Remove CAPS.
[dragonfly.git] / sys / kern / lwkt_thread.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2011 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  *
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  *
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 /*
36  * Each cpu in a system has its own self-contained light weight kernel
37  * thread scheduler, which means that generally speaking we only need
38  * to use a critical section to avoid problems.  Foreign thread 
39  * scheduling is queued via (async) IPIs.
40  */
41
42 #include <sys/param.h>
43 #include <sys/systm.h>
44 #include <sys/kernel.h>
45 #include <sys/proc.h>
46 #include <sys/rtprio.h>
47 #include <sys/kinfo.h>
48 #include <sys/queue.h>
49 #include <sys/sysctl.h>
50 #include <sys/kthread.h>
51 #include <machine/cpu.h>
52 #include <sys/lock.h>
53 #include <sys/spinlock.h>
54 #include <sys/ktr.h>
55
56 #include <sys/thread2.h>
57 #include <sys/spinlock2.h>
58 #include <sys/mplock2.h>
59
60 #include <sys/dsched.h>
61
62 #include <vm/vm.h>
63 #include <vm/vm_param.h>
64 #include <vm/vm_kern.h>
65 #include <vm/vm_object.h>
66 #include <vm/vm_page.h>
67 #include <vm/vm_map.h>
68 #include <vm/vm_pager.h>
69 #include <vm/vm_extern.h>
70
71 #include <machine/stdarg.h>
72 #include <machine/smp.h>
73
74 #if !defined(KTR_CTXSW)
75 #define KTR_CTXSW KTR_ALL
76 #endif
77 KTR_INFO_MASTER(ctxsw);
78 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, sw, 0, "#cpu[%d].td = %p", int cpu, struct thread *td);
79 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, pre, 1, "#cpu[%d].td = %p", int cpu, struct thread *td);
80 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, newtd, 2, "#threads[%p].name = %s", struct thread *td, char *comm);
81 KTR_INFO(KTR_CTXSW, ctxsw, deadtd, 3, "#threads[%p].name = <dead>", struct thread *td);
82
83 static MALLOC_DEFINE(M_THREAD, "thread", "lwkt threads");
84
85 #ifdef  INVARIANTS
86 static int panic_on_cscount = 0;
87 #endif
88 static __int64_t switch_count = 0;
89 static __int64_t preempt_hit = 0;
90 static __int64_t preempt_miss = 0;
91 static __int64_t preempt_weird = 0;
92 static int lwkt_use_spin_port;
93 static struct objcache *thread_cache;
94
95 #ifdef SMP
96 static void lwkt_schedule_remote(void *arg, int arg2, struct intrframe *frame);
97 static void lwkt_setcpu_remote(void *arg);
98 #endif
99
100 extern void cpu_heavy_restore(void);
101 extern void cpu_lwkt_restore(void);
102 extern void cpu_kthread_restore(void);
103 extern void cpu_idle_restore(void);
104
105 /*
106  * We can make all thread ports use the spin backend instead of the thread
107  * backend.  This should only be set to debug the spin backend.
