kernel - Reduce atomic ops in switch code

* Instead of using four atomic 'and' ops and four atomic 'or' ops, use
  one atomic 'and' and one atomic 'or' when adjusting the pmap->pm_active.

* Store the array index and simplified cpu mask in the globaldata structure
  for the above operation.

kernel - refactor CPUMASK_ADDR()

* Refactor CPUMASK_ADDR(), removing the conditionals and just indexing the
  array as appropriate.

kernel - Fix VM bug introduced earlier this month

* Adding the yields to the VM page teardown and related code was a great
  idea (~Jul 10th commits), but it also introduced a bug where the page
  could get torn-out from under the scan due to the vm_object's token being
  temporarily lost.

* Re-check page object ownership and (when applicable) its pindex before
  acting on the page.

systat - Refactor memory displays for systat -vm

* Report paging and swap activity in bytes and I/Os instead of pages and
  I/Os (I/Os usually matched pages).

* Report zfod and cow in bytes instead of pages.

* Replace the REAL and VIRTUAL section with something that makes a bit
  more sense.

  Report active memory (this is just active pages), kernel memory
  (currently just wired but we can add more stuff later), Free
  (inactive + cache + free is considered free/freeable memory), and
  total system memory as reported at boot time.

  Report total RSS - basically how many pages the system is mapping to
  user processes.  Due to sharing this can be a large value.

  Do not try to report aggregate VSZ as there's no point in doing so
  any more.

  Reported swap usage on the main -vm display as well as total swap
  allocated.

* Fix display bug in systat -sw display.

* Add "nvme" device type match for the disk display.

if_iwm - Fix inverted logic in iwm_tx().

The PROT_REQUIRE flag in should be set for data frames above a certain
length, but we were setting it for !data frames above a certain length,
which makes no sense at all.

Taken-From: OpenBSD, Linux iwlwifi

kernel - Fix mountctl() / unmount race

* kern_mountctl() now properly checks to see if an unmount is in-progress
  and returns an error, fixing a later panic.

sysconf.3: Fix typo.

libc/strptime: Return NULL, not 0, since the function returns char *.

While here, accept 'UTC' for %Z as well.

Taken-from: FreeBSD

mountd, mount - Change how mount signals mountd, reduce mountd spam

* mount now signals mountd with SIGUSR1 instead of SIGHUP.

* mountd now recognizes SIGUSR1 as requesting an incremental update.
  Instead of wiping all exports on all mounts and then re-scanning
  the exports file and re-adding from the exports file, mountd will
  now only wipe the export(s) on mounts it finds in the exports file.

* Greatly reduces unnecessary mountlist scans and commands due to
  mount_null and mount_tmpfs operations, while still preserving our
  ability to export such filesystems.

kernel - Close a few SMP holes

* Don't trust the compiler when loading refs in cache_zap().  Make sure
  it doesn't reorder or re-use the memory reference.

* In cache_nlookup() and cache_nlookup_maybe_shared(), do a full re-test
  of the namecache element after locking instead of a partial re-test.

* Lock the namecache record in two situations where we need to set a
  flag.  Almost all other flag cases require similar locking.  This fixes
  a potential SMP race in a very thin window during mounting.

* Fix unmount / access races in sys_vquotactl() and, more importantly, in
  sys_mount().  We were disposing of the namecache record after extracting
  the mount pointer, then using the mount pointer.  This could race an
  unmount and result in a corrupt mount pointer.

  Change the code to dispose of the namecache record after we finish using
  the mount point.  This is somewhat more complex then I'd like, but it
  is important to unlock the namecache record across the potentially
  blocking operation to prevent a lock chain from propagating upwards
  towards the root.

* Enhanced debugging for the namecache teardown case when nc_refs changes
  unexpectedly.

* Remove some dead code (cache_purgevfs()).

kernel - Cut buffer cache related pmap invalidations in half

* Do not bother to invalidate the TLB when tearing down a buffer
  cache buffer.  On the flip side, always invalidate the TLB
  (the page range in question) when entering pages into a buffer
  cache buffer.  Only applicable to normal VMIO buffers.

* Significantly improves buffer cache / filesystem performance with
  no real risk.

* Significantly improves performance for tmpfs teardowns on unmount
  (which typically have to tear-down a lot of buffer cache buffers).

kernel - Add some more options for pmap_qremove*()

* Add pmap_qremove_quick() and pmap_qremove_noinval(), allowing pmap
  entries to be removed without invalidation under carefully managed
  circumstances by other subsystems.

