sys/kern/kern_synch.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1990, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
   8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  19  *    must display the following acknowledgement:
  20  *      This product includes software developed by the University of
  21  *      California, Berkeley and its contributors.
  22  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  23  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  24  *    without specific prior written permission.
  25  *
  26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  27  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  28  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  29  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  30  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  31  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  32  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  33  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  34  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  35  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  36  * SUCH DAMAGE.
  37  *
  38  *      @(#)kern_synch.c        8.9 (Berkeley) 5/19/95
  39  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_synch.c,v 1.87.2.6 2002/10/13 07:29:53 kbyanc Exp $
  40  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_synch.c,v 1.72 2007/02/03 17:05:58 corecode Exp $
  41  */
  42
  43 #include "opt_ktrace.h"
  44
  45 #include <sys/param.h>
  46 #include <sys/systm.h>
  47 #include <sys/proc.h>
  48 #include <sys/kernel.h>
  49 #include <sys/signalvar.h>
  50 #include <sys/resourcevar.h>
  51 #include <sys/vmmeter.h>
  52 #include <sys/sysctl.h>
  53 #include <sys/lock.h>
  54 #ifdef KTRACE
  55 #include <sys/uio.h>
  56 #include <sys/ktrace.h>
  57 #endif
  58 #include <sys/xwait.h>
  59 #include <sys/ktr.h>
  60
  61 #include <sys/thread2.h>
  62 #include <sys/spinlock2.h>
  63
  64 #include <machine/cpu.h>
  65 #include <machine/smp.h>
  66
  67 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
  68
  69 static void sched_setup (void *dummy);
  70 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
  71
  72 int     hogticks;
  73 int     lbolt;
  74 int     lbolt_syncer;
  75 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
  76 int     ncpus;
  77 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;
  78 int     safepri;
  79
  80 static struct callout loadav_callout;
  81 static struct callout schedcpu_callout;
  82 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
  83
  84 #if !defined(KTR_TSLEEP)
  85 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
  86 #endif
  87 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
  88 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter", 0);
  89 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 0, "tsleep exit", 0);
  90 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 0, "wakeup enter", 0);
  91 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 0, "wakeup exit", 0);
  92 #define logtsleep(name) KTR_LOG(tsleep_ ## name)
  93
  94 struct loadavg averunnable =
  95         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
  96 /*
  97  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
  98  * when sampling at 5 second intervals.
  99  */
 100 static fixpt_t cexp[3] = {
 101         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
 102         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
 103         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
 104 };
 105
 106 static void     endtsleep (void *);
 107 static void     unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td);
 108 static void     loadav (void *arg);
 109 static void     schedcpu (void *arg);
 110
 111 /*
 112  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
 113  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
 114  */
 115 static int
 116 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 117 {
 118         int error, new_val;
 119
 120         new_val = sched_quantum * tick;
 121         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 122         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 123                 return (error);
 124         if (new_val < tick)
 125                 return (EINVAL);
 126         sched_quantum = new_val / tick;
 127         hogticks = 2 * sched_quantum;
 128         return (0);
 129 }
 130
 131 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 132         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 133
 134 /*
 135  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 136  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 137  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 138  *
 139  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 140  *     1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 141  *
 142  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 143  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 144  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 145  *
 146  * decay 95% of `lwp_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing
 147  */
 148 #define CCPU_SHIFT      11
 149
 150 static fixpt_t ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 151 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 152
 153 /*
 154  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale
 155  */
 156 int     fscale __unused = FSCALE;       /* exported to systat */
 157 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 158
 159 /*
 160  * Recompute process priorities, once a second.
 161  *
 162  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
 163  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
 164  * process runnable relative to other processes in the system we have
 165  * a 1-second recalc to help out.
 166  *
 167  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
 168  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold
 169  * several seconds worth of count.
 170  *
 171  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
 172  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
 173  */
 174 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
 175 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
 176
 177 static void
 178 schedcpu(void *arg)
 179 {
 180         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
 181         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
 182         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 183         wakeup((caddr_t)&lbolt_syncer);
 184         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
 185 }
 186
 187 /*
 188  * General process statistics once a second
 189  */
 190 static int
 191 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
 192 {
 193         struct lwp *lp;
 194
 195         /* XXX lwp */
 196         lp = FIRST_LWP_IN_PROC(p);
 197         crit_enter();
 198         p->p_swtime++;
 199         if (p->p_stat == SSLEEP)
 200                 lp->lwp_slptime++;
 201
 202         /*
 203          * Only recalculate processes that are active or have slept
 204          * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
 205          */
 206         if (lp->lwp_slptime <= 1) {
 207                 p->p_usched->recalculate(lp);
 208         } else {
 209                 lp->lwp_pctcpu = (lp->lwp_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 210         }
 211         crit_exit();
 212         return(0);
 213 }
 214
 215 /*
 216  * Resource checks.  XXX break out since ksignal/killproc can block,
 217  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
 218  * a better way.