108  */
109 TUNABLE_INT("lwkt.use_spin_port", &lwkt_use_spin_port);
110
111 #ifdef  INVARIANTS
112 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, panic_on_cscount, CTLFLAG_RW, &panic_on_cscount, 0,
113     "Panic if attempting to switch lwkt's while mastering cpusync");
114 #endif
115 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, switch_count, CTLFLAG_RW, &switch_count, 0,
116     "Number of switched threads");
117 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_hit, CTLFLAG_RW, &preempt_hit, 0, 
118     "Successful preemption events");
119 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_miss, CTLFLAG_RW, &preempt_miss, 0, 
120     "Failed preemption events");
121 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_weird, CTLFLAG_RW, &preempt_weird, 0,
122     "Number of preempted threads.");
123 static int fairq_enable = 0;
124 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, fairq_enable, CTLFLAG_RW,
125         &fairq_enable, 0, "Turn on fairq priority accumulators");
126 static int fairq_bypass = -1;
127 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, fairq_bypass, CTLFLAG_RW,
128         &fairq_bypass, 0, "Allow fairq to bypass td on token failure");
129 extern int lwkt_sched_debug;
130 int lwkt_sched_debug = 0;
131 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, sched_debug, CTLFLAG_RW,
132         &lwkt_sched_debug, 0, "Scheduler debug");
133 static int lwkt_spin_loops = 10;
134 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, spin_loops, CTLFLAG_RW,
135         &lwkt_spin_loops, 0, "Scheduler spin loops until sorted decon");
136 static int lwkt_spin_reseq = 0;
137 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, spin_reseq, CTLFLAG_RW,
138         &lwkt_spin_reseq, 0, "Scheduler resequencer enable");
139 static int lwkt_spin_monitor = 0;
140 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, spin_monitor, CTLFLAG_RW,
141         &lwkt_spin_monitor, 0, "Scheduler uses monitor/mwait");
142 static int lwkt_spin_fatal = 0; /* disabled */
143 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, spin_fatal, CTLFLAG_RW,
144         &lwkt_spin_fatal, 0, "LWKT scheduler spin loops till fatal panic");
145 static int preempt_enable = 1;
146 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, preempt_enable, CTLFLAG_RW,
147         &preempt_enable, 0, "Enable preemption");
148 static int lwkt_cache_threads = 0;
149 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, cache_threads, CTLFLAG_RD,
150         &lwkt_cache_threads, 0, "thread+kstack cache");
151
152 static __cachealign int lwkt_cseq_rindex;
153 static __cachealign int lwkt_cseq_windex;
154
155 /*
156  * These helper procedures handle the runq, they can only be called from
157  * within a critical section.
158  *
159  * WARNING!  Prior to SMP being brought up it is possible to enqueue and
160  * dequeue threads belonging to other cpus, so be sure to use td->td_gd
161  * instead of 'mycpu' when referencing the globaldata structure.   Once
162  * SMP live enqueuing and dequeueing only occurs on the current cpu.
163  */
164 static __inline
165 void
166 _lwkt_dequeue(thread_t td)
167 {
168     if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
169         struct globaldata *gd = td->td_gd;
170
171         td->td_flags &= ~TDF_RUNQ;
172         TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
173         --gd->gd_tdrunqcount;
174         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == NULL)
175                 atomic_clear_int(&gd->gd_reqflags, RQF_RUNNING);
176     }
177 }
178
179 /*
180  * Priority enqueue.
181  *
182  * There are a limited number of lwkt threads runnable since user
183  * processes only schedule one at a time per cpu.  However, there can
184  * be many user processes in kernel mode exiting from a tsleep() which
185  * become runnable.
186  *
187  * NOTE: lwkt_schedulerclock() will force a round-robin based on td_pri and
188  *       will ignore user priority.  This is to ensure that user threads in
189  *       kernel mode get cpu at some point regardless of what the user
190  *       scheduler thinks.
191  */
192 static __inline
193 void
194 _lwkt_enqueue(thread_t td)
195 {
196     thread_t xtd;
197
198     if ((td->td_flags & (TDF_RUNQ|TDF_MIGRATING|TDF_BLOCKQ)) == 0) {
199         struct globaldata *gd = td->td_gd;
200
201         td->td_flags |= TDF_RUNQ;
202         xtd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
203         if (xtd == NULL) {
204             TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
205             atomic_set_int(&gd->gd_reqflags, RQF_RUNNING);
206         } else {
207             /*
208              * NOTE: td_upri - higher numbers more desireable, same sense
209              *       as td_pri (typically reversed from lwp_upri).
210              *
211              *       In the equal priority case we want the best selection
212              *       at the beginning so the less desireable selections know
213              *       that they have to setrunqueue/go-to-another-cpu, even
214              *       though it means switching back to the 'best' selection.
215              *       This also avoids degenerate situations when many threads
216              *       are runnable or waking up at the same time.
