synch.c        8.9 (Berkeley) 5/19/95
35  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_synch.c,v 1.87.2.6 2002/10/13 07:29:53 kbyanc Exp $
36  */
37
38 #include "opt_ktrace.h"
39
40 #include <sys/param.h>
41 #include <sys/systm.h>
42 #include <sys/proc.h>
43 #include <sys/kernel.h>
44 #include <sys/signalvar.h>
45 #include <sys/resourcevar.h>
46 #include <sys/vmmeter.h>
47 #include <sys/sysctl.h>
48 #include <sys/lock.h>
49 #include <sys/uio.h>
50 #ifdef KTRACE
51 #include <sys/ktrace.h>
52 #endif
53 #include <sys/ktr.h>
54 #include <sys/serialize.h>
55
56 #include <sys/signal2.h>
57 #include <sys/thread2.h>
58 #include <sys/spinlock2.h>
59 #include <sys/mutex2.h>
60
61 #include <machine/cpu.h>
62 #include <machine/smp.h>
63
64 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
65
66 static void sched_setup (void *dummy);
67 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
68
69 int     lbolt;
70 void    *lbolt_syncer;
71 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
72 int     ncpus;
73 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;      /* note: mask not cpumask_t */
74 int     ncpus_fit, ncpus_fit_mask;              /* note: mask not cpumask_t */
75 int     safepri;
76 int     tsleep_now_works;
77 int     tsleep_crypto_dump = 0;
78
79 static struct callout loadav_callout;
80 static struct callout schedcpu_callout;
81 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
82
83 #define __DEALL(ident)  __DEQUALIFY(void *, ident)
84
85 #if !defined(KTR_TSLEEP)
86 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
87 #endif
88 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
89 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter %p", const volatile void *ident);
90 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 1, "tsleep exit");
91 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 2, "wakeup enter %p", const volatile void *ident);
92 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 3, "wakeup exit");
93 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, ilockfail,  4, "interlock failed %p", const volatile void *ident);
94
95 #define logtsleep1(name)        KTR_LOG(tsleep_ ## name)
96 #define logtsleep2(name, val)   KTR_LOG(tsleep_ ## name, val)
97
98 struct loadavg averunnable =
99         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
100 /*
101  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
102  * when sampling at 5 second intervals.
103  */
104 static fixpt_t cexp[3] = {
105         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
106         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
107         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
108 };
109
110 static void     endtsleep (void *);
111 static void     loadav (void *arg);
112 static void     schedcpu (void *arg);
113
114 /*
115  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
116  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
117  */
118 static int
119 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
120 {
121         int error, new_val;
122
123         new_val = sched_quantum * ustick;
124         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
125         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
126                 return (error);
127         if (new_val < ustick)
128                 return (EINVAL);
129         sched_quantum = new_val / ustick;
130         return (0);
131 }
132
133 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
134         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
135
136 static int pctcpu_decay = 10;
137 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, pctcpu_decay, CTLFLAG_RW, &pctcpu_decay, 0, "");
138
139 /*
140  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale 
141  */
142 int     fscale __unused = FSCALE;       /* exported to systat */
143 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
144
145 /*
146  * Recompute process priorities, once a second.
147  *
148  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
149  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
150  * process runnable relative to other processes in the system we have
151  * a 1-second recalc to help out.
152  *
153  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
154  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold 
155  * several seconds worth of count.
156  *
157  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
158  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
159  */
160 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
161 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
162
163 static void
164 schedcpu(void *arg)
165 {
166         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
167         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
168         wakeup((caddr_t)&lbolt);
169         wakeup(lbolt_syncer);
170         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
171 }
172
173 /*
174  * General process statistics once a second
175  */
176 static int
177 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
178 {
179         struct lwp *lp;
180
181         /*
182          * Threads may not be completely set up if process in SIDL state.
183          */
184         if (p->p_stat == SIDL)
185                 return(0);
186
187         PHOLD(p);
188         if (lwkt_trytoken(&p->p_token) == FALSE) {
189                 PRELE(p);
190                 return(0);
191         }
192
193         p->p_swtime++;
194         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
195                 if (lp->lwp_stat == LSSLEEP) {
196                         ++lp->lwp_slptime;
197                         if (lp->lwp_slptime == 1)
198                                 p->p_usched->uload_update(lp);
199                 }
200
201                 /*
202                  * Only recalculate processes that are active or have slept
203                  * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
204                  * Otherwise decay by 50% per second.