* Redo the virtual kernel a little to work the same as the real kernel
  when entering new pmap entries.  We cannot assume that no invalidation
  is needed when the prior contents of the pte is 0, because there are
  several ways it could have become 0 without a prior invalidation.

  Also use an atomic op to clear the entry.

kernel - cli interlock with critcount in interrupt assembly

* Disable interrupts when decrementing the critical section count
  and gd_intr_nesting_level, just prior to jumping into doreti.
  This prevents a stacking interrupt from occurring in this roughly
  10-instruction window.

* While limited stacking is not really a problem, this closes a very
  small and unlikely window where multiple device interrupts could
  stack excessively and run the kernel thread out of stack space.
  (unlikely that it has ever happened in real life, but becoming more
  likely as some modern devices are capable of much higher interrupt
  rates).

sysconf.3: Document _SC_PAGE_SIZE and _SC_PHYS_PAGES.

Taken-from:    FreeBSD
Submitted-by: Sevan Janiyan
Dragonfly-bug: <https://bugs.dragonflybsd.org/issues/2929>

drm - Fix subtle plane masking bug.

* Index needs to be 1 << index.

Reported-by: davshao
Found-by: Matt Roper - https://patchwork.kernel.org/patch/7889051/

cpumask.9: Add short manpage.

cpumask.h: Turn CPUMASK_ELEMENTS as implementation defined.

No functional change intended.

sys: Extract CPUMASK macros to new <machine/cpumask.h>

There are plenty enough CPUMASK macros already for them to have their own header.
So far only userspace users are powerd(8), usched(8) and kern_usched.c(VKERNEL64).
After recent change to expose kernel internal CPUMASK macros those got available
for userland codes even through <time.h> header. It is better to avoid that.
Also this reduces POSIX namespace pollution and keeps cpu/types.h header slim.

For now leave CPUMASK_ELEMENTS (not sure about ASSYM() macro handling the _ prefix)
and cpumask_t typedef (forward decl of struct cpumask would be better in prototypes).

kernel - Fix atomic op comparison

* The sequence was testing a signed integer and then testing the same
  variable using atomic_fetchadd_int(&var, 0).  Unfortunately, the
  atomic-op returns an unsigned value so the result is that when the
  buffer count was exhausted, the program would hard-loop without
  calling tsleep.

* Fixed by casting the atomic op.

* Should fix the hardlock issue once and for all.

kernel - Refactor Xinvltlb a little, turn off the idle-thread invltlb opt

* Turn off the idle-thread invltlb optimization.  This feature can be
  turned on with a sysctl (default-off) machdep.optimized_invltlb.  It
  will be turned on by default when we've life-tested that it works
  properly.

* Remove excess critical sections and interrupt disablements.  All entries
  into smp_invlpg() now occur with interrupts already disabled and the
  thread already in a critical section.  This also defers critical-section
  1->0 transition handling away from smp_invlpg() and into its caller.

* Refactor the Xinvltlb APIs a bit.  Have Xinvltlb enter the critical
  section (it didn't before).  Remove the critical section from
  smp_inval_intr().  The critical section is now handled by the assembly,
  and by any other callers.

* Add additional tsc-based loop/counter debugging to try to catch problems.

* Move inner-loop handling of smp_invltlb_mask to act on invltlbs a little
  faster.

* Disable interrupts a little later inside pmap_inval_smp() and
  pmap_inval_smp_cmpset().

hammer - remove commented out code, move a biodone()

* Remove commented-out code which is no longer applicable.

* Move the biodone() call in hammer_io_direct_write_complete() to after
  the token-release, reducing stacking of tokens in biodone().

hammer - Try to fix improper DATA CRC error

* Under heavy I/O loads HAMMER has an optimization (similar to UFS) where
  the logical buffer is used to issue a write to the underlying device,
  rather than copying the logical buffer to a device buffer.  This
  optmization is earmarked by a hammer2_record.

* If the logical buffer is discarded just after it is written, and then
  re-read, hammer may go through a path which calls
  hammer_ip_resolve_data().  This code failed to check whether the record
  was still in-progress, and in-fact the write to the device may not have
  even been initiated yet, and there could also have been a device buffer
  alias in the buffer cache for the device for the offset.

  This caused the followup read to access the wrong data, causing HAMMER
  to report a DATA CRC error.  The actual media receives the correct data
  eventually and a umount/remount would show an uncorrupted file.

* Try to fix the problem by calling hammer_io_direct_wait() on the record
  in this path to wait for the operation to complete (and also to
  invalidate the related device buffer) before trying to re-read the block
  from the media.

kernel - Enhance indefinite wait buffer error message

* Enhance the error message re: indefinite wait buffer notifications.

kernel - Fix TDF_EXITING bug, instrument potential live loops

* Fix a TDF_EXITING bug.  lwkt_switch_return() is called to fixup
  the 'previous' thread, meaning turning off TDF_RUNNING and handling
  TDF_EXITING.

