kernel - rewrite the LWKT scheduler's priority mechanism
[dragonfly.git] / sys / kern / lwkt_thread.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2010 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/queue.h>
48 #include <sys/sysctl.h>
49 #include <sys/kthread.h>
50 #include <machine/cpu.h>
51 #include <sys/lock.h>
52 #include <sys/caps.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",
79          sizeof(int) + sizeof(struct thread *));
80 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, pre, 1, "#cpu[%d].td = %p",
81          sizeof(int) + sizeof(struct thread *));
82 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, newtd, 2, "#threads[%p].name = %s",
83          sizeof (struct thread *) + sizeof(char *));
84 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, deadtd, 3, "#threads[%p].name = <dead>", sizeof (struct thread *));
85
86 static MALLOC_DEFINE(M_THREAD, "thread", "lwkt threads");
87
88 #ifdef  INVARIANTS
89 static int panic_on_cscount = 0;
90 #endif
91 static __int64_t switch_count = 0;
92 static __int64_t preempt_hit = 0;
93 static __int64_t preempt_miss = 0;
94 static __int64_t preempt_weird = 0;
95 static __int64_t token_contention_count __debugvar = 0;
96 static int lwkt_use_spin_port;
97 static struct objcache *thread_cache;
98
99 #ifdef SMP
100 static void lwkt_schedule_remote(void *arg, int arg2, struct intrframe *frame);
101 #endif
102 static void lwkt_fairq_accumulate(globaldata_t gd, thread_t td);
103
104 extern void cpu_heavy_restore(void);
105 extern void cpu_lwkt_restore(void);
106 extern void cpu_kthread_restore(void);
107 extern void cpu_idle_restore(void);
108
109 #ifdef __x86_64__
110
111 static int
112 jg_tos_ok(struct thread *td)
113 {
114         void *tos;
115         int tos_ok;
116
117         if (td == NULL) {
118                 return 1;
119         }
120         KKASSERT(td->td_sp != NULL);
121         tos = ((void **)td->td_sp)[0];
122         tos_ok = 0;
123         if ((tos == cpu_heavy_restore) || (tos == cpu_lwkt_restore) ||
124             (tos == cpu_kthread_restore) || (tos == cpu_idle_restore)) {
125                 tos_ok = 1;
126         }
127         return tos_ok;
128 }
129
130 #endif
131
132 /*
133  * We can make all thread ports use the spin backend instead of the thread
134  * backend.  This should only be set to debug the spin backend.
135  */
136 TUNABLE_INT("lwkt.use_spin_port", &lwkt_use_spin_port);
137
138 #ifdef  INVARIANTS
139 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, panic_on_cscount, CTLFLAG_RW, &panic_on_cscount, 0, "");
140 #endif
141 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, switch_count, CTLFLAG_RW, &switch_count, 0, "");
142 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_hit, CTLFLAG_RW, &preempt_hit, 0, 
143             "Successful preemption events");
144 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_miss, CTLFLAG_RW, &preempt_miss, 0, 
145             "Failed preemption events");
146 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_weird, CTLFLAG_RW, &preempt_weird, 0, "");
147 #ifdef  INVARIANTS
148 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, token_contention_count, CTLFLAG_RW,
149         &token_contention_count, 0, "spinning due to token contention");
150 #endif
151 static int fairq_enable = 1;
152 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, fairq_enable, CTLFLAG_RW, &fairq_enable, 0, "");
153
154 /*
155  * These helper procedures handle the runq, they can only be called from
156  * within a critical section.
157  *
158  * WARNING!  Prior to SMP being brought up it is possible to enqueue and
159  * dequeue threads belonging to other cpus, so be sure to use td->td_gd
160  * instead of 'mycpu' when referencing the globaldata structure.   Once
161  * SMP live enqueuing and dequeueing only occurs on the current cpu.
162  */
163 static __inline
164 void
165 _lwkt_dequeue(thread_t td)
166 {
167     if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
168         struct globaldata *gd = td->td_gd;
169
170         td->td_flags &= ~TDF_RUNQ;
171         TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
172         gd->gd_fairq_total_pri -= td->td_pri;
173         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == NULL)
174                 atomic_clear_int_nonlocked(&gd->gd_reqflags, RQF_RUNNING);
175     }
176 }
177
178 /*
179  * Priority enqueue.
180  *
181  * NOTE: There are a limited number of lwkt threads runnable since user
182  *       processes only schedule one at a time per cpu.
183  */
184 static __inline
185 void
186 _lwkt_enqueue(thread_t td)
187 {
188     thread_t xtd;
189
190     if ((td->td_flags & (TDF_RUNQ|TDF_MIGRATING|TDF_BLOCKQ)) == 0) {
191         struct globaldata *gd = td->td_gd;
192
193         td->td_flags |= TDF_RUNQ;
194         xtd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
195         if (xtd == NULL) {
196                 TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
197                 atomic_set_int_nonlocked(&gd->gd_reqflags, RQF_RUNNING);
198         } else {
199                 while (xtd && xtd->td_pri > td->td_pri)
200                         xtd = TAILQ_NEXT(xtd, td_threadq);
201                 if (xtd)
202                         TAILQ_INSERT_BEFORE(xtd, td, td_threadq);
203                 else
204                         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
205         }
206         gd->gd_fairq_total_pri += td->td_pri;
207     }
208 }
209
210 static __boolean_t
211 _lwkt_thread_ctor(void *obj, void *privdata, int ocflags)
212 {
213         struct thread *td = (struct thread *)obj;
214
215         td->td_kstack = NULL;
216         td->td_kstack_size = 0;
217         td->td_flags = TDF_ALLOCATED_THREAD;
218         return (1);
219 }
220
221 static void
222 _lwkt_thread_dtor(void *obj, void *privdata)
223 {
224         struct thread *td = (struct thread *)obj;
225
226         KASSERT(td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD,
227             ("_lwkt_thread_dtor: not allocated from objcache"));
228         KASSERT((td->td_flags & TDF_ALLOCATED_STACK) && td->td_kstack &&
229                 td->td_kstack_size > 0,
230             ("_lwkt_thread_dtor: corrupted stack"));
231         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)td->td_kstack, td->td_kstack_size);
232 }
233
234 /*
235  * Initialize the lwkt s/system.
236  */
237 void
238 lwkt_init(void)
239 {
240     /* An objcache has 2 magazines per CPU so divide cache size by 2. */
241     thread_cache = objcache_create_mbacked(M_THREAD, sizeof(struct thread),
242                         NULL, CACHE_NTHREADS/2,
243                         _lwkt_thread_ctor, _lwkt_thread_dtor, NULL);
244 }
245
246 /*
247  * Schedule a thread to run.  As the current thread we can always safely
248  * schedule ourselves, and a shortcut procedure is provided for that
249  * function.