205                  */
206                 if (lp->lwp_slptime <= 1) {
207                         p->p_usched->recalculate(lp);
208                 } else {
209                         int decay;
210
211                         decay = pctcpu_decay;
212                         cpu_ccfence();
213                         if (decay <= 1)
214                                 decay = 1;
215                         if (decay > 100)
216                                 decay = 100;
217                         lp->lwp_pctcpu = (lp->lwp_pctcpu * (decay - 1)) / decay;
218                 }
219         }
220         lwkt_reltoken(&p->p_token);
221         lwkt_yield();
222         PRELE(p);
223         return(0);
224 }
225
226 /*
227  * Resource checks.  XXX break out since ksignal/killproc can block,
228  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
229  * a better way.
230  */
231 static int
232 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
233 {
234         u_int64_t ttime;
235         struct lwp *lp;
236
237         if (p->p_stat == SIDL)
238                 return(0);
239
240         PHOLD(p);
241         if (lwkt_trytoken(&p->p_token) == FALSE) {
242                 PRELE(p);
243                 return(0);
244         }
245
246         if (p->p_stat == SZOMB || p->p_limit == NULL) {
247                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
248                 PRELE(p);
249                 return(0);
250         }
251
252         ttime = 0;
253         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
254                 /*
255                  * We may have caught an lp in the middle of being
256                  * created, lwp_thread can be NULL.
257                  */
258                 if (lp->lwp_thread) {
259                         ttime += lp->lwp_thread->td_sticks;
260                         ttime += lp->lwp_thread->td_uticks;
261                 }
262         }
263
264         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
265         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
266                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
267                 break;
268         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
269                 if ((p->p_flags & P_XCPU) == 0) {
270                         p->p_flags |= P_XCPU;
271                         ksignal(p, SIGXCPU);
272                 }
273                 break;
274         default:
275                 break;
276         }
277         lwkt_reltoken(&p->p_token);
278         lwkt_yield();
279         PRELE(p);
280         return(0);
281 }
282
283 /*
284  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
285  * a period of one second.
286  */
287 void
288 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
289 {
290         fixpt_t acc;
291         int remticks;
292
293         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
294         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
295                 lp->lwp_pctcpu = acc;
296         } else {
297                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
298                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
299                                 ESTCPUFREQ;
300         }
301 }
302
303 /*
304  * tsleep/wakeup hash table parameters.  Try to find the sweet spot for
305  * like addresses being slept on.
306  */
307 #define TABLESIZE       4001
308 #define LOOKUP(x)       (((u_int)(uintptr_t)(x)) % TABLESIZE)
309
310 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
311
312 /*
313  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
314  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
315  * cannot make any high level calls.
316  *
317  * Each cpu has its own sleep queue.
318  */
319 void
320 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
321 {
322         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
323         int i;
324
325         if (gd->gd_cpuid == 0) {
326                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
327                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
328         } else {
329                 gd->gd_tsleep_hash = kmalloc(sizeof(slpque_cpu0), 
330                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
331         }
332         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
333                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
334 }
335
336 /*
337  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
338  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
339  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
340  *
341  *      (acquire upper level lock)
342  *      tsleep_interlock(blah)
343  *      (release upper level lock)
344  *      tsleep(blah, ...)
345  *
346  * Basically this functions queues us on the tsleep queue without actually
347  * descheduling us.  When tsleep() is later called with PINTERLOCK it
348  * assumes the thread was already queued, otherwise it queues it there.
349  *
350  * Thus it is possible to receive the wakeup prior to going to sleep and
351  * the race conditions are covered.
352  */
353 static __inline void
354 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, const volatile void *ident, int flags)
355 {
356         thread_t td = gd->gd_curthread;
357         int id;
358
359         crit_enter_quick(td);
360         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
361                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
362                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
363                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL) {
364                         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(slpque_cpumasks[id],
365                                                gd->gd_cpuid);
366                 }
367         } else {
368                 td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
369         }
370         id = LOOKUP(ident);
371         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
372         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpuid);
373         td->td_wchan = ident;
374         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
375         crit_exit_quick(td);
376 }
377
378 void
379 tsleep_interlock(const volatile void *ident, int flags)
380 {
381         _tsleep_interlock(mycpu, ident, flags);
382 }
383
384 /*
385  * Remove thread from sleepq.  Must be called with a critical section held.
386  * The thread must not be migrating.