  However, if TDF_EXITING is not set, the old thread can be used or
  acted upon / exited on by some other cpu the instant we clear
  TDF_RUNNING.  In this situation it is possible that the other cpu
  will set TDF_EXITING in the small window of opportunity just before
  we check ourselves, leading to serious thread management corruption.

* The new pmap_inval*() code runs on Xinvltlb instead of as a IPIQ
  and can easily create significant latency between the two tests,
  whereas the old code ran as an IPIQ and could not due to the critical
  section.

kernel - Add vfs.repurpose_enable, adjust B_HASBOGUS

* Add vfs.repurpose_enable, default disabled.  If this feature is turned on
  the system will try to repurpose the VM pages underlying a buffer on
  re-use instead of allowing the VM pages to cycle into the VM page cache.
  Designed for high I/O-load environments.

* Use the B_HASBOGUS flag to determine if a pmap_qenter() is required,
  and devolve the case to a single call to pmap_qenter() instead of one
  for each bogus page.

Add a realquickkernel target, analogous to realquickworld.

It skips the recently added depend step, so it behaves like
quickkernel did before 521f740e8971df6fdb1b63933cb534746e86bfae.

Fix VKERNEL64 build.

kernel: Fix compilation

bsd-family-tree: Sync with FreeBSD.

drm/i915/gem: Reduce differences with Linux 4.4

drm: Sync a few headers with Linux 4.4

dmesg.8: Improve markup a bit and fix a typo (dumnr -> dumpnr).

kernel - Fix excessive ipiq recursion (4)

* Possibly the smoking gun.  There was a case where the lwkt_switch()
  code could wind up looping excessively calling lwkt_getalltokens()
  if td_contended went negative, and td_contended on interrupt threads
  could in-fact go negative.

  This stopped IPIs in their tracks.

* Fix by making td_contended unsigned, causing the comparions to work
  in all situations.  And add a missing assignment to 0 for the
  preempted thread case.

kernel - Fix excessive ipiq recursion (3)

* Third try.  I'm not quite sure why we are still getting hard locks.  These
  changes (so far) appear to fix the problem, but I don't know why.  It
  is quite possible that the problem is still not fixed.

* Setting target->gd_npoll will prevent *all* other cpus from sending an
  IPI to that target.  This should have been ok because we were in a
  critical section and about to send the IPI to the target ourselves, after
  setting gd_npoll.  The critical section does not prevent Xinvltlb, Xsniff,
  Xspuriousint, or Xcpustop from running, but of these only Xinvltlb does
  anything significant and it should theoretically run at a higher level
  on all cpus than Xipiq (and thus complete without causing a deadlock of
  any sort).

  So in short, it should have been ok to allow something like an Xinvltlb
  to interrupt the cpu inbetween setting target->gd_npoll and actually
  sending the Xipiq to the target.  But apparently it is not ok.

* Only clear mycpu->gd_npoll when we either (1) EOI and take the IPIQ
  interrupt or (2) If the IPIQ is made pending via reqflags, when we clear
  the flag.  Previously we were clearing gd_npoll in the IPI processing
  loop itself, potentially racing new incoming interrupts before they get
  EOId by our cpu.  This also should have been just fine, because interrupts
  are enabled in the processing loop so nothing should have been able to
  back-up in the LAPIC.

  I can conjecture that possibly there was a race when we cleared gd_npoll
  multiple times, potentially clearing it the second (or later) times,
  allowing multiple incoming IPIs to be queued from multiple cpu sources but
  then cli'ing and entering a e.g. Xinvltlb processing loop before our cpu
  could acknowledge any of them.  And then, possibly, trying to issue an IPI
  with the system in this state.

  I don't really see how this can cause a hard lock because I did not observe
  any loop/counter error messages on the console which should have been
  triggered if other cpus got stuck trying to issue IPIs.  But LAPIC IPI
  interactions are not well documented so... perhaps they were being issued
  but blocked our local LAPIC from accepting a Xinvltlb due to having one
  extra unacknowledged Xipiq pending?  But then, our Xinvltlb processing loop
  *does* enable interrupts for the duration, so it should have drained if
  this were so.

  In anycase, we no longer gratuitously clear gd_npoll in the processing
  loop.  We only clear it when we know there isn't one in-flight heading to
  our cpu and none queued on our cpu.  What will happen now is that a second
  IPI can be sent to us once we've EOI'd the first one, and wind up in
  reqflags, but will not be acted upon until our current processing loop
  returns.