 219  */
 220 static int
 221 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
 222 {
 223         u_int64_t ttime;
 224         struct lwp *lp;
 225
 226         /* XXX lwp */
 227         lp = FIRST_LWP_IN_PROC(p);
 228         crit_enter();
 229         if (p->p_stat == SIDL ||
 230             (p->p_flag & P_ZOMBIE) ||
 231             p->p_limit == NULL ||
 232             lp->lwp_thread == NULL
 233         ) {
 234                 crit_exit();
 235                 return(0);
 236         }
 237
 238         ttime = lp->lwp_thread->td_sticks + lp->lwp_thread->td_uticks;
 239
 240         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
 241         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
 242                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 243                 break;
 244         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
 245                 if ((p->p_flag & P_XCPU) == 0) {
 246                         p->p_flag |= P_XCPU;
 247                         ksignal(p, SIGXCPU);
 248                 }
 249                 break;
 250         default:
 251                 break;
 252         }
 253         crit_exit();
 254         return(0);
 255 }
 256
 257 /*
 258  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
 259  * a period of one second.
 260  *
 261  * MPSAFE
 262  */
 263 void
 264 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
 265 {
 266         fixpt_t acc;
 267         int remticks;
 268
 269         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
 270         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
 271                 lp->lwp_pctcpu = acc;
 272         } else {
 273                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
 274                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
 275                                 ESTCPUFREQ;
 276         }
 277 }
 278
 279 /*
 280  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 281  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 282  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 283  */
 284 #define TABLESIZE       128
 285 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 286
 287 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
 288
 289 /*
 290  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
 291  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
 292  * cannot make any high level calls.
 293  *
 294  * Each cpu has its own sleep queue.
 295  */
 296 void
 297 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
 298 {
 299         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
 300         int i;
 301
 302         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 303                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
 304                 hogticks = 2 * sched_quantum;
 305
 306                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
 307         } else {
 308                 gd->gd_tsleep_hash = kmalloc(sizeof(slpque_cpu0),
 309                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
 310         }
 311         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
 312                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
 313 }
 314
 315 /*
 316  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 317  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 318  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 319  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 320  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 321  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 322  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 323  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 324  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 325  *
 326  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
 327  * the LWKT scheduler.
 328  *
 329  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 330  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 331  */
 332 int
 333 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 334 {
 335         struct thread *td = curthread;
 336         struct lwp *lp = td->td_lwp;
 337         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 338         globaldata_t gd;
 339         int sig;
 340         int catch;
 341         int id;
 342         int error;
 343         int oldpri;
 344         struct callout thandle;
 345
 346         /*
 347          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 348          * even in stable.  Just scrap it for now.
 349          */
 350         if (cold || panicstr) {
 351                 /*
 352                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 353                  * just give interrupts a chance, then just return;
 354                  * don't run any other procs or panic below,
 355                  * in case this is the idle process and already asleep.
 356                  */
 357                 splz();
 358                 oldpri = td->td_pri & TDPRI_MASK;
 359                 lwkt_setpri_self(safepri);
 360                 lwkt_switch();
 361                 lwkt_setpri_self(oldpri);
 362                 return (0);
 363         }
 364         logtsleep(tsleep_beg);
 365         gd = td->td_gd;
 366         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
 367
 368         /*
 369          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
 370          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
 371          * interlock.
 372          *
 373          * The entire sequence through to where we actually sleep must
 374          * run without breaking the critical section.
 375          */
 376         id = LOOKUP(ident);
 377         catch = flags & PCATCH;
 378         error = 0;
 379         sig = 0;
 380
 381         crit_enter_quick(td);
 382
 383         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 384         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 385                 ident, wmesg, p->p_stat));
 386
 387         /*
 388          * Setup for the current process (if this is a process).
 389          */
 390         if (lp) {
 391                 if (catch) {
 392                         /*
 393                          * Early termination if PCATCH was set and a
 394                          * signal is pending, interlocked with the
 395                          * critical section.
