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 1.91 2008/09/09 04:06:13 dillon 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/signal2.h>
  51 #include <sys/resourcevar.h>
  52 #include <sys/vmmeter.h>
  53 #include <sys/sysctl.h>
  54 #include <sys/lock.h>
  55 #ifdef KTRACE
  56 #include <sys/uio.h>
  57 #include <sys/ktrace.h>
  58 #endif
  59 #include <sys/xwait.h>
  60 #include <sys/ktr.h>
  61
  62 #include <sys/thread2.h>
  63 #include <sys/spinlock2.h>
  64 #include <sys/serialize.h>
  65
  66 #include <machine/cpu.h>
  67 #include <machine/smp.h>
  68
  69 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
  70
  71 static void sched_setup (void *dummy);
  72 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
  73
  74 int     hogticks;
  75 int     lbolt;
  76 int     lbolt_syncer;
  77 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
  78 int     ncpus;
  79 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;
  80 int     ncpus_fit, ncpus_fit_mask;
  81 int     safepri;
  82 int     tsleep_now_works;
  83
  84 static struct callout loadav_callout;
  85 static struct callout schedcpu_callout;
  86 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
  87
  88 #if !defined(KTR_TSLEEP)
  89 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
  90 #endif
  91 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
  92 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter %p", sizeof(void *));
  93 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 1, "tsleep exit", 0);
  94 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 2, "wakeup enter %p", sizeof(void *));
  95 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 3, "wakeup exit", 0);
  96 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, ilockfail,  4, "interlock failed %p", sizeof(void *));
  97
  98 #define logtsleep1(name)        KTR_LOG(tsleep_ ## name)
  99 #define logtsleep2(name, val)   KTR_LOG(tsleep_ ## name, val)
 100
 101 struct loadavg averunnable =
 102         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
 103 /*
 104  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
 105  * when sampling at 5 second intervals.
 106  */
 107 static fixpt_t cexp[3] = {
 108         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
 109         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
 110         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
 111 };
 112
 113 static void     endtsleep (void *);
 114 static void     unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td);
 115 static void     loadav (void *arg);
 116 static void     schedcpu (void *arg);
 117
 118 /*
 119  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
 120  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
 121  */
 122 static int
 123 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 124 {
 125         int error, new_val;
 126
 127         new_val = sched_quantum * tick;
 128         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 129         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 130                 return (error);
 131         if (new_val < tick)
 132                 return (EINVAL);
 133         sched_quantum = new_val / tick;
 134         hogticks = 2 * sched_quantum;
 135         return (0);
 136 }
 137
 138 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 139         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 140
 141 /*
 142  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 143  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 144  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 145  *
 146  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 147  *     1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 148  *
 149  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 150  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 151  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 152  *
 153  * decay 95% of `lwp_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing
 154  */
 155 #define CCPU_SHIFT      11
 156
 157 static fixpt_t ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 158 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 159
 160 /*
 161  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale
 162  */
 163 int     fscale __unused = FSCALE;       /* exported to systat */
 164 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 165
 166 /*
 167  * Recompute process priorities, once a second.
 168  *
 169  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
 170  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
 171  * process runnable relative to other processes in the system we have
 172  * a 1-second recalc to help out.
 173  *
 174  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
 175  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold
 176  * several seconds worth of count.
 177  *
 178  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
 179  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
 180  */
 181 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
 182 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
 183
 184 static void
 185 schedcpu(void *arg)
 186 {
 187         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
 188         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
 189         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 190         wakeup((caddr_t)&lbolt_syncer);
 191         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
 192 }
 193
 194 /*
 195  * General process statistics once a second
 196  */
 197 static int
 198 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
 199 {
 200         struct lwp *lp;
 201
 202         crit_enter();
 203         p->p_swtime++;
 204         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
 205                 if (lp->lwp_stat == LSSLEEP)
 206                         lp->lwp_slptime++;
 207
 208                 /*
 209                  * Only recalculate processes that are active or have slept
 210                  * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
 211                  */
 212                 if (lp->lwp_slptime <= 1) {
 213                         p->p_usched->recalculate(lp);
 214                 } else {
 215                         lp->lwp_pctcpu = (lp->lwp_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 216                 }
 217         }
 218         crit_exit();
 219         return(0);
 220 }
 221
 222 /*
 223  * Resource checks.  XXX break out since ksignal/killproc can block,
 224  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
 225  * a better way.