  I will note that the gratuitous clearing we did before *could* have allowed
  substantially all other cpus to try to Xipiq us at nearly the same time,
  so perhaps the deadlock was related to that type of situation.

* When queueing an ipiq command from mycpu to a target, interrupts were
  enabled between our entry into the ipiq fifo, the setting of our cpu bit
  in the target gd_ipimask, the setting of target->gd_npoll, and our
  issuing of the actual IPI to the target.  We now disable interrupts across
  these four steps.

  It should have been ok for interrupts to have been left enabled across
  these four steps.  It might still be, but I am not taking any chances now.

build.7: Mention that KERNCONF can have more than one config.

Run make depend in quickkernel, too.

It is much cleaner to do that, just like it is run in quickworld, too.

At the price of a small increase in build time, quickkernel will now
continue working when a new kernel header is added, which broke it
before this commit because the header would not be copied to the right
place in /usr/obj.

drm - Stabilize broadwell and improve skylake

* The issue was primarily the bitops on longs were all wrong.  '1 << N'
  returns an integer (even if N is a long), so those had to be 1L or 1LU.
  There were also some missing parenthesis in the bit test code.

* Throw in one fix from Linux, but I think its basically a NOP when DMAPs
  are used (and we use DMAPs).

* Add some code to catch a particular failure condition by locking up X
  in a while/tsleep loop instead of crashing outright, allowing a remote
  login to kgdb the live system.

kernel - repurpose buffer cache entries under heavy I/O loads

* At buffer-cache I/O loads > 200 MBytes/sec (newbuf instantiations, not
  cached buffer use), the buffer cache will now attempt to repurpose the
  VM pages in the buffer it is recycling instead of returning the pages
  to the VM system.

* sysctl vfs.repurposedspace may be used to adjust the I/O load limit.

* The repurposing code attempts to free the VM page then reassign it to
  the logical offset and vnode of the new buffer.  If this succeeds, the
  new buffer can be returned to the caller without having to run any
  SMP tlb operations.  If it fails, the pages will be either freed or
  returned to the VM system and the buffer cache will act as before.

* The I/O load limit has a secondary beneficial effect which is to reduce
  the allocation load on the VM system to something the pageout daemon can
  handle while still allowing new pages up to the I/O load limit to transfer
  to VM backing store.  Thus, this mechanism ONLY effects systems with I/O
  load limits above 200 MBytes/sec (or whatever programmed value you decide
  on).

* Pages already in the VM page cache do not count towards the I/O load limit
  when reconstituting a buffer.

kernel - Refactor buffer cache code in preparation for vm_page repurposing

* Keep buffer_map but no longer use vm_map_findspace/vm_map_delete to manage
  buffer sizes.  Instead, reserve MAXBSIZE of unallocated KVM for each buffer.

* Refactor the buffer cache management code.  bufspace exhaustion now has
  hysteresis, bufcount works just about the same.

* Start work on the repurposing code (currently disabled).

hammer2 - Fix deadlocks, bad assertion, improve flushing.

* Fix a deadlock in checkdirempty().  We must release the lock on oparent
  before following a hardlink.  If after re-locking chain->parent != oparent,
  return EAGAIN to the caller.

* When doing a full filesystem flush, pre-flush the vnodes with a normal
  transaction to try to soak-up all the compression time and avoid stalling
  user process writes for too long once we get inside the formal flush.

* Fix a flush bug.  Flushing a deleted chain is allowed if it is an inode.

nvme - Fix BUF_KERNPROC() SMP race

* BUF_KERNPROC() must be issued before we submit the request.  The subq
  lock is not sufficient to interlock request completion (which only needs
  the comq lock).

* Only occurs under extreme loads, probably due to an IPI or Xinvltlb
  causing enough of a pause that the completion can run.  NVMe is so fast,
  probably no other controller would hit this particular race condition.

* Also fix a bio queueing race which can leave a bio hanging.  If no
  requests are available (which can only happen under very heavy I/O
  loads), the signaling to the admin thread on the next I/O completion
  can race the queueing of the bio.  Fix the race by making sure the
  admin thread is signalled *after* queueing the bio.

drm/i915: Mark a DragonFly-specific change as such

drm/i915: Re-apply lost intel_dp.c diff.

Bring back intel_dp.c part of
9c52345db761baa0a08634b3e93a233804b7a91b
  Also reduce spam on laptops with eDP panels on i915 load.
  Great opportunity to use just implemented DRM_ERROR_RATELIMITED()
  macro that uses krateprintf().

