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