 226  */
 227 static int
 228 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
 229 {
 230         u_int64_t ttime;
 231         struct lwp *lp;
 232
 233         crit_enter();
 234         if (p->p_stat == SIDL ||
 235             p->p_stat == SZOMB ||
 236             p->p_limit == NULL
 237         ) {
 238                 crit_exit();
 239                 return(0);
 240         }
 241
 242         ttime = 0;
 243         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
 244                 /*
 245                  * We may have caught an lp in the middle of being
 246                  * created, lwp_thread can be NULL.
 247                  */
 248                 if (lp->lwp_thread) {
 249                         ttime += lp->lwp_thread->td_sticks;
 250                         ttime += lp->lwp_thread->td_uticks;
 251                 }
 252         }
 253
 254         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
 255         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
 256                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 257                 break;
 258         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
 259                 if ((p->p_flag & P_XCPU) == 0) {
 260                         p->p_flag |= P_XCPU;
 261                         ksignal(p, SIGXCPU);
 262                 }
 263                 break;
 264         default:
 265                 break;
 266         }
 267         crit_exit();
 268         return(0);
 269 }
 270
 271 /*
 272  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
 273  * a period of one second.
 274  *
 275  * MPSAFE
 276  */
 277 void
 278 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
 279 {
 280         fixpt_t acc;
 281         int remticks;
 282
 283         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
 284         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
 285                 lp->lwp_pctcpu = acc;
 286         } else {
 287                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
 288                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
 289                                 ESTCPUFREQ;
 290         }
 291 }
 292
 293 /*
 294  * tsleep/wakeup hash table parameters.  Try to find the sweet spot for
 295  * like addresses being slept on.
 296  */
 297 #define TABLESIZE       1024
 298 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 6) & (TABLESIZE - 1))
 299
 300 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
 301
 302 /*
 303  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
 304  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
 305  * cannot make any high level calls.
 306  *
 307  * Each cpu has its own sleep queue.
 308  */
 309 void
 310 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
 311 {
 312         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
 313         int i;
 314
 315         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 316                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
 317                 hogticks = 2 * sched_quantum;
 318
 319                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
 320         } else {
 321                 gd->gd_tsleep_hash = kmalloc(sizeof(slpque_cpu0),
 322                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
 323         }
 324         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
 325                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
 326 }
 327
 328 /*
 329  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 330  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 331  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 332  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 333  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 334  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 335  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 336  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 337  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 338  *
 339  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
 340  * the LWKT scheduler.
 341  *
 342  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 343  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 344  */
 345 int
 346 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 347 {
 348         struct thread *td = curthread;
 349         struct lwp *lp = td->td_lwp;
 350         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 351         globaldata_t gd;
 352         int sig;
 353         int catch;
 354         int id;
 355         int error;
 356         int oldpri;
 357         struct callout thandle;
 358
 359         /*
 360          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 361          * even in stable.  Just scrap it for now.
 362          */
 363         if (tsleep_now_works == 0 || panicstr) {
 364                 /*
 365                  * After a panic, or before we actually have an operational
 366                  * softclock, just give interrupts a chance, then just return;
 367                  *
 368                  * don't run any other procs or panic below,
 369                  * in case this is the idle process and already asleep.
 370                  */
 371                 splz();
 372                 oldpri = td->td_pri & TDPRI_MASK;
 373                 lwkt_setpri_self(safepri);
 374                 lwkt_switch();
 375                 lwkt_setpri_self(oldpri);
 376                 return (0);
 377         }
 378         logtsleep2(tsleep_beg, ident);
 379         gd = td->td_gd;
 380         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
 381
 382         /*
 383          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
 384          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
 385          * interlock.
 386          *
 387          * The entire sequence through to where we actually sleep must
 388          * run without breaking the critical section.