Issue is still there.

<sys/param.h>: Fix comments.

drm/i915: Update to Linux 4.4

* Broxton and Skylake support improvements

* Cherryview specific fixes

* Atomic modesetting conversion progress

* Improved validation of video modes. Some low-power chips can't
  drive all DP screens and this is now detected by the driver.

* PSR and FBC improvements and bug fixes

* Workarounds for some specific HDMI monitors needing more time than
  allowed by the spec to handle hot-plug events

* As usual, various fixes for little issues here and there

systat - enhance interrupt display (2)

* Also collapse 'dev auxN', e.g. 'igb0 rxtx0', 'igb0 rxtx1', etc is
  collapsed to 'igb0 rxtx*'.

docs - Update tuning.7

* Revamp the swap space notes for modern times.

systat - enhance interrupt display

* There are often too many interrupts to list, collapse all
  interrupts with the same name (e.g. usually multi-cpu interrupts)
  into a single line and aggregate the results.

Updates to show "4.7".

kernel - Fix excessive ipiq recursion (2)

* Second try at this fix.  Use different hysteresis levels when recursively
  processing incoming IPIs during a send, and in such cases only process
  incoming IPIs on queues which are trying to drain.

test - burst vmpageinfo pages

* burst vm_page structures in vmpageinfo to improve the scan rate.

linux/scatterlist.h: Add __sg_page_iter_next()

Obtained-from: Matt Macy <mmacy@nextbsd.org>

drm/linux: Add bitmap_weight()

Obtained-from: FreeBSD

drm/linux: Add a few ida definitions

Obtained-from: FreeBSD

drm/linux: Add ktime_to_us() and ktime_us_delta()

Add the sigwaitinfo.2 manual page from FreeBSD.

Also, bring in a number of fixes/improvements from FreeBSD in
other manual pages.

Submitted-by: zrj
Taken-from:   FreeBSD

kernel - Fix excessive ipiq recursion

* Fix a situation where excessive IPIQ recursion can occur.  The problem
  was revealed by the previous commit when the passive signalling mechanism
  was changed.

* Passive IPI sends now signal at 1/4 full.

* Active IPI sends wait for the FIFO to be < 1/2 full only when the nesting
  level is 0, otherwise they allow it to become almost completely full.
  This effectively gives IPI callbacks a buffer of roughly 1/2 the FIFO in
  which they can issue IPI sends without triggering the wait-process loop
  (which is the cause of the nesting).

  IPI callbacks do not usually send more than one or two IPI sends to any
  given cpu target which should theoretically guarantee that excessive
  stacking will not occur.

Reported-by: marino

kernel - Fix Xinvltlb issue, fix ipiq issue, add Xsniff

* The Xinvltlb IPI interrupt enables interrupts in smp_inval_intr(), which
  allows potentially pending interrupts and other things to happen.  We
  must use doreti instead of doreti_iret.

* Fix a reentrancy issue with lwkt_ipiq.  Reentrancy can occur when the ipi
  callback itself needs to issue an IPI, but the target cpu FIFO is full.
  When this happens, the cpu mask may not be correct so force a scan of all
  cpus in this situation.

* Add an infinite loop detection test to lwkt_process_ipiq() and jigger
  another IPI if it persists more than 10 seconds, hopefully recovering the
  system if as-yet unknown IPI issues persist.

* Add the Xsniff IPI and augment systat -pv to use it.  This sniffs the %rip
  and %rpc on all cpus, allowing us to see where where the kernel spends its
  time.

hammer2: Add required check to hammer2_vop_nlink()

* Add required mount compatibility check to hammer2_vop_nlink().

drm/linux: Add div_s64()

ifnet.9: Fix if_start() prototype in manpage.

Pointed-out-by: bycn82

sys: Various include guard fixes.

Remove pcibus.h header.

It is a subset of pci_cfgreg.h and both headers were included together.

Prune _NO_NAMESPACE_POLLUTION cases.

param.h is not needed in sys/socket.h and removing it simplifies
handling between MD and AD headers.

atomic.9: Align cpumask.

kernel - Fix realtime inconsistency

* The original hardclock() code assumed that an IPI (which can't get lost)
  would distribute the tick across all cpus, but that no longer happens.

  Code that incremented gd->gd_time_second and maintained the compensation
  base gd->gd_cpuclock_base for relative calculations via cpu_systimer()
  could slowly lose seconds.  Once enough seconds accumulated,
  gd_cpuclock_base would overflow and one or more cpu's would wind up with
  a wildly incorrect (~40 seconds off) real time.