 396                          *
 397                          * Early termination only occurs when tsleep() is
 398                          * entered while in a normal SRUN state.
 399                          */
 400                         if ((sig = CURSIG(lp)) != 0)
 401                                 goto resume;
 402
 403                         /*
 404                          * Early termination if PCATCH was set and a
 405                          * mailbox signal was possibly delivered prior to
 406                          * the system call even being made, in order to
 407                          * allow the user to interlock without having to
 408                          * make additional system calls.
 409                          */
 410                         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
 411                                 goto resume;
 412
 413                         /*
 414                          * Causes ksignal to wake us up when.
 415                          */
 416                         p->p_flag |= P_SINTR;
 417                 }
 418
 419                 /*
 420                  * Make sure the current process has been untangled from
 421                  * the userland scheduler and initialize slptime to start
 422                  * counting.
 423                  */
 424                 if (flags & PNORESCHED)
 425                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
 426                 p->p_usched->release_curproc(lp);
 427                 lp->lwp_slptime = 0;
 428         }
 429
 430         /*
 431          * Move our thread to the correct queue and setup our wchan, etc.
 432          */
 433         lwkt_deschedule_self(td);
 434         td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
 435         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 436         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 437
 438         td->td_wchan = ident;
 439         td->td_wmesg = wmesg;
 440         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
 441
 442         /*
 443          * Setup the timeout, if any
 444          */
 445         if (timo) {
 446                 callout_init(&thandle);
 447                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
 448         }
 449
 450         /*
 451          * Beddy bye bye.
 452          */
 453         if (lp) {
 454                 /*
 455                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
 456                  */
 457                 KKASSERT((p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
 458                 p->p_stat = SSLEEP;
 459                 lp->lwp_ru.ru_nvcsw++;
 460                 lwkt_switch();
 461
 462                 /*
 463                  * And when we are woken up, put us back in SRUN.  If we
 464                  * slept for over a second, recalculate our estcpu.
 465                  */
 466                 p->p_stat = SRUN;
 467                 if (lp->lwp_slptime)
 468                         p->p_usched->recalculate(lp);
 469                 lp->lwp_slptime = 0;
 470         } else {
 471                 lwkt_switch();
 472         }
 473
 474         /*
 475          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
 476          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
 477          */
 478         KKASSERT(gd == td->td_gd);
 479         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
 480
 481         /*
 482          * Cleanup the timeout.
 483          */
 484         if (timo) {
 485                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 486                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 487                         if (sig == 0)
 488                                 error = EWOULDBLOCK;
 489                 } else {
 490                         callout_stop(&thandle);
 491                 }
 492         }
 493
 494         /*
 495          * Since td_threadq is used both for our run queue AND for the
 496          * tsleep hash queue, we can't still be on it at this point because
 497          * we've gotten cpu back.
 498          */
 499         KASSERT((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0, ("tsleep: impossible thread flags %08x", td->td_flags));
 500         td->td_wchan = NULL;
 501         td->td_wmesg = NULL;
 502         td->td_wdomain = 0;
 503
 504         /*
 505          * Figure out the correct error return.  If interrupted by a
 506          * signal we want to return EINTR or ERESTART.
 507          *
 508          * If P_MAILBOX is set no automatic system call restart occurs
 509          * and we return EINTR.  P_MAILBOX is meant to be used as an
 510          * interlock, the user must poll it prior to any system call
 511          * that it wishes to interlock a mailbox signal against since
 512          * the flag is cleared on *any* system call that sleeps.
 513          */
 514 resume:
 515         if (p) {
 516                 if (catch && error == 0) {
 517                         if ((p->p_flag & P_MAILBOX) && sig == 0) {
 518                                 error = EINTR;
 519                         } else if (sig != 0 || (sig = CURSIG(lp))) {
 520                                 if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 521                                         error = EINTR;
 522                                 else
 523                                         error = ERESTART;
 524                         }
 525                 }
 526                 p->p_flag &= ~(P_BREAKTSLEEP | P_SINTR | P_MAILBOX);
 527         }
 528         logtsleep(tsleep_end);
 529         crit_exit_quick(td);
 530         return (error);
 531 }
 532
 533 /*
 534  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
 535  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
 536  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
 537  *
 538  *      (enter critical section)
 539  *      (acquire upper level lock)
 540  *      tsleep_interlock(blah)
 541  *      (release upper level lock)
 542  *      tsleep(blah, ...)