250  *
251  * (non-blocking, self contained on a per cpu basis)
252  */
253 void
254 lwkt_schedule_self(thread_t td)
255 {
256     crit_enter_quick(td);
257     KASSERT(td != &td->td_gd->gd_idlethread,
258             ("lwkt_schedule_self(): scheduling gd_idlethread is illegal!"));
259     KKASSERT(td->td_lwp == NULL || (td->td_lwp->lwp_flag & LWP_ONRUNQ) == 0);
260     _lwkt_enqueue(td);
261     crit_exit_quick(td);
262 }
263
264 /*
265  * Deschedule a thread.
266  *
267  * (non-blocking, self contained on a per cpu basis)
268  */
269 void
270 lwkt_deschedule_self(thread_t td)
271 {
272     crit_enter_quick(td);
273     _lwkt_dequeue(td);
274     crit_exit_quick(td);
275 }
276
277 /*
278  * LWKTs operate on a per-cpu basis
279  *
280  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
281  */
282 void
283 lwkt_gdinit(struct globaldata *gd)
284 {
285     TAILQ_INIT(&gd->gd_tdrunq);
286     TAILQ_INIT(&gd->gd_tdallq);
287 }
288
289 /*
290  * Create a new thread.  The thread must be associated with a process context
291  * or LWKT start address before it can be scheduled.  If the target cpu is
292  * -1 the thread will be created on the current cpu.
293  *
294  * If you intend to create a thread without a process context this function
295  * does everything except load the startup and switcher function.
296  */
297 thread_t
298 lwkt_alloc_thread(struct thread *td, int stksize, int cpu, int flags)
299 {
300     globaldata_t gd = mycpu;
301     void *stack;
302
303     /*
304      * If static thread storage is not supplied allocate a thread.  Reuse
305      * a cached free thread if possible.  gd_freetd is used to keep an exiting
306      * thread intact through the exit.
307      */
308     if (td == NULL) {
309         if ((td = gd->gd_freetd) != NULL)
310             gd->gd_freetd = NULL;
311         else
312             td = objcache_get(thread_cache, M_WAITOK);
313         KASSERT((td->td_flags &
314                  (TDF_ALLOCATED_THREAD|TDF_RUNNING)) == TDF_ALLOCATED_THREAD,
315                 ("lwkt_alloc_thread: corrupted td flags 0x%X", td->td_flags));
316         flags |= td->td_flags & (TDF_ALLOCATED_THREAD|TDF_ALLOCATED_STACK);
317     }
318
319     /*
320      * Try to reuse cached stack.
321      */
322     if ((stack = td->td_kstack) != NULL && td->td_kstack_size != stksize) {
323         if (flags & TDF_ALLOCATED_STACK) {
324             kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)stack, td->td_kstack_size);
325             stack = NULL;
326         }
327     }
328     if (stack == NULL) {
329         stack = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, stksize);
330         flags |= TDF_ALLOCATED_STACK;
331     }
332     if (cpu < 0)
333         lwkt_init_thread(td, stack, stksize, flags, gd);
334     else
335         lwkt_init_thread(td, stack, stksize, flags, globaldata_find(cpu));
336     return(td);
337 }
338
339 /*
340  * Initialize a preexisting thread structure.  This function is used by
341  * lwkt_alloc_thread() and also used to initialize the per-cpu idlethread.
342  *
343  * All threads start out in a critical section at a priority of
344  * TDPRI_KERN_DAEMON.  Higher level code will modify the priority as
345  * appropriate.  This function may send an IPI message when the 
346  * requested cpu is not the current cpu and consequently gd_tdallq may
347  * not be initialized synchronously from the point of view of the originating
348  * cpu.
349  *
350  * NOTE! we have to be careful in regards to creating threads for other cpus
351  * if SMP has not yet been activated.
352  */
353 #ifdef SMP
354
355 static void
356 lwkt_init_thread_remote(void *arg)
357 {
358     thread_t td = arg;
359
360     /*
361      * Protected by critical section held by IPI dispatch
362      */
363     TAILQ_INSERT_TAIL(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
364 }
365
366 #endif
367
368 void
369 lwkt_init_thread(thread_t td, void *stack, int stksize, int flags,
370                 struct globaldata *gd)
371 {
372     globaldata_t mygd = mycpu;
373
374     bzero(td, sizeof(struct thread));
375     td->td_kstack = stack;
376     td->td_kstack_size = stksize;
377     td->td_flags = flags;
378     td->td_gd = gd;
379     td->td_pri = TDPRI_KERN_DAEMON;
380     td->td_critcount = 1;
381     td->td_toks_stop = &td->td_toks_base;
382 #ifdef SMP
383     if ((flags & TDF_MPSAFE) == 0)
384         td->td_mpcount = 1;
385 #endif
386     if (lwkt_use_spin_port)
387         lwkt_initport_spin(&td->td_msgport);
388     else
389         lwkt_initport_thread(&td->td_msgport, td);
390     pmap_init_thread(td);
391 #ifdef SMP
392     /*
393      * Normally initializing a thread for a remote cpu requires sending an
394      * IPI.  However, the idlethread is setup before the other cpus are
395      * activated so we have to treat it as a special case.  XXX manipulation
396      * of gd_tdallq requires the BGL.
397      */
398     if (gd == mygd || td == &gd->gd_idlethread) {
399         crit_enter_gd(mygd);
400         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
401         crit_exit_gd(mygd);
402     } else {
403         lwkt_send_ipiq(gd, lwkt_init_thread_remote, td);
404     }
405 #else
406     crit_enter_gd(mygd);
407     TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
408     crit_exit_gd(mygd);
409 #endif
410
411     dsched_new_thread(td);
412 }
413
414 void
415 lwkt_set_comm(thread_t td, const char *ctl, ...)
416 {
417     __va_list va;
418
419     __va_start(va, ctl);
420     kvsnprintf(td->td_comm, sizeof(td->td_comm), ctl, va);
421     __va_end(va);
422     KTR_LOG(ctxsw_newtd, td, &td->td_comm[0]);
423 }
424
425 void
426 lwkt_hold(thread_t td)
427 {
428     ++td->td_refs;
429 }
430
431 void
432 lwkt_rele(thread_t td)
433 {
434     KKASSERT(td->td_refs > 0);
435     --td->td_refs;
436 }
437
438 void
439 lwkt_wait_free(thread_t td)
440 {
441     while (td->td_refs)
442         tsleep(td, 0, "tdreap", hz);
443 }
444
445 void
446 lwkt_free_thread(thread_t td)
447 {
448     KASSERT((td->td_flags & TDF_RUNNING) == 0,
449         ("lwkt_free_thread: did not exit! %p", td));
450
451     if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD) {
452         objcache_put(thread_cache, td);
453     } else if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_STACK) {
454         /* client-allocated struct with internally allocated stack */
455         KASSERT(td->td_kstack && td->td_kstack_size > 0,
456             ("lwkt_free_thread: corrupted stack"));
457         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)td->td_kstack, td->td_kstack_size);
458         td->td_kstack = NULL;
459         td->td_kstack_size = 0;
460     }
461     KTR_LOG(ctxsw_deadtd, td);
462 }
463
464
465 /*
466  * Switch to the next runnable lwkt.  If no LWKTs are runnable then 
467  * switch to the idlethread.  Switching must occur within a critical
468  * section to avoid races with the scheduling queue.