* Fix this by having CPU N just copy the compensation base from CPU 0.  That
  is, the base might be up to one tick off, but that is well within the
  overflow range (which is ~40 seconds) and the time code will deal with it
  properly.  We use the same FIFO trick that we use for basetime[] to avoid
  catching CPU 0 in the act of updating the timebase.

* Add missing lfence()s.  These are required because if we catch the
  basetime_index just after it changed, a pre-fetch of older array
  content will be very wrong.

libc/collate.c: Revert previous, use F11 fix for ISO 8859-5

There were some edge failures with the previous fix as discussed between
Illumos (Tirkkonen/D'Amore) and FreeBSD (bapt).  They were considered
showstoppers for F11 release; this change follows the current solution
for FreeBSD.

Sync zoneinfo database with tzdata2016f from ftp://ftp.iana.org/tz/releases

* The Egyptian government changed its mind on short notice, and
    Africa/Cairo did not introduce DST starting 2016-07-07 after all.
    (Thanks to Mina Samuel.)

* Asia/Novosibirsk switches from +06 to +07 on 2016-07-24 at 02:00.
    (Thanks to Stepan Golosunov.)

* Asia/Novokuznetsk and Asia/Novosibirsk now use numeric time zone
    abbreviations instead of invented ones.

* Europe/Minsk's 1992-03-29 spring-forward transition was at 02:00 not 00:00.
    (Thanks to Stepan Golosunov.)

kernel - Improve physio performance (2)

* Increase the cap on pbuf_mem buffers from 256 to 512.  256
  wasn't enough to max-out three NVMe devices.

* Add 25% hysteresis to the pbuf_{mem,kva,raw}_count counters
  to reduce unnecessary tsleep()s and wakeup()s (and thus
  unnecessary IPIs) when the pbuf pool is exhausted.

  Add a tiny bit of hysteresis for the localized *pfreecnt
  as subsystems tend to use smaller values (e.g. pageout
  code).

* In physio tests throughput with 3 x NVMe + 4 x SATA SSDs
  increases to 6.5 GBytes/sec and max IOPS @ 4K increases
  to 1.05M IOPS (yes, that's million).   (random read
  from urandom-filled partition using 32KB and 4KB blocks,
  with high user process concurrency).

sys/kern: Mention pid 0 in usched_set(2) BUGS section

usched_set(2) only works for the current thread,
so it doesn't really matter if a caller specifies 0 or getpid().
Because of this, one would basically just pass 0 for pid.

Passing neither 0 nor current pid just results in EINVAL.
After this sanity check, uap->pid is never used.

> if (uap->pid != 0 && uap->pid != curthread->td_proc->p_pid)
> return (EINVAL);

drm/linux: Implement writex() functions

kernel - Improve physio performance

* See http://apollo.backplane.com/DFlyMisc/nvme_sys03.txt

* Hash the pbuf system.  This chops down spin-lock collisions
  at high transaction rates (>150K IOPS) by 1000x.

* Implement a pbuf with pre-allocated kernel memory that we
  copy into, avoiding page table manipulations and thus
  avoiding system-wide invltlb/invlpg IPIs.

* This increases NVMe IOPS tests with three cards from
  150K-200K IOPS to 950K IOPS using physio (random read,
  4K blocks, from urandom-filled partition, with many
  process threads, from 3 NVMe cards in parallel).

* Further adjustments to the vkernel build.

kernel - Refactor Xinvltlb (3)

* Rollup invalidation operations for numerous kernel-related pmap, reducing
  the number of IPIs needed (particularly for buffer cache operations).

* Implement semi-synchronous command execution, where target cpus do not
  need to wait for the originating cpu to execute a command.  This is used
  for the above rollups when the related kernel memory is known to be accessed
  concurrently with the pmap operations.

* Support invalidation of VA ranges.

* Support reduction of target cpu set for semi-synchronous commands, including
  invltlb's, by removing idle cpus from the set when possible.

Fix vkernel build after pmap changes.

kernel - Refactor Xinvltlb (2)

* Backout the optimization where we avoided invalidating the tlb on
  pte creation when the prior contents of the pte was 0.

  The time has not yet come for this, there are still a few situations where
  we appear to clear kernel pte's out without invalidating, which means
  that we must invalidate when we enter new pte's into a pmap.

Reported-by: marino

sbin/usched: Add cpumask limitation to usched(8) BUGS section

sys/kern: Add USCHED_GET_CPUMASK for usched_set(2)

Add a new usched_set(2) command USCHED_GET_CPUMASK which simply
copies the cpumask of lwp to a pointer specified by userspace.