 543  *      (exit critical section)
 544  *
 545  * Basically this function sets our cpumask for the ident which informs
 546  * other cpus that our cpu 'might' be waiting (or about to wait on) the
 547  * hash index related to the ident.  The critical section prevents another
 548  * cpu's wakeup() from being processed on our cpu until we are actually
 549  * able to enter the tsleep().  Thus, no race occurs between our attempt
 550  * to release a resource and sleep, and another cpu's attempt to acquire
 551  * a resource and call wakeup.
 552  *
 553  * There isn't much of a point to this function unless you call it while
 554  * holding a critical section.
 555  */
 556 static __inline void
 557 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, void *ident)
 558 {
 559         int id = LOOKUP(ident);
 560
 561         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 562 }
 563
 564 void
 565 tsleep_interlock(void *ident)
 566 {
 567         _tsleep_interlock(mycpu, ident);
 568 }
 569
 570 /*
 571  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
 572  * be passed to msleep().  The function will atomically release the
 573  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
 574  * return.
 575  *
 576  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
 577  * heavily.
 578  */
 579 int
 580 msleep(void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
 581        const char *wmesg, int timo)
 582 {
 583         globaldata_t gd = mycpu;
 584         int error;
 585
 586         crit_enter_gd(gd);
 587         _tsleep_interlock(gd, ident);
 588         spin_unlock_wr_quick(gd, spin);
 589         error = tsleep(ident, flags, wmesg, timo);
 590         spin_lock_wr_quick(gd, spin);
 591         crit_exit_gd(gd);
 592
 593         return (error);
 594 }
 595
 596 /*
 597  * Implement the timeout for tsleep.
 598  *
 599  * We set P_BREAKTSLEEP to indicate that an event has occured, but
 600  * we only call setrunnable if the process is not stopped.
 601  *
 602  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
 603  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
 604  */
 605 static void
 606 endtsleep(void *arg)
 607 {
 608         thread_t td = arg;
 609         struct proc *p;
 610
 611         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 612         crit_enter();
 613
 614         /*
 615          * cpu interlock.  Thread flags are only manipulated on
 616          * the cpu owning the thread.  proc flags are only manipulated
 617          * by the older of the MP lock.  We have both.
 618          */
 619         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 620                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 621
 622                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 623                         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
 624                         if ((p->p_flag & P_STOPPED) == 0)
 625                                 setrunnable(p);
 626                 } else {
 627                         unsleep_and_wakeup_thread(td);
 628                 }
 629         }
 630         crit_exit();
 631 }
 632
 633 /*
 634  * Unsleep and wakeup a thread.  This function runs without the MP lock
 635  * which means that it can only manipulate thread state on the owning cpu,
 636  * and cannot touch the process state at all.
 637  */
 638 static
 639 void
 640 unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td)
 641 {
 642         globaldata_t gd = mycpu;
 643         int id;
 644
 645 #ifdef SMP
 646         if (td->td_gd != gd) {
 647                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)unsleep_and_wakeup_thread, td);
 648                 return;
 649         }
 650 #endif
 651         crit_enter();
 652         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 653                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 654                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
 655                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 656                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
 657                         atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 658                 lwkt_schedule(td);
 659         }
 660         crit_exit();
 661 }
 662
 663 /*
 664  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 665  * count may be zero or one only.
 666  *
 667  * The domain encodes the sleep/wakeup domain AND the first cpu to check
 668  * (which is always the current cpu).  As we iterate across cpus
 669  *
 670  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
 671  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
 672  * at all.
 673  */
 674 static void
 675 _wakeup(void *ident, int domain)
 676 {
 677         struct tslpque *qp;
 678         struct thread *td;
 679         struct thread *ntd;
 680         globaldata_t gd;
 681 #ifdef SMP
 682         cpumask_t mask;
 683         cpumask_t tmask;
 684         int startcpu;
 685         int nextcpu;
 686 #endif
 687         int id;
 688
 689         crit_enter();
 690         logtsleep(wakeup_beg);
 691         gd = mycpu;
 692         id = LOOKUP(ident);
 693         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
 694 restart:
 695         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 696                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 697                 if (td->td_wchan == ident &&
 698                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
 699                 ) {
 700                         KKASSERT(td->td_flags & TDF_TSLEEPQ);
 701                         td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 702                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 703                         if (TAILQ_FIRST(qp) == NULL) {
 704                                 atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id],
 705                                                  gd->gd_cpumask);
 706                         }
 707                         lwkt_schedule(td);
 708                         if (domain & PWAKEUP_ONE)
 709                                 goto done;
 710                         goto restart;
 711                 }
 712         }
 713
 714 #ifdef SMP
 715         /*
 716          * We finished checking the current cpu but there still may be
 717          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
 718          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
 719          * to continue checking cpus.