 389          */
 390         id = LOOKUP(ident);
 391         catch = flags & PCATCH;
 392         error = 0;
 393         sig = 0;
 394
 395         crit_enter_quick(td);
 396
 397         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 398         KASSERT(lp == NULL ||
 399                 lp->lwp_stat == LSRUN ||        /* Obvious */
 400                 lp->lwp_stat == LSSTOP,         /* Set in tstop */
 401                 ("tsleep %p %s %d",
 402                         ident, wmesg, lp->lwp_stat));
 403
 404         /*
 405          * Setup for the current process (if this is a process).
 406          */
 407         if (lp) {
 408                 if (catch) {
 409                         /*
 410                          * Early termination if PCATCH was set and a
 411                          * signal is pending, interlocked with the
 412                          * critical section.
 413                          *
 414                          * Early termination only occurs when tsleep() is
 415                          * entered while in a normal LSRUN state.
 416                          */
 417                         if ((sig = CURSIG(lp)) != 0)
 418                                 goto resume;
 419
 420                         /*
 421                          * Early termination if PCATCH was set and a
 422                          * mailbox signal was possibly delivered prior to
 423                          * the system call even being made, in order to
 424                          * allow the user to interlock without having to
 425                          * make additional system calls.
 426                          */
 427                         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
 428                                 goto resume;
 429
 430                         /*
 431                          * Causes ksignal to wake us up when.
 432                          */
 433                         lp->lwp_flag |= LWP_SINTR;
 434                 }
 435
 436                 /*
 437                  * Make sure the current process has been untangled from
 438                  * the userland scheduler and initialize slptime to start
 439                  * counting.
 440                  */
 441                 p->p_usched->release_curproc(lp);
 442                 lp->lwp_slptime = 0;
 443         }
 444
 445         /*
 446          * If the interlocked flag is set but our cpu bit in the slpqueue
 447          * is no longer set, then a wakeup was processed inbetween the
 448          * tsleep_interlock() and here.  This can occur under extreme loads
 449          * if the IPIQ fills up and gets processed synchronously by, say,
 450          * a wakeup() or other IPI sent inbetween the interlock and here.
 451          *
 452          * Even the usched->release function just above can muff it up.
 453          */
 454         if ((flags & PINTERLOCKED) &&
 455             (slpque_cpumasks[id] & gd->gd_cpumask) == 0) {
 456                 logtsleep2(ilockfail, ident);
 457                 goto resume;
 458         }
 459
 460         /*
 461          * Move our thread to the correct queue and setup our wchan, etc.
 462          */
 463         lwkt_deschedule_self(td);
 464         td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
 465         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 466         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 467
 468         td->td_wchan = ident;
 469         td->td_wmesg = wmesg;
 470         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
 471
 472         /*
 473          * Setup the timeout, if any
 474          */
 475         if (timo) {
 476                 callout_init(&thandle);
 477                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
 478         }
 479
 480         /*
 481          * Beddy bye bye.
 482          */
 483         if (lp) {
 484                 /*
 485                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
 486                  */
 487                 KKASSERT((lp->lwp_flag & LWP_ONRUNQ) == 0);
 488                 /*
 489                  * tstop() sets LSSTOP, so don't fiddle with that.
 490                  */
 491                 if (lp->lwp_stat != LSSTOP)
 492                         lp->lwp_stat = LSSLEEP;
 493                 lp->lwp_ru.ru_nvcsw++;
 494                 lwkt_switch();
 495
 496                 /*
 497                  * And when we are woken up, put us back in LSRUN.  If we
 498                  * slept for over a second, recalculate our estcpu.
 499                  */
 500                 lp->lwp_stat = LSRUN;
 501                 if (lp->lwp_slptime)
 502                         p->p_usched->recalculate(lp);
 503                 lp->lwp_slptime = 0;
 504         } else {
 505                 lwkt_switch();
 506         }
 507
 508         /*
 509          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
 510          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
 511          */
 512         KKASSERT(gd == td->td_gd);
 513
 514         /*
 515          * Cleanup the timeout.
 516          */
 517         if (timo) {
 518                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 519                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 520                         error = EWOULDBLOCK;
 521                 } else {
 522                         callout_stop(&thandle);
 523                 }
 524         }
 525
 526         /*
 527          * Since td_threadq is used both for our run queue AND for the
 528          * tsleep hash queue, we can't still be on it at this point because
 529          * we've gotten cpu back.