It's same as USCHED_GET_CPU except that USCHED_GET_CPU copies
the cpu id of lwp to userspace.

Many of the other kernels including Linux and FreeBSD have this
functionality via kernel specific syscalls, and not having it makes
some userspace programs difficult to port to DragonFly or support
the same feature sets that are available on other platforms.

sys/cpu/x86_64: Expose CPUMASK macros to userspace without _KERNEL_STRUCTURES

Userspace programs other than /sbin/usched may use cpu affinity,
as the syscall was added for userspace programs to control it,
so it should not require _KERNEL_STRUCTURES.

Also note that cpumask_t which is a structure used by CPUMASK
macros doesn't require _KERNEL_STRUCTURES.

Confirmed the change doesn't break buildworld and buildkernel/LINT64.

(I actually had compile-time issues with fio while trying to add
cpu affinity support, and ended up copy-pasting CPUMASK macros
to a DragonFly specific header in fio source without defining
_KERNEL_STRUCTURES)

Update the pciconf(8) database.

July 13, 2016 snapshot from http://pciids.sourceforge.net/

kernel - Refactor Xinvltlb and the pmap page & global tlb invalidation code

* Augment Xinvltlb to handle both TLB invalidation and per-page invalidation

* Remove the old lwkt_ipi-based per-page invalidation code.

* Include Xinvltlb interrupts in the V_IPI statistics counter
  (so they show up in systat -pv 1).

* Add loop counters to detect and log possible endless loops.

* (Fix single_apic_ipi_passive() but note that this function is currently
   not used.  Interrupts must be hard-disabled when checking icr_lo).

* NEW INVALIDATION MECHANISM

  The new invalidation mechanism is primarily enclosed in mp_machdep.c and
  pmap_inval.c.  Supply new all-in-one rollup functions which include the
  *ptep contents adjustment, instead of prior piecemeal functions.

  The new mechanism uses Xinvltlb for both full-tlb and per-page
  invalidations.  This interrupt ignores critical sections (that is,
  will operate even if kernel code is in a critical section), which
  significantly improves the latency and stability of our pmap pte
  invalidation support functions.

  For example, prior to these changes the invalidation code uses the
  lwkt_ipiq paths which are subject to critical sections and could result
  in long stalls across substantially ALL cpus when one cpu was in a long
  cpu-bound critical section.

* NEW SMP_INVLTLB() OPTIMIZATION

  smp_invltlb() always used Xinvltlb, and it still does.  However the
  code now avoids IPIing idle cpus, instead flagging them to issue the
  cpu_invltlb() call when they wake-up.

  To make this work the idle code must temporarily enter a critical section
  so 'normal' interrupts do not run until it has a chance to check and act
  on the flag.  This will slightly increase interrupt latency on an idle
  cpu.

  This change significantly improves smp_invltlb() overhead by avoiding
  having to pull idle cpus out of their high-latency/low-power state.  Thus
  it also avoids the high latency on those cpus messing up.

* Remove unnecessary calls to smp_invltlb().  It is not necessary to call
  this function when a *ptep is transitioning from 0 to non-zero.  This
  significantly cuts down on smp_invltlb() traffic under load.

* Remove a bunch of unused code in these paths.

* Add machdep.report_invltlb_src and machdep.report_invlpg_src, down
  counters which do one stack backtrace when they hit 0.

TIMING TESTS

  No appreciable differences with the new code other than feeling smoother.

    mount_tmpfs dummy /usr/obj

    On monster (4-socket, 48-core):
time make -j 50 buildworld
BEFORE: 7849.697u 4693.979s 16:23.07 1275.9%
AFTER:  7682.598u 4467.224s 15:47.87 1281.8%

time make -j 50 nativekernel NO_MODULES=TRUE
BEFORE: 927.608u 254.626s 1:36.01 1231.3%
AFTER:  531.124u 204.456s 1:25.99 855.4%

    On 2 x E5-2620 (2-socket, 32-core):
time make -j 50 buildworld
BEFORE: 5750.042u 2291.083s 10:35.62 1265.0%
AFTER:  5694.573u 2280.078s 10:34.96 1255.9%

time make -j 50 nativekernel NO_MODULES=TRUE
BEFORE: 431.338u  84.458s 0:54.71 942.7%
AFTER:  414.962u  92.312s 0:54.75 926.5%
(time mostly spend in mkdep line and on final link)

Memory thread tests, 64 threads each allocating memory.