387  */
388 static __inline void
389 _tsleep_remove(thread_t td)
390 {
391         globaldata_t gd = mycpu;
392         int id;
393
394         KKASSERT(td->td_gd == gd && IN_CRITICAL_SECT(td));
395         KKASSERT((td->td_flags & TDF_MIGRATING) == 0);
396         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
397                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
398                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
399                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
400                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL) {
401                         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(slpque_cpumasks[id],
402                                                gd->gd_cpuid);
403                 }
404                 td->td_wchan = NULL;
405                 td->td_wdomain = 0;
406         }
407 }
408
409 void
410 tsleep_remove(thread_t td)
411 {
412         _tsleep_remove(td);
413 }
414
415 /*
416  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
417  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
418  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
419  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
420  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
421  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
422  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
423  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
424  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
425  *
426  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
427  * the LWKT scheduler.
428  *
429  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
430  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
431  *
432  * WARNING!  This code can't block (short of switching away), or bad things
433  *           will happen.  No getting tokens, no blocking locks, etc.
434  */
435 int
436 tsleep(const volatile void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
437 {
438         struct thread *td = curthread;
439         struct lwp *lp = td->td_lwp;
440         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
441         globaldata_t gd;
442         int sig;
443         int catch;
444         int error;
445         int oldpri;
446         struct callout thandle;
447
448         /*
449          * Currently a severe hack.  Make sure any delayed wakeups
450          * are flushed before we sleep or we might deadlock on whatever
451          * event we are sleeping on.
452          */
453         if (td->td_flags & TDF_DELAYED_WAKEUP)
454                 wakeup_end_delayed();
455
456         /*
457          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
458          * even in stable.  Just scrap it for now.
459          */
460         if (!tsleep_crypto_dump && (tsleep_now_works == 0 || panicstr)) {
461                 /*
462                  * After a panic, or before we actually have an operational
463                  * softclock, just give interrupts a chance, then just return;
464                  *
465                  * don't run any other procs or panic below,
466                  * in case this is the idle process and already asleep.
467                  */
468                 splz();
469                 oldpri = td->td_pri;
470                 lwkt_setpri_self(safepri);
471                 lwkt_switch();
472                 lwkt_setpri_self(oldpri);
473                 return (0);
474         }
475         logtsleep2(tsleep_beg, ident);
476         gd = td->td_gd;
477         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
478         td->td_wakefromcpu = -1;                /* overwritten by _wakeup */
479
480         /*
481          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
482          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
483          * interlock.
484          *
485          * The entire sequence through to where we actually sleep must
486          * run without breaking the critical section.
487          */
488         catch = flags & PCATCH;
489         error = 0;
490         sig = 0;
491
492         crit_enter_quick(td);
493
494         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
495         KASSERT(lp == NULL ||
496                 lp->lwp_stat == LSRUN ||        /* Obvious */
497                 lp->lwp_stat == LSSTOP,         /* Set in tstop */
498                 ("tsleep %p %s %d",
499                         ident, wmesg, lp->lwp_stat));
500
501         /*
502          * We interlock the sleep queue if the caller has not already done
503          * it for us.  This must be done before we potentially acquire any
504          * tokens or we can loose the wakeup.
505          */
506         if ((flags & PINTERLOCKED) == 0) {
507                 _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
508         }
509
510         /*
511          * Setup for the current process (if this is a process).  We must
512          * interlock with lwp_token to avoid remote wakeup races via
513          * setrunnable()
514          */
515         if (lp) {
516                 lwkt_gettoken(&lp->lwp_token);
517
518                 /*
519                  * If the umbrella process is in the SCORE state then
520                  * make sure that the thread is flagged going into a
521                  * normal sleep to allow the core dump to proceed, otherwise
522                  * the coredump can end up waiting forever.  If the normal
523                  * sleep is woken up, the thread will enter a stopped state
524                  * upon return to userland.
525                  *
526                  * We do not want to interrupt or cause a thread exist at
527                  * this juncture because that will mess-up the state the
528                  * coredump is trying to save.
529                  */
530                 if (p->p_stat == SCORE &&
531                     (lp->lwp_mpflags & LWP_MP_WSTOP) == 0) {
532                         atomic_set_int(&lp->lwp_mpflags, LWP_MP_WSTOP);
533                         ++p->p_nstopped;
534                 }
535
536                 /*
537                  * PCATCH requested.
538                  */
539                 if (catch) {
540                         /*
541                          * Early termination if PCATCH was set and a
542                          * signal is pending, interlocked with the
543                          * critical section.
544                          *
545                          * Early termination only occurs when tsleep() is
546                          * entered while in a normal LSRUN state.