 720          *
 721          * The cpu that started the wakeup sequence is encoded in the domain.
 722          * We use this information to determine which cpus still need to be
 723          * checked, locate a candidate cpu, and chain the wakeup
 724          * asynchronously with an IPI message.
 725          *
 726          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
 727          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send
 728          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
 729          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
 730          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
 731          * needed to be woken up.
 732          *
 733          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
 734          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
 735          * thread pointers.
 736          */
 737         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0 &&
 738             (mask = slpque_cpumasks[id]) != 0
 739         ) {
 740                 /*
 741                  * Look for a cpu that might have work to do.  Mask out cpus
 742                  * which have already been processed.
 743                  *
 744                  * 31xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx0
 745                  *        ^        ^           ^
 746                  *      start   currentcpu    start
 747                  *      case2                 case1
 748                  *        *        *           *
 749                  * 11111111111111110000000000000111     case1
 750                  * 00000000111111110000000000000000     case2
 751                  *
 752                  * case1:  We started at start_case1 and processed through
 753                  *         to the current cpu.  We have to check any bits
 754                  *         after the current cpu, then check bits before
 755                  *         the starting cpu.
 756                  *
 757                  * case2:  We have already checked all the bits from
 758                  *         start_case2 to the end, and from 0 to the current
 759                  *         cpu.  We just have the bits from the current cpu
 760                  *         to start_case2 left to check.
 761                  */
 762                 startcpu = PWAKEUP_DECODE(domain);
 763                 if (gd->gd_cpuid >= startcpu) {
 764                         /*
 765                          * CASE1
 766                          */
 767                         tmask = mask & ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1);
 768                         if (mask & tmask) {
 769                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 770                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 771                                                 _wakeup, ident, domain);
 772                         } else {
 773                                 tmask = (1 << startcpu) - 1;
 774                                 if (mask & tmask) {
 775                                         nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 776                                         lwkt_send_ipiq2(
 777                                                     globaldata_find(nextcpu),
 778                                                     _wakeup, ident, domain);
 779                                 }
 780                         }
 781                 } else {
 782                         /*
 783                          * CASE2
 784                          */
 785                         tmask = ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1) &
 786                                  ((1 << startcpu) - 1);
 787                         if (mask & tmask) {
 788                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 789                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 790                                                 _wakeup, ident, domain);
 791                         }
 792                 }
 793         }
 794 #endif
 795 done:
 796         logtsleep(wakeup_end);
 797         crit_exit();
 798 }
 799
 800 /*
 801  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
 802  */
 803 void
 804 wakeup(void *ident)
 805 {
 806     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid));
 807 }
 808
 809 /*
 810  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
 811  */
 812 void
 813 wakeup_one(void *ident)
 814 {
 815     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 816     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 817 }
 818
 819 /*
 820  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 821  * only.
 822  */
 823 void
 824 wakeup_mycpu(void *ident)
 825 {
 826     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 827 }
 828
 829 /*
 830  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 831  * only.
 832  */
 833 void
 834 wakeup_mycpu_one(void *ident)
 835 {
 836     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 837     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU|PWAKEUP_ONE);
 838 }
 839
 840 /*
 841  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 842  * only.
 843  */
 844 void
 845 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, void *ident)
 846 {
 847 #ifdef SMP
 848     if (gd == mycpu) {
 849         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 850     } else {
 851         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU);
 852     }
 853 #else
 854     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 855 #endif
 856 }
 857
 858 /*
 859  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 860  * only.
 861  */
 862 void
 863 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, void *ident)
 864 {
 865 #ifdef SMP
 866     if (gd == mycpu) {
 867         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 868     } else {
 869         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 870     }
 871 #else
 872     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 873 #endif
 874 }
 875
 876 /*
 877  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
 878  * the specified domain, on all cpus.
 879  */
 880 void
 881 wakeup_domain(void *ident, int domain)
 882 {
 883     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
 884 }
 885
 886 /*
 887  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
 888  * the specified  domain, on any cpu.
 889  */
 890 void
 891 wakeup_domain_one(void *ident, int domain)
 892 {
 893     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 894     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 895 }
 896
 897 /*
 898  * setrunnable()
 899  *
 900  * Make a process runnable.  The MP lock must be held on call.  This only
 901  * has an effect if we are in SSLEEP.  We only break out of the
 902  * tsleep if P_BREAKTSLEEP is set, otherwise we just fix-up the state.