217              *
218              *       If upri matches exactly place at end/round-robin.
219              */
220             while (xtd &&
221                    (xtd->td_pri >= td->td_pri ||
222                     (xtd->td_pri == td->td_pri &&
223                      xtd->td_upri >= td->td_upri))) {
224                 xtd = TAILQ_NEXT(xtd, td_threadq);
225             }
226             if (xtd)
227                 TAILQ_INSERT_BEFORE(xtd, td, td_threadq);
228             else
229                 TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
230         }
231         ++gd->gd_tdrunqcount;
232
233         /*
234          * Request a LWKT reschedule if we are now at the head of the queue.
235          */
236         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == td)
237             need_lwkt_resched();
238     }
239 }
240
241 static __boolean_t
242 _lwkt_thread_ctor(void *obj, void *privdata, int ocflags)
243 {
244         struct thread *td = (struct thread *)obj;
245
246         td->td_kstack = NULL;
247         td->td_kstack_size = 0;
248         td->td_flags = TDF_ALLOCATED_THREAD;
249         td->td_mpflags = 0;
250         return (1);
251 }
252
253 static void
254 _lwkt_thread_dtor(void *obj, void *privdata)
255 {
256         struct thread *td = (struct thread *)obj;
257
258         KASSERT(td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD,
259             ("_lwkt_thread_dtor: not allocated from objcache"));
260         KASSERT((td->td_flags & TDF_ALLOCATED_STACK) && td->td_kstack &&
261                 td->td_kstack_size > 0,
262             ("_lwkt_thread_dtor: corrupted stack"));
263         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)td->td_kstack, td->td_kstack_size);
264         td->td_kstack = NULL;
265         td->td_flags = 0;
266 }
267
268 /*
269  * Initialize the lwkt s/system.
270  *
271  * Nominally cache up to 32 thread + kstack structures.  Cache more on
272  * systems with a lot of cpu cores.
273  */
274 void
275 lwkt_init(void)
276 {
277     TUNABLE_INT("lwkt.cache_threads", &lwkt_cache_threads);
278     if (lwkt_cache_threads == 0) {
279         lwkt_cache_threads = ncpus * 4;
280         if (lwkt_cache_threads < 32)
281             lwkt_cache_threads = 32;
282     }
283     thread_cache = objcache_create_mbacked(
284                                 M_THREAD, sizeof(struct thread),
285                                 0, lwkt_cache_threads,
286                                 _lwkt_thread_ctor, _lwkt_thread_dtor, NULL);
287 }
288
289 /*
290  * Schedule a thread to run.  As the current thread we can always safely
291  * schedule ourselves, and a shortcut procedure is provided for that
292  * function.
293  *
294  * (non-blocking, self contained on a per cpu basis)
295  */
296 void
297 lwkt_schedule_self(thread_t td)
298 {
299     KKASSERT((td->td_flags & TDF_MIGRATING) == 0);
300     crit_enter_quick(td);
301     KASSERT(td != &td->td_gd->gd_idlethread,
302             ("lwkt_schedule_self(): scheduling gd_idlethread is illegal!"));
303     KKASSERT(td->td_lwp == NULL ||
304              (td->td_lwp->lwp_mpflags & LWP_MP_ONRUNQ) == 0);
305     _lwkt_enqueue(td);
306     crit_exit_quick(td);
307 }
308
309 /*
310  * Deschedule a thread.
311  *
312  * (non-blocking, self contained on a per cpu basis)
313  */
314 void
315 lwkt_deschedule_self(thread_t td)
316 {
317     crit_enter_quick(td);
318     _lwkt_dequeue(td);
319     crit_exit_quick(td);
320 }
321
322 /*
323  * LWKTs operate on a per-cpu basis
324  *
325  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
326  */
327 void
328 lwkt_gdinit(struct globaldata *gd)
329 {
330     TAILQ_INIT(&gd->gd_tdrunq);
331     TAILQ_INIT(&gd->gd_tdallq);
332 }
333
334 /*
335  * Create a new thread.  The thread must be associated with a process context
336  * or LWKT start address before it can be scheduled.  If the target cpu is
337  * -1 the thread will be created on the current cpu.