469  *
470  * We always have full control over our cpu's run queue.  Other cpus
471  * that wish to manipulate our queue must use the cpu_*msg() calls to
472  * talk to our cpu, so a critical section is all that is needed and
473  * the result is very, very fast thread switching.
474  *
475  * The LWKT scheduler uses a fixed priority model and round-robins at
476  * each priority level.  User process scheduling is a totally
477  * different beast and LWKT priorities should not be confused with
478  * user process priorities.
479  *
480  * The MP lock may be out of sync with the thread's td_mpcount.  lwkt_switch()
481  * cleans it up.  Note that the td_switch() function cannot do anything that
482  * requires the MP lock since the MP lock will have already been setup for
483  * the target thread (not the current thread).  It's nice to have a scheduler
484  * that does not need the MP lock to work because it allows us to do some
485  * really cool high-performance MP lock optimizations.
486  *
487  * PREEMPTION NOTE: Preemption occurs via lwkt_preempt().  lwkt_switch()
488  * is not called by the current thread in the preemption case, only when
489  * the preempting thread blocks (in order to return to the original thread).
490  */
491 void
492 lwkt_switch(void)
493 {
494     globaldata_t gd = mycpu;
495     thread_t td = gd->gd_curthread;
496     thread_t ntd;
497     thread_t xtd;
498     thread_t nlast;
499 #ifdef SMP
500     int nquserok;
501     int mpheld;
502 #endif
503     int didaccumulate;
504
505     /*
506      * Switching from within a 'fast' (non thread switched) interrupt or IPI
507      * is illegal.  However, we may have to do it anyway if we hit a fatal
508      * kernel trap or we have paniced.
509      *
510      * If this case occurs save and restore the interrupt nesting level.
511      */
512     if (gd->gd_intr_nesting_level) {
513         int savegdnest;
514         int savegdtrap;
515
516         if (gd->gd_trap_nesting_level == 0 && panicstr == NULL) {
517             panic("lwkt_switch: cannot switch from within "
518                   "a fast interrupt, yet, td %p\n", td);
519         } else {
520             savegdnest = gd->gd_intr_nesting_level;
521             savegdtrap = gd->gd_trap_nesting_level;
522             gd->gd_intr_nesting_level = 0;
523             gd->gd_trap_nesting_level = 0;
524             if ((td->td_flags & TDF_PANICWARN) == 0) {
525                 td->td_flags |= TDF_PANICWARN;
526                 kprintf("Warning: thread switch from interrupt or IPI, "
527                         "thread %p (%s)\n", td, td->td_comm);
528                 print_backtrace(-1);
529             }
530             lwkt_switch();
531             gd->gd_intr_nesting_level = savegdnest;
532             gd->gd_trap_nesting_level = savegdtrap;
533             return;
534         }
535     }
536
537     /*
538      * Passive release (used to transition from user to kernel mode
539      * when we block or switch rather then when we enter the kernel).
540      * This function is NOT called if we are switching into a preemption
541      * or returning from a preemption.  Typically this causes us to lose
542      * our current process designation (if we have one) and become a true
543      * LWKT thread, and may also hand the current process designation to
544      * another process and schedule thread.
545      */
546     if (td->td_release)
547             td->td_release(td);
548
549     crit_enter_gd(gd);
550     if (TD_TOKS_HELD(td))
551             lwkt_relalltokens(td);
552
553     /*
554      * We had better not be holding any spin locks, but don't get into an
555      * endless panic loop.
556      */
557     KASSERT(gd->gd_spinlock_rd == NULL || panicstr != NULL, 
558             ("lwkt_switch: still holding a shared spinlock %p!", 
559              gd->gd_spinlock_rd));
560     KASSERT(gd->gd_spinlocks_wr == 0 || panicstr != NULL, 
561             ("lwkt_switch: still holding %d exclusive spinlocks!",
562              gd->gd_spinlocks_wr));
563
564
565 #ifdef SMP
566     /*
567      * td_mpcount cannot be used to determine if we currently hold the
568      * MP lock because get_mplock() will increment it prior to attempting
569      * to get the lock, and switch out if it can't.  Our ownership of 
570      * the actual lock will remain stable while we are in a critical section
571      * (but, of course, another cpu may own or release the lock so the
572      * actual value of mp_lock is not stable).
573      */
574     mpheld = MP_LOCK_HELD();
575 #ifdef  INVARIANTS
576     if (td->td_cscount) {
577         kprintf("Diagnostic: attempt to switch while mastering cpusync: %p\n",
578                 td);
579         if (panic_on_cscount)
580             panic("switching while mastering cpusync");
581     }
582 #endif
583 #endif
584
585     /*
586      * If we had preempted another thread on this cpu, resume the preempted
587      * thread.  This occurs transparently, whether the preempted thread
588      * was scheduled or not (it may have been preempted after descheduling
589      * itself).
590      *
591      * We have to setup the MP lock for the original thread after backing
592      * out the adjustment that was made to curthread when the original
593      * was preempted.
594      */
595     if ((ntd = td->td_preempted) != NULL) {
596         KKASSERT(ntd->td_flags & TDF_PREEMPT_LOCK);
597 #ifdef SMP
598         if (ntd->td_mpcount && mpheld == 0) {
599             panic("MPLOCK NOT HELD ON RETURN: %p %p %d %d",
600                td, ntd, td->td_mpcount, ntd->td_mpcount);
601         }
602         if (ntd->td_mpcount) {
603             td->td_mpcount -= ntd->td_mpcount;
604             KKASSERT(td->td_mpcount >= 0);
605         }
606 #endif
607         ntd->td_flags |= TDF_PREEMPT_DONE;
608
609         /*
610          * The interrupt may have woken a thread up, we need to properly
611          * set the reschedule flag if the originally interrupted thread is
612          * at a lower priority.
613          */
614         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) &&
615             TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq)->td_pri > ntd->td_pri) {
616             need_lwkt_resched();
617         }
618         /* YYY release mp lock on switchback if original doesn't need it */
619         goto havethread_preempted;
620     }
621
622     /*
623      * Implement round-robin fairq with priority insertion.  The priority
624      * insertion is handled by _lwkt_enqueue()
625      *
626      * We have to adjust the MP lock for the target thread.  If we
627      * need the MP lock and cannot obtain it we try to locate a
628      * thread that does not need the MP lock.  If we cannot, we spin
629      * instead of HLT.
630      *
631      * A similar issue exists for the tokens held by the target thread.
632      * If we cannot obtain ownership of the tokens we cannot immediately
633      * schedule the thread.
634      */
635     for (;;) {
636         clear_lwkt_resched();
637         didaccumulate = 0;
638         ntd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
639
640         /*
641          * Hotpath if we can get all necessary resources.