 530          */
 531         KASSERT((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0, ("tsleep: impossible thread flags %08x", td->td_flags));
 532         td->td_wchan = NULL;
 533         td->td_wmesg = NULL;
 534         td->td_wdomain = 0;
 535
 536         /*
 537          * Figure out the correct error return.  If interrupted by a
 538          * signal we want to return EINTR or ERESTART.
 539          *
 540          * If P_MAILBOX is set no automatic system call restart occurs
 541          * and we return EINTR.  P_MAILBOX is meant to be used as an
 542          * interlock, the user must poll it prior to any system call
 543          * that it wishes to interlock a mailbox signal against since
 544          * the flag is cleared on *any* system call that sleeps.
 545          */
 546 resume:
 547         if (p) {
 548                 if (catch && error == 0) {
 549                         if ((p->p_flag & P_MAILBOX) && sig == 0) {
 550                                 error = EINTR;
 551                         } else if (sig != 0 || (sig = CURSIG(lp))) {
 552                                 if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 553                                         error = EINTR;
 554                                 else
 555                                         error = ERESTART;
 556                         }
 557                 }
 558                 lp->lwp_flag &= ~(LWP_BREAKTSLEEP | LWP_SINTR);
 559                 p->p_flag &= ~P_MAILBOX;
 560         }
 561         logtsleep1(tsleep_end);
 562         crit_exit_quick(td);
 563         return (error);
 564 }
 565
 566 /*
 567  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
 568  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
 569  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
 570  *
 571  *      (enter critical section)
 572  *      (acquire upper level lock)
 573  *      tsleep_interlock(blah)
 574  *      (release upper level lock)
 575  *      tsleep(blah, ...)
 576  *      (exit critical section)
 577  *
 578  * Basically this function sets our cpumask for the ident which informs
 579  * other cpus that our cpu 'might' be waiting (or about to wait on) the
 580  * hash index related to the ident.  The critical section prevents another
 581  * cpu's wakeup() from being processed on our cpu until we are actually
 582  * able to enter the tsleep().  Thus, no race occurs between our attempt
 583  * to release a resource and sleep, and another cpu's attempt to acquire
 584  * a resource and call wakeup.
 585  *
 586  * There isn't much of a point to this function unless you call it while
 587  * holding a critical section.
 588  */
 589 static __inline void
 590 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, void *ident)
 591 {
 592         int id = LOOKUP(ident);
 593
 594         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 595 }
 596
 597 void
 598 tsleep_interlock(void *ident)
 599 {
 600         _tsleep_interlock(mycpu, ident);
 601 }
 602
 603 /*
 604  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
 605  * be passed to msleep().  The function will atomically release the
 606  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
 607  * return.
 608  *
 609  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
 610  * heavily.
 611  */
 612 int
 613 msleep(void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
 614        const char *wmesg, int timo)
 615 {
 616         globaldata_t gd = mycpu;
 617         int error;
 618
 619         crit_enter_gd(gd);
 620         _tsleep_interlock(gd, ident);
 621         spin_unlock_wr_quick(gd, spin);
 622         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
 623         spin_lock_wr_quick(gd, spin);
 624         crit_exit_gd(gd);
 625
 626         return (error);
 627 }
 628
 629 /*
 630  * Interlocked serializer sleep.  An exclusively held serializer must
 631  * be passed to serialize_sleep().  The function will atomically release
 632  * the serializer and tsleep on the ident, then reacquire the serializer
 633  * and return.
 634  */
 635 int
 636 serialize_sleep(void *ident, struct lwkt_serialize *slz, int flags,
 637                 const char *wmesg, int timo)
 638 {
 639         int ret;
 640
 641         ASSERT_SERIALIZED(slz);
 642
 643         crit_enter();
 644         tsleep_interlock(ident);
 645         lwkt_serialize_exit(slz);
 646         ret = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
 647         lwkt_serialize_enter(slz);
 648         crit_exit();
 649
 650         return ret;
 651 }
 652
 653 /*
 654  * Directly block on the LWKT thread by descheduling it.  This
 655  * is much faster then tsleep(), but the only legal way to wake
 656  * us up is to directly schedule the thread.
 657  *
 658  * Setting TDF_SINTR will cause new signals to directly schedule us.