547                          */
548                         if ((sig = CURSIG(lp)) != 0)
549                                 goto resume;
550
551                         /*
552                          * Causes ksignal to wake us up if a signal is
553                          * received (interlocked with p->p_token).
554                          */
555                         lp->lwp_flags |= LWP_SINTR;
556                 }
557         } else {
558                 KKASSERT(p == NULL);
559         }
560
561         /*
562          * Make sure the current process has been untangled from
563          * the userland scheduler and initialize slptime to start
564          * counting.
565          *
566          * NOTE: td->td_wakefromcpu is pre-set by the release function
567          *       for the dfly scheduler, and then adjusted by _wakeup()
568          */
569         if (lp) {
570                 p->p_usched->release_curproc(lp);
571                 lp->lwp_slptime = 0;
572         }
573
574         /*
575          * If the interlocked flag is set but our cpu bit in the slpqueue
576          * is no longer set, then a wakeup was processed inbetween the
577          * tsleep_interlock() (ours or the callers), and here.  This can
578          * occur under numerous circumstances including when we release the
579          * current process.
580          *
581          * Extreme loads can cause the sending of an IPI (e.g. wakeup()'s)
582          * to process incoming IPIs, thus draining incoming wakeups.
583          */
584         if ((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0) {
585                 logtsleep2(ilockfail, ident);
586                 goto resume;
587         }
588
589         /*
590          * scheduling is blocked while in a critical section.  Coincide
591          * the descheduled-by-tsleep flag with the descheduling of the
592          * lwkt.
593          *
594          * The timer callout is localized on our cpu and interlocked by
595          * our critical section.
596          */
597         lwkt_deschedule_self(td);
598         td->td_flags |= TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
599         td->td_wmesg = wmesg;
600
601         /*
602          * Setup the timeout, if any.  The timeout is only operable while
603          * the thread is flagged descheduled.
604          */
605         KKASSERT((td->td_flags & TDF_TIMEOUT) == 0);
606         if (timo) {
607                 callout_init_mp(&thandle);
608                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
609         }
610
611         /*
612          * Beddy bye bye.
613          */
614         if (lp) {
615                 /*
616                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
617                  */
618                 KKASSERT((lp->lwp_mpflags & LWP_MP_ONRUNQ) == 0);
619
620                 /*
621                  * tstop() sets LSSTOP, so don't fiddle with that.
622                  */
623                 if (lp->lwp_stat != LSSTOP)
624                         lp->lwp_stat = LSSLEEP;
625                 lp->lwp_ru.ru_nvcsw++;
626                 p->p_usched->uload_update(lp);
627                 lwkt_switch();
628
629                 /*
630                  * And when we are woken up, put us back in LSRUN.  If we
631                  * slept for over a second, recalculate our estcpu.
632                  */
633                 lp->lwp_stat = LSRUN;
634                 if (lp->lwp_slptime) {
635                         p->p_usched->uload_update(lp);
636                         p->p_usched->recalculate(lp);
637                 }
638                 lp->lwp_slptime = 0;
639         } else {
640                 lwkt_switch();
641         }
642
643         /* 
644          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
645          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
646          */
647         KKASSERT(gd == td->td_gd);
648
649         /*
650          * Cleanup the timeout.  If the timeout has already occured thandle
651          * has already been stopped, otherwise stop thandle.  If the timeout
652          * is running (the callout thread must be blocked trying to get
653          * lwp_token) then wait for us to get scheduled.
654          */
655         if (timo) {
656                 while (td->td_flags & TDF_TIMEOUT_RUNNING) {
657                         /* else we won't get rescheduled! */
658                         if (lp->lwp_stat != LSSTOP)
659                                 lp->lwp_stat = LSSLEEP;
660                         lwkt_deschedule_self(td);
661                         td->td_wmesg = "tsrace";
662                         lwkt_switch();
663                         kprintf("td %p %s: timeout race\n", td, td->td_comm);
664                 }
665                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
666                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
667                         error = EWOULDBLOCK;
668                 } else {
669                         /* does not block when on same cpu */
670                         callout_stop(&thandle);
671                 }
672         }
673         td->td_flags &= ~TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
674
675         /*
676          * Make sure we have been removed from the sleepq.  In most
677          * cases this will have been done for us already but it is
678          * possible for a scheduling IPI to be in-flight from a
679          * previous tsleep/tsleep_interlock() or due to a straight-out
680          * call to lwkt_schedule() (in the case of an interrupt thread),
681          * causing a spurious wakeup.