642          *
643          * If nothing is runnable switch to the idle thread
644          */
645         if (ntd == NULL) {
646             ntd = &gd->gd_idlethread;
647             if (gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK)
648                     ntd->td_flags |= TDF_IDLE_NOHLT;
649             if (ntd->td_mpcount) {
650                 if (gd->gd_trap_nesting_level == 0 && panicstr == NULL)
651                     panic("Idle thread %p was holding the BGL!", ntd);
652                 if (mpheld == 0) {
653                     cpu_pause();
654                     continue;
655                 }
656             }
657             goto haveidle;
658         }
659
660         /*
661          * Hotpath schedule
662          */
663         if (ntd->td_fairq_accum >= 0 &&
664 #ifdef SMP
665             (ntd->td_mpcount == 0 || mpheld || cpu_try_mplock()) &&
666 #endif
667             (!TD_TOKS_HELD(ntd) || lwkt_getalltokens(ntd))
668         ) {
669 #ifdef SMP
670             clr_mplock_contention_mask(gd);
671 #endif
672             goto havethread;
673         }
674
675 #ifdef SMP
676         /* Reload mpheld (it become stale after mplock/token ops) */
677         mpheld = MP_LOCK_HELD();
678 #endif
679
680         /*
681          * Coldpath - unable to schedule ntd, continue looking for threads
682          * to schedule.  This is only allowed of the (presumably) kernel
683          * thread exhausted its fair share.  A kernel thread stuck on
684          * resources does not currently allow a user thread to get in
685          * front of it.
686          */
687 #ifdef SMP
688         nquserok = ((ntd->td_pri < TDPRI_KERN_LPSCHED) ||
689                     (ntd->td_fairq_accum < 0));
690 #endif
691         nlast = NULL;
692
693         for (;;) {
694             /*
695              * If the fair-share scheduler ran out ntd gets moved to the
696              * end and its accumulator will be bumped, if it didn't we
697              * maintain the same queue position.
698              *
699              * nlast keeps track of the last element prior to any moves.
700              */
701             if (ntd->td_fairq_accum < 0) {
702                 xtd = TAILQ_NEXT(ntd, td_threadq);
703                 lwkt_fairq_accumulate(gd, ntd);
704                 didaccumulate = 1;
705                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq, ntd, td_threadq);
706                 TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, ntd, td_threadq);
707                 if (nlast == NULL) {
708                     nlast = ntd;
709                     if (xtd == NULL)
710                         xtd = ntd;
711                 }
712                 ntd = xtd;
713             } else {
714                 ntd = TAILQ_NEXT(ntd, td_threadq);
715             }
716
717             /*
718              * If we exhausted the run list switch to the idle thread.
719              * Since one or more threads had resource acquisition issues
720              * we do not allow the idle thread to halt.
721              *
722              * NOTE: nlast can be NULL.
723              */
724             if (ntd == nlast) {
725                 cpu_pause();
726                 ntd = &gd->gd_idlethread;
727                 ntd->td_flags |= TDF_IDLE_NOHLT;
728                 set_mplock_contention_mask(gd);
729                 cpu_mplock_contested();
730                 if (ntd->td_mpcount) {
731                     mpheld = MP_LOCK_HELD();
732                     if (gd->gd_trap_nesting_level == 0 && panicstr == NULL)
733                         panic("Idle thread %p was holding the BGL!", ntd);
734                     if (mpheld == 0) {
735                         cpu_pause();
736                         break;          /* try again from the top, almost */
737                     }
738                 }
739
740                 /*
741                  * If fairq accumulations occured we do not schedule the
742                  * idle thread.  This will cause us to try again from
743                  * the (almost) top.
744                  */
745                 if (didaccumulate)
746                         break;
747                 goto haveidle;
748             }
749
750             /*
751              * Try to switch to this thread.
752              */
753             if ((ntd->td_pri >= TDPRI_KERN_LPSCHED || nquserok) &&
754                 ntd->td_fairq_accum >= 0 &&
755 #ifdef SMP
756                 (ntd->td_mpcount == 0 || mpheld || cpu_try_mplock()) &&
757 #endif
758                 (!TD_TOKS_HELD(ntd) || lwkt_getalltokens(ntd))
759             ) {
760 #ifdef SMP
761                     clr_mplock_contention_mask(gd);
762 #endif
763                     goto havethread;
764             }
765 #ifdef SMP
766             /* Reload mpheld (it become stale after mplock/token ops) */
767             mpheld = MP_LOCK_HELD();
768             if (ntd->td_pri >= TDPRI_KERN_LPSCHED && ntd->td_fairq_accum >= 0)
769                 nquserok = 0;
770 #endif
771         }
772     }
773
774     /*
775      * Do the actual switch.  WARNING: mpheld is stale here.
776      *
777      * We must always decrement td_fairq_accum on non-idle threads just
778      * in case a thread never gets a tick due to being in a continuous
779      * critical section.  The page-zeroing code does that.
780      *
781      * If the thread we came up with is a higher or equal priority verses
782      * the thread at the head of the queue we move our thread to the
783      * front.  This way we can always check the front of the queue.
784      */
785 havethread:
786     ++gd->gd_cnt.v_swtch;
787     --ntd->td_fairq_accum;
788     xtd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
789     if (ntd != xtd && ntd->td_pri >= xtd->td_pri) {
790         TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq, ntd, td_threadq);
791         TAILQ_INSERT_HEAD(&gd->gd_tdrunq, ntd, td_threadq);
792     }
793 havethread_preempted:
794     ;
795     /*
796      * If the new target does not need the MP lock and we are holding it,
797      * release the MP lock.  If the new target requires the MP lock we have
798      * already acquired it for the target.
799      *
800      * WARNING: mpheld is stale here.
801      */
802 haveidle:
803     KASSERT(ntd->td_critcount,
804             ("priority problem in lwkt_switch %d %d", td->td_pri, ntd->td_pri));
805 #ifdef SMP
806     if (ntd->td_mpcount == 0 ) {
807         if (MP_LOCK_HELD())
808             cpu_rel_mplock();
809     } else {
810         ASSERT_MP_LOCK_HELD(ntd);
811     }
812 #endif
813     if (td != ntd) {
814         ++switch_count;
815 #ifdef __x86_64__
816         {
817             int tos_ok __debugvar = jg_tos_ok(ntd);
818             KKASSERT(tos_ok);
819         }
820 #endif
821         KTR_LOG(ctxsw_sw, gd->gd_cpuid, ntd);
822         td->td_switch(ntd);
823     }
824     /* NOTE: current cpu may have changed after switch */
825     crit_exit_quick(td);
826 }
827
828 /*
829  * Request that the target thread preempt the current thread.  Preemption
830  * only works under a specific set of conditions:
831  *
832  *      - We are not preempting ourselves
833  *      - The target thread is owned by the current cpu
834  *      - We are not currently being preempted
835  *      - The target is not currently being preempted
836  *      - We are not holding any spin locks
837  *      - The target thread is not holding any tokens
838  *      - We are able to satisfy the target's MP lock requirements (if any).