BEFORE: 3.1M faults/sec
AFTER:  3.1M faults/sec.

kernel - Remove unnecessary cpu_enable_intr()

* Remove an unnecessary cpu_enable_intr() being called just prior to
  a write_rflags().

kernel - Enhance CPUMASK and atomic ops

* Add atomic_testandset_long()
  Add atomic_testandclear_long()

* Add atomic_cmpxchg_long_test().  This is for debugging only, it uses the
  'z' flag instead of comparing old-vs-result.  But they should have the
  same effect.

* Add macros for atomic_store_rel_cpumask() and atomic_load_acq_cpumask().

* Add ATOMIC_CPUMASK_TESTANDSET()
  Add ATOMIC_CPUMASK_TESTANDCLR()
  Add ATOMIC_CPUMASK_COPY()

drm/linux: Add ioremap_wt()

drm/linux: Rework ioremap functions

No need to have pmap_mapdev_xxx() calls into the leaf functions,
put as much code as possible into __ioremap_common()

sbin/newfs_hammer: Don't exit if -f when a blkdev doesn't support TRIM

With force option, exit(1) only when ioctl(IOCTLTRIM) failed.

kernel - Rename 'cpu' global

* Rename the 'cpu' global to 'cpu_type' to avoid overloading the variable.
  Many procedures iterate cpus using a local 'cpu' variable.

* Fix once instance where a procedure iterated using the global instead of
  a local.

vga - Check for UEFI framebuffer in vga_configure() and vga_probe().

* If we have a UEFI framebuffer, we definitely won't be able to use a VGA
  device at the same time.

* TODO: Another case where we probably should disable the vga(4) driver, is
        when the "VGA not present" bit is set in the ACPI FADT BootFlags
        value.

sbin/newfs_hammer: Refactor TRIM support

sbin/newfs_hammer: Don't assume blkdev is /dev/da...

newfs_hammer has "/dev/da..." hardcoded in its TRIM support,
as TRIM sysctls exist only for physical disks.

newfs_hammer should detect non physical block devices such as
device mapper or loopback devices, before it calls sysctl(3),
so as not to print an error message like below.

 # newfs_hammer -E -L TEST /dev/mapper/linear1
 Volume 0 DEVICE /dev/mapper/linear1 size 465.66TB
 DEVICE /dev/mapper/linear1 (kern.cam.da.pper/linear1.trim_enabled) does not support the TRIM command
                                         ^^^^^^^^^^^^
 usage: newfs_hammer -L label [-Ef] [-b bootsize] [-m savesize] [-u undosize]
                     [-V version] special ...

<signal.h>: Bring back SI_QUEUE.

Some of dports assume SI_QUEUE is available (specially in "make test").
Even if in signal handlers SI_QUEUE would not be active add it back to
reduce the amount of patching in dports test sources.

kernel - Distribute queues in rw-sep map.

* Instead of forcing all cpus to share the same submission queue in
  the ncpus > nsubqs case, distribute available submission queues
  to the cpus to try to reduce conflicts.

* Will also distribute available completion queues to the submission
  queues.

nvme - Fix comq mappings when too many cpus.

* Fix the rw-sep, minimal, and basic comq mappings.  These mappings occur
  when there are too many cpus to accomodate available submission and
  completion queues.

* Fixes bug where a bad completion queue was being specified in the creation
  of a submission queue.

vga - Remove unused vga_sub_configure variable.

sigaction.2: Comment out reference to sigset().

kqueue.2: Fix a typo in a function name (sigpromask -> sigprocmask).

wlan - send RTM_IEEE80211_SCAN event when scan was cancelled.

wpa_supplicant(8) expects to see 'scan complete' event after every
scan command; in case, when event is not sent it will hang for
indefinite time.

Taken-From: FreeBSD (SVN r300383)

wlan - restore interface state check for IEEE80211_IOC_SCAN_REQ ioctl.

Do not try to start a scan when interface is not running.

How-to-reproduce:
1) ifconfig wlan0 create wlandev urtwn0
2) wlandebug -i wlan0 state
3) ifconfig wlan0 scan

Taken-From: FreeBSD (SVN r300237)

if_iwm - When stopping TX DMA, wait for all channels at once.

* Makes the TX DMA stopping more similar to Linux code, and potentially
  a bit faster. Also, output an error message when TX DMA idling fails.

Taken-From: Linux iwlwifi

iwm: Send PHY DB commands as async commands.

Taken-From: OpenBSD

if_iwm - Set different pm_timeout for action frames.

When building a Tx Command for management frames, we are lacking
a check for action frames, for which we should set a different
pm_timeout.  This cause the fw to stay awake for 100TU after each
such frame is transmitted, resulting an excessive power consumption.

Taken-From: Linux iwlwifi (git b084a35663c3f1f7)