682          */
683         _tsleep_remove(td);
684         td->td_wmesg = NULL;
685
686         /*
687          * Figure out the correct error return.  If interrupted by a
688          * signal we want to return EINTR or ERESTART.  
689          */
690 resume:
691         if (lp) {
692                 if (catch && error == 0) {
693                         if (sig != 0 || (sig = CURSIG(lp))) {
694                                 if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
695                                         error = EINTR;
696                                 else
697                                         error = ERESTART;
698                         }
699                 }
700
701                 lp->lwp_flags &= ~LWP_SINTR;
702
703                 /*
704                  * Normally we should not be in LSSLEEP here but a pending
705                  * signal related to STOP/CONT or TSTOP/TCONT can cause us
706                  * to skip the sleep.  Make sure we are back in the RUN
707                  * state.
708                  */
709                 if (lp->lwp_stat == LSSLEEP)
710                         lp->lwp_stat = LSRUN;
711                 lwkt_reltoken(&lp->lwp_token);
712         }
713         logtsleep1(tsleep_end);
714         crit_exit_quick(td);
715         return (error);
716 }
717
718 /*
719  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
720  * be passed to ssleep().  The function will atomically release the
721  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
722  * return.
723  *
724  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
725  * heavily.
726  */
727 int
728 ssleep(const volatile void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
729        const char *wmesg, int timo)
730 {
731         globaldata_t gd = mycpu;
732         int error;
733
734         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
735         spin_unlock_quick(gd, spin);
736         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
737         _spin_lock_quick(gd, spin, wmesg);
738
739         return (error);
740 }
741
742 int
743 lksleep(const volatile void *ident, struct lock *lock, int flags,
744         const char *wmesg, int timo)
745 {
746         globaldata_t gd = mycpu;
747         int error;
748
749         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
750         lockmgr(lock, LK_RELEASE);
751         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
752         lockmgr(lock, LK_EXCLUSIVE);
753
754         return (error);
755 }
756
757 /*
758  * Interlocked mutex sleep.  An exclusively held mutex must be passed
759  * to mtxsleep().  The function will atomically release the mutex
760  * and tsleep on the ident, then reacquire the mutex and return.
761  */
762 int
763 mtxsleep(const volatile void *ident, struct mtx *mtx, int flags,
764          const char *wmesg, int timo)
765 {
766         globaldata_t gd = mycpu;
767         int error;
768
769         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
770         mtx_unlock(mtx);
771         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
772         mtx_lock_ex_quick(mtx);
773
774         return (error);
775 }
776
777 /*
778  * Interlocked serializer sleep.  An exclusively held serializer must
779  * be passed to zsleep().  The function will atomically release
780  * the serializer and tsleep on the ident, then reacquire the serializer
781  * and return.
782  */
783 int
784 zsleep(const volatile void *ident, struct lwkt_serialize *slz, int flags,
785        const char *wmesg, int timo)
786 {
787         globaldata_t gd = mycpu;
788         int ret;
789
790         ASSERT_SERIALIZED(slz);
791
792         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
793         lwkt_serialize_exit(slz);
794         ret = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
795         lwkt_serialize_enter(slz);
796
797         return ret;
798 }
799
800 /*
801  * Directly block on the LWKT thread by descheduling it.  This
802  * is much faster then tsleep(), but the only legal way to wake
803  * us up is to directly schedule the thread.
804  *
805  * Setting TDF_SINTR will cause new signals to directly schedule us.
806  *
807  * This routine must be called while in a critical section.
808  */
809 int
810 lwkt_sleep(const char *wmesg, int flags)
811 {
812         thread_t td = curthread;
813         int sig;
814
815         if ((flags & PCATCH) == 0 || td->td_lwp == NULL) {
816                 td->td_flags |= TDF_BLOCKED;
817                 td->td_wmesg = wmesg;
818                 lwkt_deschedule_self(td);
819                 lwkt_switch();
820                 td->td_wmesg = NULL;
821                 td->td_flags &= ~TDF_BLOCKED;
822                 return(0);
823         }
824         if ((sig = CURSIG(td->td_lwp)) != 0) {
825                 if (SIGISMEMBER(td->td_proc->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
826                         return(EINTR);
827                 else
828                         return(ERESTART);
829                         
830         }
831         td->td_flags |= TDF_BLOCKED | TDF_SINTR;
832         td->td_wmesg = wmesg;
833         lwkt_deschedule_self(td);
834         lwkt_switch();
835         td->td_flags &= ~(TDF_BLOCKED | TDF_SINTR);
836         td->td_wmesg = NULL;
837         return(0);
838 }
839
840 /*
841  * Implement the timeout for tsleep.