839  *
840  * THE CALLER OF LWKT_PREEMPT() MUST BE IN A CRITICAL SECTION.  Typically
841  * this is called via lwkt_schedule() through the td_preemptable callback.
842  * critcount is the managed critical priority that we should ignore in order
843  * to determine whether preemption is possible (aka usually just the crit
844  * priority of lwkt_schedule() itself).
845  *
846  * XXX at the moment we run the target thread in a critical section during
847  * the preemption in order to prevent the target from taking interrupts
848  * that *WE* can't.  Preemption is strictly limited to interrupt threads
849  * and interrupt-like threads, outside of a critical section, and the
850  * preempted source thread will be resumed the instant the target blocks
851  * whether or not the source is scheduled (i.e. preemption is supposed to
852  * be as transparent as possible).
853  *
854  * The target thread inherits our MP count (added to its own) for the
855  * duration of the preemption in order to preserve the atomicy of the
856  * MP lock during the preemption.  Therefore, any preempting targets must be
857  * careful in regards to MP assertions.  Note that the MP count may be
858  * out of sync with the physical mp_lock, but we do not have to preserve
859  * the original ownership of the lock if it was out of synch (that is, we
860  * can leave it synchronized on return).
861  */
862 void
863 lwkt_preempt(thread_t ntd, int critcount)
864 {
865     struct globaldata *gd = mycpu;
866     thread_t td;
867 #ifdef SMP
868     int mpheld;
869     int savecnt;
870 #endif
871
872     /*
873      * The caller has put us in a critical section.  We can only preempt
874      * if the caller of the caller was not in a critical section (basically
875      * a local interrupt), as determined by the 'critcount' parameter.  We
876      * also can't preempt if the caller is holding any spinlocks (even if
877      * he isn't in a critical section).  This also handles the tokens test.
878      *
879      * YYY The target thread must be in a critical section (else it must
880      * inherit our critical section?  I dunno yet).
881      *
882      * Set need_lwkt_resched() unconditionally for now YYY.
883      */
884     KASSERT(ntd->td_critcount, ("BADCRIT0 %d", ntd->td_pri));
885
886     td = gd->gd_curthread;
887     if (ntd->td_pri <= td->td_pri) {
888         ++preempt_miss;
889         return;
890     }
891     if (td->td_critcount > critcount) {
892         ++preempt_miss;
893         need_lwkt_resched();
894         return;
895     }
896 #ifdef SMP
897     if (ntd->td_gd != gd) {
898         ++preempt_miss;
899         need_lwkt_resched();
900         return;
901     }
902 #endif
903     /*
904      * Take the easy way out and do not preempt if we are holding
905      * any spinlocks.  We could test whether the thread(s) being
906      * preempted interlock against the target thread's tokens and whether
907      * we can get all the target thread's tokens, but this situation 
908      * should not occur very often so its easier to simply not preempt.
909      * Also, plain spinlocks are impossible to figure out at this point so 
910      * just don't preempt.
911      *
912      * Do not try to preempt if the target thread is holding any tokens.
913      * We could try to acquire the tokens but this case is so rare there
914      * is no need to support it.
915      */
916     if (gd->gd_spinlock_rd || gd->gd_spinlocks_wr) {
917         ++preempt_miss;
918         need_lwkt_resched();
919         return;
920     }
921     if (TD_TOKS_HELD(ntd)) {
922         ++preempt_miss;
923         need_lwkt_resched();
924         return;
925     }
926     if (td == ntd || ((td->td_flags | ntd->td_flags) & TDF_PREEMPT_LOCK)) {
927         ++preempt_weird;
928         need_lwkt_resched();
929         return;
930     }
931     if (ntd->td_preempted) {
932         ++preempt_hit;
933         need_lwkt_resched();
934         return;
935     }
936 #ifdef SMP
937     /*
938      * note: an interrupt might have occured just as we were transitioning
939      * to or from the MP lock.  In this case td_mpcount will be pre-disposed
940      * (non-zero) but not actually synchronized with the actual state of the
941      * lock.  We can use it to imply an MP lock requirement for the
942      * preemption but we cannot use it to test whether we hold the MP lock
943      * or not.
944      */
945     savecnt = td->td_mpcount;
946     mpheld = MP_LOCK_HELD();
947     ntd->td_mpcount += td->td_mpcount;
948     if (mpheld == 0 && ntd->td_mpcount && !cpu_try_mplock()) {
949         ntd->td_mpcount -= td->td_mpcount;
950         ++preempt_miss;
951         need_lwkt_resched();
952         return;
953     }
954 #endif
955
956     /*
957      * Since we are able to preempt the current thread, there is no need to
958      * call need_lwkt_resched().
959      */
960     ++preempt_hit;
961     ntd->td_preempted = td;
962     td->td_flags |= TDF_PREEMPT_LOCK;
963     KTR_LOG(ctxsw_pre, gd->gd_cpuid, ntd);
964     td->td_switch(ntd);
965
966     KKASSERT(ntd->td_preempted && (td->td_flags & TDF_PREEMPT_DONE));
967 #ifdef SMP
968     KKASSERT(savecnt == td->td_mpcount);
969     mpheld = MP_LOCK_HELD();
970     if (mpheld && td->td_mpcount == 0)
971         cpu_rel_mplock();
972     else if (mpheld == 0 && td->td_mpcount)
973         panic("lwkt_preempt(): MP lock was not held through");
974 #endif
975     ntd->td_preempted = NULL;
976     td->td_flags &= ~(TDF_PREEMPT_LOCK|TDF_PREEMPT_DONE);
977 }
978
979 /*
980  * Conditionally call splz() if gd_reqflags indicates work is pending.
981  *
982  * td_nest_count prevents deep nesting via splz() or doreti() which
983  * might otherwise blow out the kernel stack.  Note that except for
984  * this special case, we MUST call splz() here to handle any
985  * pending ints, particularly after we switch, or we might accidently
986  * halt the cpu with interrupts pending.
987  *
988  * (self contained on a per cpu basis)
989  */
990 void
991 splz_check(void)
992 {
993     globaldata_t gd = mycpu;
994     thread_t td = gd->gd_curthread;
995
996     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
997         splz();
998 }
999
1000 /*
1001  * This function is used to negotiate a passive release of the current
1002  * process/lwp designation with the user scheduler, allowing the user
1003  * scheduler to schedule another user thread.  The related kernel thread
1004  * (curthread) continues running in the released state.
1005  */
1006 void
1007 lwkt_passive_release(struct thread *td)
1008 {
1009     struct lwp *lp = td->td_lwp;
1010
1011     td->td_release = NULL;
1012     lwkt_setpri_self(TDPRI_KERN_USER);
1013     lp->lwp_proc->p_usched->release_curproc(lp);
1014 }
1015
1016
1017 /*
1018  * This implements a normal yield.  This routine is virtually a nop if
1019  * there is nothing to yield to but it will always run any pending interrupts
1020  * if called from a critical section.