 659  *
 660  * This routine is typically called while in a critical section.
 661  */
 662 int
 663 lwkt_sleep(const char *wmesg, int flags)
 664 {
 665         thread_t td = curthread;
 666         int sig;
 667
 668         if ((flags & PCATCH) == 0 || td->td_lwp == NULL) {
 669                 td->td_flags |= TDF_BLOCKED;
 670                 td->td_wmesg = wmesg;
 671                 lwkt_deschedule_self(td);
 672                 lwkt_switch();
 673                 td->td_wmesg = NULL;
 674                 td->td_flags &= ~TDF_BLOCKED;
 675                 return(0);
 676         }
 677         if ((sig = CURSIG(td->td_lwp)) != 0) {
 678                 if (SIGISMEMBER(td->td_proc->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 679                         return(EINTR);
 680                 else
 681                         return(ERESTART);
 682
 683         }
 684         td->td_flags |= TDF_BLOCKED | TDF_SINTR;
 685         td->td_wmesg = wmesg;
 686         lwkt_deschedule_self(td);
 687         lwkt_switch();
 688         td->td_flags &= ~(TDF_BLOCKED | TDF_SINTR);
 689         td->td_wmesg = NULL;
 690         return(0);
 691 }
 692
 693 /*
 694  * Implement the timeout for tsleep.
 695  *
 696  * We set LWP_BREAKTSLEEP to indicate that an event has occured, but
 697  * we only call setrunnable if the process is not stopped.
 698  *
 699  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
 700  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
 701  */
 702 static void
 703 endtsleep(void *arg)
 704 {
 705         thread_t td = arg;
 706         struct lwp *lp;
 707
 708         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 709         crit_enter();
 710
 711         /*
 712          * cpu interlock.  Thread flags are only manipulated on
 713          * the cpu owning the thread.  proc flags are only manipulated
 714          * by the older of the MP lock.  We have both.
 715          */
 716         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 717                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 718
 719                 if ((lp = td->td_lwp) != NULL) {
 720                         lp->lwp_flag |= LWP_BREAKTSLEEP;
 721                         if (lp->lwp_proc->p_stat != SSTOP)
 722                                 setrunnable(lp);
 723                 } else {
 724                         unsleep_and_wakeup_thread(td);
 725                 }
 726         }
 727         crit_exit();
 728 }
 729
 730 /*
 731  * Unsleep and wakeup a thread.  This function runs without the MP lock
 732  * which means that it can only manipulate thread state on the owning cpu,
 733  * and cannot touch the process state at all.
 734  */
 735 static
 736 void
 737 unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td)
 738 {
 739         globaldata_t gd = mycpu;
 740         int id;
 741
 742 #ifdef SMP
 743         if (td->td_gd != gd) {
 744                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)unsleep_and_wakeup_thread, td);
 745                 return;
 746         }
 747 #endif
 748         crit_enter();
 749         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 750                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 751                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
 752                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 753                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
 754                         atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 755                 lwkt_schedule(td);
 756         }
 757         crit_exit();
 758 }
 759
 760 /*
 761  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 762  * count may be zero or one only.
 763  *
 764  * The domain encodes the sleep/wakeup domain AND the first cpu to check
 765  * (which is always the current cpu).  As we iterate across cpus
 766  *
 767  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
 768  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
 769  * at all.
 770  */
 771 static void
 772 _wakeup(void *ident, int domain)
 773 {
 774         struct tslpque *qp;
 775         struct thread *td;
 776         struct thread *ntd;
 777         globaldata_t gd;
 778 #ifdef SMP
 779         cpumask_t mask;
 780 #endif
 781         int id;
 782
 783         crit_enter();
 784         logtsleep2(wakeup_beg, ident);
 785         gd = mycpu;
 786         id = LOOKUP(ident);
 787         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
 788 restart:
 789         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 790                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 791                 if (td->td_wchan == ident &&
 792                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
 793                 ) {
 794                         KKASSERT(td->td_flags & TDF_TSLEEPQ);
 795                         td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 796                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 797                         if (TAILQ_FIRST(qp) == NULL) {
 798                                 atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id],
 799                                                  gd->gd_cpumask);
 800                         }
 801                         lwkt_schedule(td);
 802                         if (domain & PWAKEUP_ONE)
 803                                 goto done;
 804                         goto restart;
 805                 }
 806         }
 807
 808 #ifdef SMP
 809         /*
 810          * We finished checking the current cpu but there still may be
 811          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
 812          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
 813          * to continue checking cpus.