842  *
843  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
844  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
845  */
846 static void
847 endtsleep(void *arg)
848 {
849         thread_t td = arg;
850         struct lwp *lp;
851
852         /*
853          * We are going to have to get the lwp_token, which means we might
854          * block.  This can race a tsleep getting woken up by other means
855          * so set TDF_TIMEOUT_RUNNING to force the tsleep to wait for our
856          * processing to complete (sorry tsleep!).
857          *
858          * We can safely set td_flags because td MUST be on the same cpu
859          * as we are.
860          */
861         KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
862         crit_enter();
863         td->td_flags |= TDF_TIMEOUT_RUNNING | TDF_TIMEOUT;
864
865         /*
866          * This can block but TDF_TIMEOUT_RUNNING will prevent the thread
867          * from exiting the tsleep on us.  The flag is interlocked by virtue
868          * of lp being on the same cpu as we are.
869          */
870         if ((lp = td->td_lwp) != NULL)
871                 lwkt_gettoken(&lp->lwp_token);
872
873         KKASSERT(td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED);
874
875         if (lp) {
876                 /*
877                  * callout timer should never be set in tstop() because
878                  * it passes a timeout of 0.
879                  */
880                 KKASSERT(lp->lwp_stat != LSSTOP);
881                 setrunnable(lp);
882                 lwkt_reltoken(&lp->lwp_token);
883         } else {
884                 _tsleep_remove(td);
885                 lwkt_schedule(td);
886         }
887         KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
888         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT_RUNNING;
889         crit_exit();
890 }
891
892 /*
893  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
894  * count may be zero or one only.
895  *
896  * The domain encodes the sleep/wakeup domain, flags, plus the originating
897  * cpu.
898  *
899  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
900  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
901  * at all.
902  *
903  * _wakeup() can be passed to an IPI so we can't use (const volatile
904  * void *ident).
905  */
906 static void
907 _wakeup(void *ident, int domain)
908 {
909         struct tslpque *qp;
910         struct thread *td;
911         struct thread *ntd;
912         globaldata_t gd;
913         cpumask_t mask;
914         int id;
915
916         crit_enter();
917         logtsleep2(wakeup_beg, ident);
918         gd = mycpu;
919         id = LOOKUP(ident);
920         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
921 restart:
922         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
923                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_sleepq);
924                 if (td->td_wchan == ident && 
925                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
926                 ) {
927                         KKASSERT(td->td_gd == gd);
928                         _tsleep_remove(td);
929                         td->td_wakefromcpu = PWAKEUP_DECODE(domain);
930                         if (td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED) {
931                                 lwkt_schedule(td);
932                                 if (domain & PWAKEUP_ONE)
933                                         goto done;
934                         }
935                         goto restart;
936                 }
937         }
938
939         /*
940          * We finished checking the current cpu but there still may be
941          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
942          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
943          * to continue checking cpus.
944          *
945          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
946          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send 
947          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
948          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
949          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
950          * needed to be woken up.
951          *
952          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
953          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
954          * thread pointers.
955          */
956         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0) {
957                 mask = slpque_cpumasks[id];
958                 CPUMASK_ANDMASK(mask, gd->gd_other_cpus);
959                 if (CPUMASK_TESTNZERO(mask)) {
960                         lwkt_send_ipiq2_mask(mask, _wakeup, ident,
961                                              domain | PWAKEUP_MYCPU);
962                 }
963         }
964 done:
965         logtsleep1(wakeup_end);
966         crit_exit();
967 }
968
969 /*
970  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
971  */
972 void
973 wakeup(const volatile void *ident)
974 {
975     globaldata_t gd = mycpu;
976     thread_t td = gd->gd_curthread;
977
978     if (td && (td->td_flags & TDF_DELAYED_WAKEUP)) {
979         /*
980          * If we are in a delayed wakeup section, record up to two wakeups in
981          * a per-CPU queue and issue them when we block or exit the delayed
982          * wakeup section.