338  *
339  * If you intend to create a thread without a process context this function
340  * does everything except load the startup and switcher function.
341  */
342 thread_t
343 lwkt_alloc_thread(struct thread *td, int stksize, int cpu, int flags)
344 {
345     static int cpu_rotator;
346     globaldata_t gd = mycpu;
347     void *stack;
348
349     /*
350      * If static thread storage is not supplied allocate a thread.  Reuse
351      * a cached free thread if possible.  gd_freetd is used to keep an exiting
352      * thread intact through the exit.
353      */
354     if (td == NULL) {
355         crit_enter_gd(gd);
356         if ((td = gd->gd_freetd) != NULL) {
357             KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK|
358                                       TDF_RUNQ)) == 0);
359             gd->gd_freetd = NULL;
360         } else {
361             td = objcache_get(thread_cache, M_WAITOK);
362             KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK|
363                                       TDF_RUNQ)) == 0);
364         }
365         crit_exit_gd(gd);
366         KASSERT((td->td_flags &
367                  (TDF_ALLOCATED_THREAD|TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) ==
368                  TDF_ALLOCATED_THREAD,
369                 ("lwkt_alloc_thread: corrupted td flags 0x%X", td->td_flags));
370         flags |= td->td_flags & (TDF_ALLOCATED_THREAD|TDF_ALLOCATED_STACK);
371     }
372
373     /*
374      * Try to reuse cached stack.
375      */
376     if ((stack = td->td_kstack) != NULL && td->td_kstack_size != stksize) {
377         if (flags & TDF_ALLOCATED_STACK) {
378             kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)stack, td->td_kstack_size);
379             stack = NULL;
380         }
381     }
382     if (stack == NULL) {
383         stack = (void *)kmem_alloc_stack(&kernel_map, stksize);
384         flags |= TDF_ALLOCATED_STACK;
385     }
386     if (cpu < 0) {
387         cpu = ++cpu_rotator;
388         cpu_ccfence();
389         cpu %= ncpus;
390     }
391     lwkt_init_thread(td, stack, stksize, flags, globaldata_find(cpu));
392     return(td);
393 }
394
395 /*
396  * Initialize a preexisting thread structure.  This function is used by
397  * lwkt_alloc_thread() and also used to initialize the per-cpu idlethread.
398  *
399  * All threads start out in a critical section at a priority of
400  * TDPRI_KERN_DAEMON.  Higher level code will modify the priority as
401  * appropriate.  This function may send an IPI message when the 
402  * requested cpu is not the current cpu and consequently gd_tdallq may
403  * not be initialized synchronously from the point of view of the originating
404  * cpu.
405  *
406  * NOTE! we have to be careful in regards to creating threads for other cpus
407  * if SMP has not yet been activated.
408  */
409 #ifdef SMP
410
411 static void
412 lwkt_init_thread_remote(void *arg)
413 {
414     thread_t td = arg;
415
416     /*
417      * Protected by critical section held by IPI dispatch
418      */
419     TAILQ_INSERT_TAIL(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
420 }
421
422 #endif
423
424 /*
425  * lwkt core thread structural initialization.
426  *
427  * NOTE: All threads are initialized as mpsafe threads.
428  */
429 void
430 lwkt_init_thread(thread_t td, void *stack, int stksize, int flags,
431                 struct globaldata *gd)
432 {
433     globaldata_t mygd = mycpu;
434
435     bzero(td, sizeof(struct thread));
436     td->td_kstack = stack;
437     td->td_kstack_size = stksize;
438     td->td_flags = flags;
439     td->td_mpflags = 0;
440     td->td_gd = gd;
441     td->td_pri = TDPRI_KERN_DAEMON;
442     td->td_critcount = 1;
443     td->td_toks_have = NULL;
444     td->td_toks_stop = &td->td_toks_base;
445     if (lwkt_use_spin_port || (flags & TDF_FORCE_SPINPORT))
446         lwkt_initport_spin(&td->td_msgport, td);
447     else
448         lwkt_initport_thread(&td->td_msgport, td);
449     pmap_init_thread(td);
450 #ifdef SMP
451     /*
452      * Normally initializing a thread for a remote cpu requires sending an
453      * IPI.  However, the idlethread is setup before the other cpus are
454      * activated so we have to treat it as a special case.  XXX manipulation
455      * of gd_tdallq requires the BGL.