 814          *
 815          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
 816          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send
 817          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
 818          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
 819          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
 820          * needed to be woken up.
 821          *
 822          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
 823          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
 824          * thread pointers.
 825          */
 826         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0 &&
 827             (mask = slpque_cpumasks[id] & gd->gd_other_cpus) != 0) {
 828                 lwkt_send_ipiq2_mask(mask, _wakeup, ident,
 829                                      domain | PWAKEUP_MYCPU);
 830         }
 831 #endif
 832 done:
 833         logtsleep1(wakeup_end);
 834         crit_exit();
 835 }
 836
 837 /*
 838  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
 839  */
 840 void
 841 wakeup(void *ident)
 842 {
 843     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid));
 844 }
 845
 846 /*
 847  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
 848  */
 849 void
 850 wakeup_one(void *ident)
 851 {
 852     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 853     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 854 }
 855
 856 /*
 857  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 858  * only.
 859  */
 860 void
 861 wakeup_mycpu(void *ident)
 862 {
 863     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 864 }
 865
 866 /*
 867  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 868  * only.
 869  */
 870 void
 871 wakeup_mycpu_one(void *ident)
 872 {
 873     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 874     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU|PWAKEUP_ONE);
 875 }
 876
 877 /*
 878  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 879  * only.
 880  */
 881 void
 882 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, void *ident)
 883 {
 884 #ifdef SMP
 885     if (gd == mycpu) {
 886         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 887     } else {
 888         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU);
 889     }
 890 #else
 891     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 892 #endif
 893 }
 894
 895 /*
 896  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 897  * only.
 898  */
 899 void
 900 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, void *ident)
 901 {
 902 #ifdef SMP
 903     if (gd == mycpu) {
 904         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 905     } else {
 906         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 907     }
 908 #else
 909     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 910 #endif
 911 }
 912
 913 /*
 914  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
 915  * the specified domain, on all cpus.
 916  */
 917 void
 918 wakeup_domain(void *ident, int domain)
 919 {
 920     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
 921 }
 922
 923 /*
 924  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
 925  * the specified  domain, on any cpu.
 926  */
 927 void
 928 wakeup_domain_one(void *ident, int domain)
 929 {
 930     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 931     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 932 }
 933
 934 /*
 935  * setrunnable()
 936  *
 937  * Make a process runnable.  The MP lock must be held on call.  This only
 938  * has an effect if we are in SSLEEP.  We only break out of the
 939  * tsleep if LWP_BREAKTSLEEP is set, otherwise we just fix-up the state.
 940  *
 941  * NOTE: With the MP lock held we can only safely manipulate the process
 942  * structure.  We cannot safely manipulate the thread structure.
 943  */
 944 void
 945 setrunnable(struct lwp *lp)
 946 {
 947         crit_enter();
 948         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 949         if (lp->lwp_stat == LSSTOP)
 950                 lp->lwp_stat = LSSLEEP;
 951         if (lp->lwp_stat == LSSLEEP && (lp->lwp_flag & LWP_BREAKTSLEEP))
 952                 unsleep_and_wakeup_thread(lp->lwp_thread);
 953         crit_exit();
 954 }
 955
 956 /*
 957  * The process is stopped due to some condition, usually because p_stat is
 958  * set to SSTOP, but also possibly due to being traced.
 959  *
 960  * NOTE!  If the caller sets SSTOP, the caller must also clear P_WAITED
 961  * because the parent may check the child's status before the child actually
 962  * gets to this routine.
 963  *
 964  * This routine is called with the current lwp only, typically just
 965  * before returning to userland.
 966  *
 967  * Setting LWP_BREAKTSLEEP before entering the tsleep will cause a passive
 968  * SIGCONT to break out of the tsleep.