1021  *
1022  * This yield is designed for kernel threads without a user context.
1023  *
1024  * (self contained on a per cpu basis)
1025  */
1026 void
1027 lwkt_yield(void)
1028 {
1029     globaldata_t gd = mycpu;
1030     thread_t td = gd->gd_curthread;
1031     thread_t xtd;
1032
1033     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
1034         splz();
1035     if (td->td_fairq_accum < 0) {
1036         lwkt_schedule_self(curthread);
1037         lwkt_switch();
1038     } else {
1039         xtd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
1040         if (xtd && xtd->td_pri > td->td_pri) {
1041             lwkt_schedule_self(curthread);
1042             lwkt_switch();
1043         }
1044     }
1045 }
1046
1047 /*
1048  * This yield is designed for kernel threads with a user context.
1049  *
1050  * The kernel acting on behalf of the user is potentially cpu-bound,
1051  * this function will efficiently allow other threads to run and also
1052  * switch to other processes by releasing.
1053  *
1054  * The lwkt_user_yield() function is designed to have very low overhead
1055  * if no yield is determined to be needed.
1056  */
1057 void
1058 lwkt_user_yield(void)
1059 {
1060     globaldata_t gd = mycpu;
1061     thread_t td = gd->gd_curthread;
1062
1063     /*
1064      * Always run any pending interrupts in case we are in a critical
1065      * section.
1066      */
1067     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
1068         splz();
1069
1070 #ifdef SMP
1071     /*
1072      * XXX SEVERE TEMPORARY HACK.  A cpu-bound operation running in the
1073      * kernel can prevent other cpus from servicing interrupt threads
1074      * which still require the MP lock (which is a lot of them).  This
1075      * has a chaining effect since if the interrupt is blocked, so is
1076      * the event, so normal scheduling will not pick up on the problem.
1077      */
1078     if (mp_lock_contention_mask && td->td_mpcount) {
1079         yield_mplock(td);
1080     }
1081 #endif
1082
1083     /*
1084      * Switch (which forces a release) if another kernel thread needs
1085      * the cpu, if userland wants us to resched, or if our kernel
1086      * quantum has run out.
1087      */
1088     if (lwkt_resched_wanted() ||
1089         user_resched_wanted() ||
1090         td->td_fairq_accum < 0)
1091     {
1092         lwkt_switch();
1093     }
1094
1095 #if 0
1096     /*
1097      * Reacquire the current process if we are released.
1098      *
1099      * XXX not implemented atm.  The kernel may be holding locks and such,
1100      *     so we want the thread to continue to receive cpu.
1101      */
1102     if (td->td_release == NULL && lp) {
1103         lp->lwp_proc->p_usched->acquire_curproc(lp);
1104         td->td_release = lwkt_passive_release;
1105         lwkt_setpri_self(TDPRI_USER_NORM);
1106     }
1107 #endif
1108 }
1109
1110 /*
1111  * Generic schedule.  Possibly schedule threads belonging to other cpus and
1112  * deal with threads that might be blocked on a wait queue.
1113  *
1114  * We have a little helper inline function which does additional work after
1115  * the thread has been enqueued, including dealing with preemption and
1116  * setting need_lwkt_resched() (which prevents the kernel from returning
1117  * to userland until it has processed higher priority threads).
1118  *
1119  * It is possible for this routine to be called after a failed _enqueue
1120  * (due to the target thread migrating, sleeping, or otherwise blocked).
1121  * We have to check that the thread is actually on the run queue!
1122  *
1123  * reschedok is an optimized constant propagated from lwkt_schedule() or
1124  * lwkt_schedule_noresched().  By default it is non-zero, causing a
1125  * reschedule to be requested if the target thread has a higher priority.
1126  * The port messaging code will set MSG_NORESCHED and cause reschedok to
1127  * be 0, prevented undesired reschedules.
1128  */
1129 static __inline
1130 void
1131 _lwkt_schedule_post(globaldata_t gd, thread_t ntd, int ccount, int reschedok)
1132 {
1133     thread_t otd;
1134
1135     if (ntd->td_flags & TDF_RUNQ) {
1136         if (ntd->td_preemptable && reschedok) {
1137             ntd->td_preemptable(ntd, ccount);   /* YYY +token */
1138         } else if (reschedok) {
1139             otd = curthread;
1140             if (ntd->td_pri > otd->td_pri)
1141                 need_lwkt_resched();
1142         }
1143
1144         /*
1145          * Give the thread a little fair share scheduler bump if it
1146          * has been asleep for a while.  This is primarily to avoid
1147          * a degenerate case for interrupt threads where accumulator
1148          * crosses into negative territory unnecessarily.
1149          */
1150         if (ntd->td_fairq_lticks != ticks) {
1151             ntd->td_fairq_lticks = ticks;
1152             ntd->td_fairq_accum += gd->gd_fairq_total_pri;
1153             if (ntd->td_fairq_accum > TDFAIRQ_MAX(gd))
1154                     ntd->td_fairq_accum = TDFAIRQ_MAX(gd);
1155         }
1156     }
1157 }
1158
1159 static __inline
1160 void
1161 _lwkt_schedule(thread_t td, int reschedok)
1162 {
1163     globaldata_t mygd = mycpu;
1164
1165     KASSERT(td != &td->td_gd->gd_idlethread, ("lwkt_schedule(): scheduling gd_idlethread is illegal!"));
1166     crit_enter_gd(mygd);
1167     KKASSERT(td->td_lwp == NULL || (td->td_lwp->lwp_flag & LWP_ONRUNQ) == 0);
1168     if (td == mygd->gd_curthread) {
1169         _lwkt_enqueue(td);
1170     } else {
1171         /*
1172          * If we own the thread, there is no race (since we are in a
1173          * critical section).  If we do not own the thread there might
1174          * be a race but the target cpu will deal with it.
1175          */
1176 #ifdef SMP
1177         if (td->td_gd == mygd) {
1178             _lwkt_enqueue(td);
1179             _lwkt_schedule_post(mygd, td, 1, reschedok);
1180         } else {
1181             lwkt_send_ipiq3(td->td_gd, lwkt_schedule_remote, td, 0);
1182         }
1183 #else
1184         _lwkt_enqueue(td);
1185         _lwkt_schedule_post(mygd, td, 1, reschedok);
1186 #endif
1187     }
1188     crit_exit_gd(mygd);
1189 }
1190
1191 void
1192 lwkt_schedule(thread_t td)
1193 {
1194     _lwkt_schedule(td, 1);
1195 }
1196
1197 void
1198 lwkt_schedule_noresched(thread_t td)
1199 {
1200     _lwkt_schedule(td, 0);
1201 }
1202
1203 #ifdef SMP
1204
1205 /*
1206  * When scheduled remotely if frame != NULL the IPIQ is being
1207  * run via doreti or an interrupt then preemption can be allowed.