456      */
457     if (gd == mygd || td == &gd->gd_idlethread) {
458         crit_enter_gd(mygd);
459         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
460         crit_exit_gd(mygd);
461     } else {
462         lwkt_send_ipiq(gd, lwkt_init_thread_remote, td);
463     }
464 #else
465     crit_enter_gd(mygd);
466     TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
467     crit_exit_gd(mygd);
468 #endif
469
470     dsched_new_thread(td);
471 }
472
473 void
474 lwkt_set_comm(thread_t td, const char *ctl, ...)
475 {
476     __va_list va;
477
478     __va_start(va, ctl);
479     kvsnprintf(td->td_comm, sizeof(td->td_comm), ctl, va);
480     __va_end(va);
481     KTR_LOG(ctxsw_newtd, td, td->td_comm);
482 }
483
484 /*
485  * Prevent the thread from getting destroyed.  Note that unlike PHOLD/PRELE
486  * this does not prevent the thread from migrating to another cpu so the
487  * gd_tdallq state is not protected by this.
488  */
489 void
490 lwkt_hold(thread_t td)
491 {
492     atomic_add_int(&td->td_refs, 1);
493 }
494
495 void
496 lwkt_rele(thread_t td)
497 {
498     KKASSERT(td->td_refs > 0);
499     atomic_add_int(&td->td_refs, -1);
500 }
501
502 void
503 lwkt_free_thread(thread_t td)
504 {
505     KKASSERT(td->td_refs == 0);
506     KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING | TDF_PREEMPT_LOCK |
507                               TDF_RUNQ | TDF_TSLEEPQ)) == 0);
508     if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD) {
509         objcache_put(thread_cache, td);
510     } else if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_STACK) {
511         /* client-allocated struct with internally allocated stack */
512         KASSERT(td->td_kstack && td->td_kstack_size > 0,
513             ("lwkt_free_thread: corrupted stack"));
514         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)td->td_kstack, td->td_kstack_size);
515         td->td_kstack = NULL;
516         td->td_kstack_size = 0;
517     }
518     KTR_LOG(ctxsw_deadtd, td);
519 }
520
521
522 /*
523  * Switch to the next runnable lwkt.  If no LWKTs are runnable then 
524  * switch to the idlethread.  Switching must occur within a critical
525  * section to avoid races with the scheduling queue.
526  *
527  * We always have full control over our cpu's run queue.  Other cpus
528  * that wish to manipulate our queue must use the cpu_*msg() calls to
529  * talk to our cpu, so a critical section is all that is needed and
530  * the result is very, very fast thread switching.
531  *
532  * The LWKT scheduler uses a fixed priority model and round-robins at
533  * each priority level.  User process scheduling is a totally
534  * different beast and LWKT priorities should not be confused with
535  * user process priorities.
536  *
537  * PREEMPTION NOTE: Preemption occurs via lwkt_preempt().  lwkt_switch()
538  * is not called by the current thread in the preemption case, only when
539  * the preempting thread blocks (in order to return to the original thread).
540  *
541  * SPECIAL NOTE ON SWITCH ATOMICY: Certain operations such as thread
542  * migration and tsleep deschedule the current lwkt thread and call
543  * lwkt_switch().  In particular, the target cpu of the migration fully
544  * expects the thread to become non-runnable and can deadlock against
545  * cpusync operations if we run any IPIs prior to switching the thread out.