 969  */
 970 void
 971 tstop(void)
 972 {
 973         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 974         struct proc *p = lp->lwp_proc;
 975
 976         crit_enter();
 977         /*
 978          * If LWP_WSTOP is set, we were sleeping
 979          * while our process was stopped.  At this point
 980          * we were already counted as stopped.
 981          */
 982         if ((lp->lwp_flag & LWP_WSTOP) == 0) {
 983                 /*
 984                  * If we're the last thread to stop, signal
 985                  * our parent.
 986                  */
 987                 p->p_nstopped++;
 988                 lp->lwp_flag |= LWP_WSTOP;
 989                 wakeup(&p->p_nstopped);
 990                 if (p->p_nstopped == p->p_nthreads) {
 991                         p->p_flag &= ~P_WAITED;
 992                         wakeup(p->p_pptr);
 993                         if ((p->p_pptr->p_sigacts->ps_flag & PS_NOCLDSTOP) == 0)
 994                                 ksignal(p->p_pptr, SIGCHLD);
 995                 }
 996         }
 997         while (p->p_stat == SSTOP) {
 998                 lp->lwp_flag |= LWP_BREAKTSLEEP;
 999                 lp->lwp_stat = LSSTOP;
1000                 tsleep(p, 0, "stop", 0);
1001         }
1002         p->p_nstopped--;
1003         lp->lwp_flag &= ~LWP_WSTOP;
1004         crit_exit();
1005 }
1006
1007 /*
1008  * Yield / synchronous reschedule.  This is a bit tricky because the trap
1009  * code might have set a lazy release on the switch function.   Setting
1010  * P_PASSIVE_ACQ will ensure that the lazy release executes when we call
1011  * switch, and that we are given a greater chance of affinity with our
1012  * current cpu.
1013  *
1014  * We call lwkt_setpri_self() to rotate our thread to the end of the lwkt
1015  * run queue.  lwkt_switch() will also execute any assigned passive release
1016  * (which usually calls release_curproc()), allowing a same/higher priority
1017  * process to be designated as the current process.
1018  *
1019  * While it is possible for a lower priority process to be designated,
1020  * it's call to lwkt_maybe_switch() in acquire_curproc() will likely
1021  * round-robin back to us and we will be able to re-acquire the current
1022  * process designation.
1023  */
1024 void
1025 uio_yield(void)
1026 {
1027         struct thread *td = curthread;
1028         struct proc *p = td->td_proc;
1029
1030         lwkt_setpri_self(td->td_pri & TDPRI_MASK);
1031         if (p) {
1032                 p->p_flag |= P_PASSIVE_ACQ;
1033                 lwkt_switch();
1034                 p->p_flag &= ~P_PASSIVE_ACQ;
1035         } else {
1036                 lwkt_switch();
1037         }
1038 }
1039
1040 /*
1041  * Compute a tenex style load average of a quantity on
1042  * 1, 5 and 15 minute intervals.
1043  */
1044 static int loadav_count_runnable(struct lwp *p, void *data);
1045
1046 static void
1047 loadav(void *arg)
1048 {
1049         struct loadavg *avg;
1050         int i, nrun;
1051
1052         nrun = 0;
1053         alllwp_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
1054         avg = &averunnable;
1055         for (i = 0; i < 3; i++) {
1056                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
1057                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
1058         }
1059
1060         /*
1061          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
1062          * random variation to avoid synchronisation with processes that
1063          * run at regular intervals.
1064          */
1065         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(krandom() % (hz * 2 + 1)),
1066                       loadav, NULL);
1067 }
1068
1069 static int
1070 loadav_count_runnable(struct lwp *lp, void *data)
1071 {
1072         int *nrunp = data;
1073         thread_t td;
1074
1075         switch (lp->lwp_stat) {
1076         case LSRUN:
1077                 if ((td = lp->lwp_thread) == NULL)
1078                         break;
1079                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
1080                         break;
1081                 ++*nrunp;
1082                 break;
1083         default:
1084                 break;
1085         }
1086         return(0);
1087 }
1088
1089 /* ARGSUSED */
1090 static void
1091 sched_setup(void *dummy)
1092 {
1093         callout_init(&loadav_callout);
1094         callout_init(&schedcpu_callout);
1095
1096         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
1097         schedcpu(NULL);
1098         loadav(NULL);
1099 }
1100