983          */
984         if (atomic_cmpset_ptr(&gd->gd_delayed_wakeup[0], NULL, ident))
985                 return;
986         if (atomic_cmpset_ptr(&gd->gd_delayed_wakeup[1], NULL, ident))
987                 return;
988
989         ident = atomic_swap_ptr(__DEQUALIFY(volatile void **, &gd->gd_delayed_wakeup[1]),
990                                 __DEALL(ident));
991         ident = atomic_swap_ptr(__DEQUALIFY(volatile void **, &gd->gd_delayed_wakeup[0]),
992                                 __DEALL(ident));
993     }
994
995     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, gd->gd_cpuid));
996 }
997
998 /*
999  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
1000  */
1001 void
1002 wakeup_one(const volatile void *ident)
1003 {
1004     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
1005     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) |
1006                             PWAKEUP_ONE);
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
1011  * only.
1012  */
1013 void
1014 wakeup_mycpu(const volatile void *ident)
1015 {
1016     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) |
1017                             PWAKEUP_MYCPU);
1018 }
1019
1020 /*
1021  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
1022  * only.
1023  */
1024 void
1025 wakeup_mycpu_one(const volatile void *ident)
1026 {
1027     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
1028     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) |
1029                             PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
1030 }
1031
1032 /*
1033  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
1034  * only.
1035  */
1036 void
1037 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, const volatile void *ident)
1038 {
1039     globaldata_t mygd = mycpu;
1040     if (gd == mycpu) {
1041         _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mygd->gd_cpuid) |
1042                                 PWAKEUP_MYCPU);
1043     } else {
1044         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, __DEALL(ident),
1045                         PWAKEUP_ENCODE(0, mygd->gd_cpuid) |
1046                         PWAKEUP_MYCPU);
1047     }
1048 }
1049
1050 /*
1051  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
1052  * only.
1053  */
1054 void
1055 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, const volatile void *ident)
1056 {
1057     globaldata_t mygd = mycpu;
1058     if (gd == mygd) {
1059         _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mygd->gd_cpuid) |
1060                                 PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
1061     } else {
1062         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, __DEALL(ident),
1063                         PWAKEUP_ENCODE(0, mygd->gd_cpuid) |
1064                         PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
1065     }
1066 }
1067
1068 /*
1069  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
1070  * the specified domain, on all cpus.
1071  */
1072 void
1073 wakeup_domain(const volatile void *ident, int domain)
1074 {
1075     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
1076 }
1077
1078 /*
1079  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
1080  * the specified  domain, on any cpu.
1081  */
1082 void
1083 wakeup_domain_one(const volatile void *ident, int domain)
1084 {
1085     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
1086     _wakeup(__DEALL(ident),
1087             PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
1088 }
1089
1090 void
1091 wakeup_start_delayed(void)
1092 {
1093     globaldata_t gd = mycpu;
1094
1095     crit_enter();
1096     gd->gd_curthread->td_flags |= TDF_DELAYED_WAKEUP;
1097     crit_exit();
1098 }
1099
1100 void
1101 wakeup_end_delayed(void)
1102 {
1103     globaldata_t gd = mycpu;
1104
1105     if (gd->gd_curthread->td_flags & TDF_DELAYED_WAKEUP) {
1106         crit_enter();
1107         gd->gd_curthread->td_flags &= ~TDF_DELAYED_WAKEUP;
1108         if (gd->gd_delayed_wakeup[0] || gd->gd_delayed_wakeup[1]) {
1109             if (gd->gd_delayed_wakeup[0]) {
1110                     wakeup(gd->gd_delayed_wakeup[0]);
1111                     gd->gd_delayed_wakeup[0] = NULL;
1112             }
1113             if (gd->gd_delayed_wakeup[1]) {
1114                     wakeup(gd->gd_delayed_wakeup[1]);
1115                     gd->gd_delayed_wakeup[1] = NULL;
1116             }
1117         }
1118         crit_exit();
1119     }
1120 }
1121
1122 /*
1123  * setrunnable()
1124  *
1125  * Make a process runnable.  lp->lwp_token must be held on call and this
1126  * function must be called from the cpu owning lp.
1127  *
1128  * This only has an effect if we are in LSSTOP or LSSLEEP.
1129  */
1130 void
1131 setrunnable(struct lwp *lp)
1132 {
1133         thread_t td = lp->lwp_thread;
1134
1135         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&lp->lwp_token);
1136         KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
1137         crit_enter();
1138         if (lp->lwp_stat == LSSTOP)
1139                 lp->lwp_stat = LSSLEEP;
1140         if (lp->lwp_stat == LSSLEEP) {
1141                 _tsleep_remove(td);
1142                 lwkt_schedule(td);
1143         } else if (td->td_flags & TDF_SINTR) {
1144                 lwkt_schedule(td);
1145         }
1146         crit_exit();
1147 }
1148
1149 /*
1150  * The process is stopped due to some condition, usually because p_stat is
1151  * set to SSTOP, but also possibly due to being traced.  