 903  *
 904  * NOTE: With the MP lock held we can only safely manipulate the process
 905  * structure.  We cannot safely manipulate the thread structure.
 906  */
 907 void
 908 setrunnable(struct proc *p)
 909 {
 910         /* XXX lwp */
 911         struct lwp *lp = FIRST_LWP_IN_PROC(p);
 912         crit_enter();
 913         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 914         p->p_flag &= ~P_STOPPED;
 915         if (p->p_stat == SSLEEP && (p->p_flag & P_BREAKTSLEEP)) {
 916                 unsleep_and_wakeup_thread(lp->lwp_thread);
 917         }
 918         crit_exit();
 919 }
 920
 921 /*
 922  * The process is stopped due to some condition, usually because P_STOPPED
 923  * is set but also possibly due to being traced.
 924  *
 925  * NOTE!  If the caller sets P_STOPPED, the caller must also clear P_WAITED
 926  * because the parent may check the child's status before the child actually
 927  * gets to this routine.
 928  *
 929  * This routine is called with the current process only, typically just
 930  * before returning to userland.
 931  *
 932  * Setting P_BREAKTSLEEP before entering the tsleep will cause a passive
 933  * SIGCONT to break out of the tsleep.
 934  */
 935 void
 936 tstop(struct proc *p)
 937 {
 938         wakeup((caddr_t)p->p_pptr);
 939         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
 940         tsleep(p, 0, "stop", 0);
 941 }
 942
 943 /*
 944  * Yield / synchronous reschedule.  This is a bit tricky because the trap
 945  * code might have set a lazy release on the switch function.   Setting
 946  * P_PASSIVE_ACQ will ensure that the lazy release executes when we call
 947  * switch, and that we are given a greater chance of affinity with our
 948  * current cpu.
 949  *
 950  * We call lwkt_setpri_self() to rotate our thread to the end of the lwkt
 951  * run queue.  lwkt_switch() will also execute any assigned passive release
 952  * (which usually calls release_curproc()), allowing a same/higher priority
 953  * process to be designated as the current process.
 954  *
 955  * While it is possible for a lower priority process to be designated,
 956  * it's call to lwkt_maybe_switch() in acquire_curproc() will likely
 957  * round-robin back to us and we will be able to re-acquire the current
 958  * process designation.
 959  */
 960 void
 961 uio_yield(void)
 962 {
 963         struct thread *td = curthread;
 964         struct proc *p = td->td_proc;
 965
 966         lwkt_setpri_self(td->td_pri & TDPRI_MASK);
 967         if (p) {
 968                 p->p_flag |= P_PASSIVE_ACQ;
 969                 lwkt_switch();
 970                 p->p_flag &= ~P_PASSIVE_ACQ;
 971         } else {
 972                 lwkt_switch();
 973         }
 974 }
 975
 976 /*
 977  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 978  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 979  */
 980 static int loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data);
 981
 982 static void
 983 loadav(void *arg)
 984 {
 985         struct loadavg *avg;
 986         int i, nrun;
 987
 988         nrun = 0;
 989         allproc_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
 990         avg = &averunnable;
 991         for (i = 0; i < 3; i++) {
 992                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 993                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 994         }
 995
 996         /*
 997          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 998          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 999          * run at regular intervals.
1000          */
1001         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(krandom() % (hz * 2 + 1)),
1002                       loadav, NULL);
1003 }
1004
1005 static int
1006 loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data)
1007 {
1008         struct lwp *lp;
1009         int *nrunp = data;
1010         thread_t td;
1011
1012         /* XXX lwp */
1013         lp = FIRST_LWP_IN_PROC(p);
1014         switch (p->p_stat) {
1015         case SRUN:
1016                 if ((td = lp->lwp_thread) == NULL)
1017                         break;
1018                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
1019                         break;
1020                 /* fall through */
1021         case SIDL:
1022                 ++*nrunp;
1023                 break;
1024         default:
1025                 break;
1026         }
1027         return(0);
1028 }
1029
1030 /* ARGSUSED */
1031 static void
1032 sched_setup(void *dummy)
1033 {
1034         callout_init(&loadav_callout);
1035         callout_init(&schedcpu_callout);
1036
1037         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
1038         schedcpu(NULL);
1039         loadav(NULL);
1040 }
1041