1208  *
1209  * To allow preemption we have to drop the critical section so only
1210  * one is present in _lwkt_schedule_post.
1211  */
1212 static void
1213 lwkt_schedule_remote(void *arg, int arg2, struct intrframe *frame)
1214 {
1215     thread_t td = curthread;
1216     thread_t ntd = arg;
1217
1218     if (frame && ntd->td_preemptable) {
1219         crit_exit_noyield(td);
1220         _lwkt_schedule(ntd, 1);
1221         crit_enter_quick(td);
1222     } else {
1223         _lwkt_schedule(ntd, 1);
1224     }
1225 }
1226
1227 /*
1228  * Thread migration using a 'Pull' method.  The thread may or may not be
1229  * the current thread.  It MUST be descheduled and in a stable state.
1230  * lwkt_giveaway() must be called on the cpu owning the thread.
1231  *
1232  * At any point after lwkt_giveaway() is called, the target cpu may
1233  * 'pull' the thread by calling lwkt_acquire().
1234  *
1235  * We have to make sure the thread is not sitting on a per-cpu tsleep
1236  * queue or it will blow up when it moves to another cpu.
1237  *
1238  * MPSAFE - must be called under very specific conditions.
1239  */
1240 void
1241 lwkt_giveaway(thread_t td)
1242 {
1243     globaldata_t gd = mycpu;
1244
1245     crit_enter_gd(gd);
1246     if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1247         tsleep_remove(td);
1248     KKASSERT(td->td_gd == gd);
1249     TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1250     td->td_flags |= TDF_MIGRATING;
1251     crit_exit_gd(gd);
1252 }
1253
1254 void
1255 lwkt_acquire(thread_t td)
1256 {
1257     globaldata_t gd;
1258     globaldata_t mygd;
1259
1260     KKASSERT(td->td_flags & TDF_MIGRATING);
1261     gd = td->td_gd;
1262     mygd = mycpu;
1263     if (gd != mycpu) {
1264         cpu_lfence();
1265         KKASSERT((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
1266         crit_enter_gd(mygd);
1267         while (td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) {
1268 #ifdef SMP
1269             lwkt_process_ipiq();
1270 #endif
1271             cpu_lfence();
1272         }
1273         td->td_gd = mygd;
1274         TAILQ_INSERT_TAIL(&mygd->gd_tdallq, td, td_allq);
1275         td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1276         crit_exit_gd(mygd);
1277     } else {
1278         crit_enter_gd(mygd);
1279         TAILQ_INSERT_TAIL(&mygd->gd_tdallq, td, td_allq);
1280         td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1281         crit_exit_gd(mygd);
1282     }
1283 }
1284
1285 #endif
1286
1287 /*
1288  * Generic deschedule.  Descheduling threads other then your own should be
1289  * done only in carefully controlled circumstances.  Descheduling is 
1290  * asynchronous.  
1291  *
1292  * This function may block if the cpu has run out of messages.
1293  */
1294 void
1295 lwkt_deschedule(thread_t td)
1296 {
1297     crit_enter();
1298 #ifdef SMP
1299     if (td == curthread) {
1300         _lwkt_dequeue(td);
1301     } else {
1302         if (td->td_gd == mycpu) {
1303             _lwkt_dequeue(td);
1304         } else {
1305             lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)lwkt_deschedule, td);
1306         }
1307     }
1308 #else
1309     _lwkt_dequeue(td);
1310 #endif
1311     crit_exit();
1312 }
1313
1314 /*
1315  * Set the target thread's priority.  This routine does not automatically
1316  * switch to a higher priority thread, LWKT threads are not designed for
1317  * continuous priority changes.  Yield if you want to switch.
1318  */
1319 void
1320 lwkt_setpri(thread_t td, int pri)
1321 {
1322     KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
1323     if (td->td_pri != pri) {
1324         KKASSERT(pri >= 0);
1325         crit_enter();
1326         if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
1327             _lwkt_dequeue(td);
1328             td->td_pri = pri;
1329             _lwkt_enqueue(td);
1330         } else {
1331             td->td_pri = pri;
1332         }
1333         crit_exit();
1334     }
1335 }
1336
1337 /*
1338  * Set the initial priority for a thread prior to it being scheduled for
1339  * the first time.  The thread MUST NOT be scheduled before or during
1340  * this call.  The thread may be assigned to a cpu other then the current
1341  * cpu.
1342  *
1343  * Typically used after a thread has been created with TDF_STOPPREQ,
1344  * and before the thread is initially scheduled.
1345  */
1346 void
1347 lwkt_setpri_initial(thread_t td, int pri)
1348 {
1349     KKASSERT(pri >= 0);
1350     KKASSERT((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
1351     td->td_pri = pri;
1352 }
1353
1354 void
1355 lwkt_setpri_self(int pri)
1356 {
1357     thread_t td = curthread;
1358
1359     KKASSERT(pri >= 0 && pri <= TDPRI_MAX);
1360     crit_enter();
1361     if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
1362         _lwkt_dequeue(td);
1363         td->td_pri = pri;
1364         _lwkt_enqueue(td);
1365     } else {
1366         td->td_pri = pri;
1367     }
1368     crit_exit();
1369 }
1370
1371 /*
1372  * 1/hz tick (typically 10ms) x TDFAIRQ_SCALE (typ 8) = 80ms full cycle.
1373  *
1374  * Example: two competing threads, same priority N.  decrement by (2*N)
1375  * increment by N*8, each thread will get 4 ticks.
1376  */
1377 void
1378 lwkt_fairq_schedulerclock(thread_t td)
1379 {
1380     if (fairq_enable) {
1381         while (td) {
1382             if (td != &td->td_gd->gd_idlethread) {
1383                 td->td_fairq_accum -= td->td_gd->gd_fairq_total_pri;
1384                 if (td->td_fairq_accum < -TDFAIRQ_MAX(td->td_gd))
1385                         td->td_fairq_accum = -TDFAIRQ_MAX(td->td_gd);
1386                 if (td->td_fairq_accum < 0)
1387                         need_lwkt_resched();
1388                 td->td_fairq_lticks = ticks;
1389             }
1390             td = td->td_preempted;
1391         }
1392     }
1393 }
1394
1395 static void
1396 lwkt_fairq_accumulate(globaldata_t gd, thread_t td)
1397 {
1398         td->td_fairq_accum += td->td_pri * TDFAIRQ_SCALE;
1399         if (td->td_fairq_accum > TDFAIRQ_MAX(td->td_gd))
1400                 td->td_fairq_accum = TDFAIRQ_MAX(td->td_gd);
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Migrate the current thread to the specified cpu. 
1405  *
1406  * This is accomplished by descheduling ourselves from the current cpu,
1407  * moving our thread to the tdallq of the target cpu, IPI messaging the
1408  * target cpu, and switching out.  TDF_MIGRATING prevents scheduling
1409  * races while the thread is being migrated.