1152  *
1153  * Caller must hold p->p_token
1154  *
1155  * NOTE!  If the caller sets SSTOP, the caller must also clear P_WAITED
1156  * because the parent may check the child's status before the child actually
1157  * gets to this routine.
1158  *
1159  * This routine is called with the current lwp only, typically just
1160  * before returning to userland if the process state is detected as
1161  * possibly being in a stopped state.
1162  */
1163 void
1164 tstop(void)
1165 {
1166         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
1167         struct proc *p = lp->lwp_proc;
1168         struct proc *q;
1169
1170         lwkt_gettoken(&lp->lwp_token);
1171         crit_enter();
1172
1173         /*
1174          * If LWP_MP_WSTOP is set, we were sleeping
1175          * while our process was stopped.  At this point
1176          * we were already counted as stopped.
1177          */
1178         if ((lp->lwp_mpflags & LWP_MP_WSTOP) == 0) {
1179                 /*
1180                  * If we're the last thread to stop, signal
1181                  * our parent.
1182                  */
1183                 p->p_nstopped++;
1184                 atomic_set_int(&lp->lwp_mpflags, LWP_MP_WSTOP);
1185                 wakeup(&p->p_nstopped);
1186                 if (p->p_nstopped == p->p_nthreads) {
1187                         /*
1188                          * Token required to interlock kern_wait()
1189                          */
1190                         q = p->p_pptr;
1191                         PHOLD(q);
1192                         lwkt_gettoken(&q->p_token);
1193                         p->p_flags &= ~P_WAITED;
1194                         wakeup(p->p_pptr);
1195                         if ((q->p_sigacts->ps_flag & PS_NOCLDSTOP) == 0)
1196                                 ksignal(q, SIGCHLD);
1197                         lwkt_reltoken(&q->p_token);
1198                         PRELE(q);
1199                 }
1200         }
1201
1202         /*
1203          * Wait here while in a stopped state, interlocked with lwp_token.
1204          * We must break-out if the whole process is trying to exit.
1205          */
1206         while (p->p_stat == SSTOP || p->p_stat == SCORE) {
1207                 lp->lwp_stat = LSSTOP;
1208                 if (lp->lwp_mpflags & LWP_MP_WEXIT)
1209                         break;
1210                 tsleep(p, 0, "stop", 0);
1211                 if (lp->lwp_mpflags & LWP_MP_WEXIT)
1212                         break;
1213         }
1214         p->p_nstopped--;
1215         atomic_clear_int(&lp->lwp_mpflags, LWP_MP_WSTOP);
1216         crit_exit();
1217         lwkt_reltoken(&lp->lwp_token);
1218 }
1219
1220 /*
1221  * Compute a tenex style load average of a quantity on
1222  * 1, 5 and 15 minute intervals.
1223  */
1224 static int loadav_count_runnable(struct lwp *p, void *data);
1225
1226 static void
1227 loadav(void *arg)
1228 {
1229         struct loadavg *avg;
1230         int i, nrun;
1231
1232         nrun = 0;
1233         alllwp_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
1234         avg = &averunnable;
1235         for (i = 0; i < 3; i++) {
1236                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
1237                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
1238         }
1239
1240         /*
1241          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
1242          * random variation to avoid synchronisation with processes that
1243          * run at regular intervals.
1244          */
1245         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(krandom() % (hz * 2 + 1)),
1246                       loadav, NULL);
1247 }
1248
1249 static int
1250 loadav_count_runnable(struct lwp *lp, void *data)
1251 {
1252         int *nrunp = data;
1253         thread_t td;
1254
1255         switch (lp->lwp_stat) {
1256         case LSRUN:
1257                 if ((td = lp->lwp_thread) == NULL)
1258                         break;
1259                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
1260                         break;
1261                 ++*nrunp;
1262                 break;
1263         default:
1264                 break;
1265         }
1266         lwkt_yield();
1267         return(0);
1268 }
1269
1270 /* ARGSUSED */
1271 static void
1272 sched_setup(void *dummy)
1273 {
1274         callout_init_mp(&loadav_callout);
1275         callout_init_mp(&schedcpu_callout);
1276
1277         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
1278         schedcpu(NULL);
1279         loadav(NULL);
1280 }
1281