1410  *
1411  * We must be sure to remove ourselves from the current cpu's tsleepq
1412  * before potentially moving to another queue.  The thread can be on
1413  * a tsleepq due to a left-over tsleep_interlock().
1414  */
1415 #ifdef SMP
1416 static void lwkt_setcpu_remote(void *arg);
1417 #endif
1418
1419 void
1420 lwkt_setcpu_self(globaldata_t rgd)
1421 {
1422 #ifdef SMP
1423     thread_t td = curthread;
1424
1425     if (td->td_gd != rgd) {
1426         crit_enter_quick(td);
1427         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1428             tsleep_remove(td);
1429         td->td_flags |= TDF_MIGRATING;
1430         lwkt_deschedule_self(td);
1431         TAILQ_REMOVE(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1432         lwkt_send_ipiq(rgd, (ipifunc1_t)lwkt_setcpu_remote, td);
1433         lwkt_switch();
1434         /* we are now on the target cpu */
1435         TAILQ_INSERT_TAIL(&rgd->gd_tdallq, td, td_allq);
1436         crit_exit_quick(td);
1437     }
1438 #endif
1439 }
1440
1441 void
1442 lwkt_migratecpu(int cpuid)
1443 {
1444 #ifdef SMP
1445         globaldata_t rgd;
1446
1447         rgd = globaldata_find(cpuid);
1448         lwkt_setcpu_self(rgd);
1449 #endif
1450 }
1451
1452 /*
1453  * Remote IPI for cpu migration (called while in a critical section so we
1454  * do not have to enter another one).  The thread has already been moved to
1455  * our cpu's allq, but we must wait for the thread to be completely switched
1456  * out on the originating cpu before we schedule it on ours or the stack
1457  * state may be corrupt.  We clear TDF_MIGRATING after flushing the GD
1458  * change to main memory.
1459  *
1460  * XXX The use of TDF_MIGRATING might not be sufficient to avoid races
1461  * against wakeups.  It is best if this interface is used only when there
1462  * are no pending events that might try to schedule the thread.
1463  */
1464 #ifdef SMP
1465 static void
1466 lwkt_setcpu_remote(void *arg)
1467 {
1468     thread_t td = arg;
1469     globaldata_t gd = mycpu;
1470
1471     while (td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) {
1472 #ifdef SMP
1473         lwkt_process_ipiq();
1474 #endif
1475         cpu_lfence();
1476     }
1477     td->td_gd = gd;
1478     cpu_sfence();
1479     td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1480     KKASSERT(td->td_lwp == NULL || (td->td_lwp->lwp_flag & LWP_ONRUNQ) == 0);
1481     _lwkt_enqueue(td);
1482 }
1483 #endif
1484
1485 struct lwp *
1486 lwkt_preempted_proc(void)
1487 {
1488     thread_t td = curthread;
1489     while (td->td_preempted)
1490         td = td->td_preempted;
1491     return(td->td_lwp);
1492 }
1493
1494 /*
1495  * Create a kernel process/thread/whatever.  It shares it's address space
1496  * with proc0 - ie: kernel only.
1497  *
1498  * NOTE!  By default new threads are created with the MP lock held.  A 
1499  * thread which does not require the MP lock should release it by calling
1500  * rel_mplock() at the start of the new thread.
1501  */
1502 int
1503 lwkt_create(void (*func)(void *), void *arg,
1504     struct thread **tdp, thread_t template, int tdflags, int cpu,
1505     const char *fmt, ...)
1506 {
1507     thread_t td;
1508     __va_list ap;
1509
1510     td = lwkt_alloc_thread(template, LWKT_THREAD_STACK, cpu,
1511                            tdflags);
1512     if (tdp)
1513         *tdp = td;
1514     cpu_set_thread_handler(td, lwkt_exit, func, arg);
1515
1516     /*
1517      * Set up arg0 for 'ps' etc
1518      */
1519     __va_start(ap, fmt);
1520     kvsnprintf(td->td_comm, sizeof(td->td_comm), fmt, ap);
1521     __va_end(ap);
1522
1523     /*
1524      * Schedule the thread to run
1525      */
1526     if ((td->td_flags & TDF_STOPREQ) == 0)
1527         lwkt_schedule(td);
1528     else
1529         td->td_flags &= ~TDF_STOPREQ;
1530     return 0;
1531 }
1532
1533 /*
1534  * Destroy an LWKT thread.   Warning!  This function is not called when
1535  * a process exits, cpu_proc_exit() directly calls cpu_thread_exit() and
1536  * uses a different reaping mechanism.
1537  */
1538 void
1539 lwkt_exit(void)
1540 {
1541     thread_t td = curthread;
1542     thread_t std;
1543     globaldata_t gd;
1544
1545     if (td->td_flags & TDF_VERBOSE)
1546         kprintf("kthread %p %s has exited\n", td, td->td_comm);
1547     caps_exit(td);
1548
1549     /*
1550      * Get us into a critical section to interlock gd_freetd and loop
1551      * until we can get it freed.
1552      *
1553      * We have to cache the current td in gd_freetd because objcache_put()ing
1554      * it would rip it out from under us while our thread is still active.
1555      */
1556     gd = mycpu;
1557     crit_enter_quick(td);
1558     while ((std = gd->gd_freetd) != NULL) {
1559         gd->gd_freetd = NULL;
1560         objcache_put(thread_cache, std);
1561     }
1562
1563     /*
1564      * Remove thread resources from kernel lists and deschedule us for
1565      * the last time.
1566      */
1567     if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1568         tsleep_remove(td);
1569     biosched_done(td);
1570     dsched_exit_thread(td);
1571     lwkt_deschedule_self(td);
1572     lwkt_remove_tdallq(td);
1573     if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD)
1574         gd->gd_freetd = td;
1575     cpu_thread_exit();
1576 }
1577
1578 void
1579 lwkt_remove_tdallq(thread_t td)
1580 {
1581     KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
1582     TAILQ_REMOVE(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1583 }
1584
1585 void
1586 crit_panic(void)
1587 {
1588     thread_t td = curthread;
1589     int lpri = td->td_pri;
1590
1591     td->td_pri = 0;
1592     panic("td_pri is/would-go negative! %p %d", td, lpri);
1593 }
1594
1595 #ifdef SMP
1596
1597 /*
1598  * Called from debugger/panic on cpus which have been stopped.  We must still
1599  * process the IPIQ while stopped, even if we were stopped while in a critical
1600  * section (XXX).
1601  *
1602  * If we are dumping also try to process any pending interrupts.  This may
1603  * or may not work depending on the state of the cpu at the point it was
1604  * stopped.
1605  */
1606 void
1607 lwkt_smp_stopped(void)
1608 {
1609     globaldata_t gd = mycpu;
1610
1611     crit_enter_gd(gd);
1612     if (dumping) {
1613         lwkt_process_ipiq();
1614         splz();
1615     } else {
1616         lwkt_process_ipiq();
1617     }
1618     crit_exit_gd(gd);
1619 }
1620
1621 #endif