546  *
547  * WE MUST BE VERY CAREFUL NOT TO RUN SPLZ DIRECTLY OR INDIRECTLY IF
548  * THE CURRENT THREAD HAS BEEN DESCHEDULED!
549  */
550 void
551 lwkt_switch(void)
552 {
553     globaldata_t gd = mycpu;
554     thread_t td = gd->gd_curthread;
555     thread_t ntd;
556     int spinning = 0;
557
558     KKASSERT(gd->gd_processing_ipiq == 0);
559     KKASSERT(td->td_flags & TDF_RUNNING);
560
561     /*
562      * Switching from within a 'fast' (non thread switched) interrupt or IPI
563      * is illegal.  However, we may have to do it anyway if we hit a fatal
564      * kernel trap or we have paniced.
565      *
566      * If this case occurs save and restore the interrupt nesting level.
567      */
568     if (gd->gd_intr_nesting_level) {
569         int savegdnest;
570         int savegdtrap;
571
572         if (gd->gd_trap_nesting_level == 0 && panic_cpu_gd != mycpu) {
573             panic("lwkt_switch: Attempt to switch from a "
574                   "fast interrupt, ipi, or hard code section, "
575                   "td %p\n",
576                   td);
577         } else {
578             savegdnest = gd->gd_intr_nesting_level;
579             savegdtrap = gd->gd_trap_nesting_level;
580             gd->gd_intr_nesting_level = 0;
581             gd->gd_trap_nesting_level = 0;
582             if ((td->td_flags & TDF_PANICWARN) == 0) {
583                 td->td_flags |= TDF_PANICWARN;
584                 kprintf("Warning: thread switch from interrupt, IPI, "
585                         "or hard code section.\n"
586                         "thread %p (%s)\n", td, td->td_comm);
587                 print_backtrace(-1);
588             }
589             lwkt_switch();
590             gd->gd_intr_nesting_level = savegdnest;
591             gd->gd_trap_nesting_level = savegdtrap;
592             return;
593         }
594     }
595
596     /*
597      * Release our current user process designation if we are blocking
598      * or if a user reschedule was requested.
599      *
600      * NOTE: This function is NOT called if we are switching into or
601      *       returning from a preemption.
602      *
603      * NOTE: Releasing our current user process designation may cause
604      *       it to be assigned to another thread, which in turn will
605      *       cause us to block in the usched acquire code when we attempt
606      *       to return to userland.
607      *
608      * NOTE: On SMP systems this can be very nasty when heavy token
609      *       contention is present so we want to be careful not to
610      *       release the designation gratuitously.
611      */
612     if (td->td_release &&
613         (user_resched_wanted() || (td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0)) {
614             td->td_release(td);
615     }
616
617     /*
618      * Release all tokens
619      */
620     crit_enter_gd(gd);
621     if (TD_TOKS_HELD(td))
622             lwkt_relalltokens(td);
623
624     /*
625      * We had better not be holding any spin locks, but don't get into an
626      * endless panic loop.
627      */
628     KASSERT(gd->gd_spinlocks == 0 || panicstr != NULL,
629             ("lwkt_switch: still holding %d exclusive spinlocks!",
630              gd->gd_spinlocks));
631
632
633 #ifdef SMP
634 #ifdef  INVARIANTS
635     if (td->td_cscount) {
636         kprintf("Diagnostic: attempt to switch while mastering cpusync: %p\n",
637                 td);
638         if (panic_on_cscount)
639             panic("switching while mastering cpusync");
640     }
641 #endif
642 #endif
643
644     /*
645      * If we had preempted another thread on this cpu, resume the preempted
646      * thread.  This occurs transparently, whether the preempted thread
647      * was scheduled or not (it may have been preempted after descheduling
648      * itself).
649      *
650      * We have to setup the MP lock for the original thread after backing
651      * out the adjustment that was made to curthread when the original
652      * was preempted.
653      */
654     if ((ntd = td->td_preempted) != NULL) {
655         KKASSERT(ntd->td_flags & TDF_PREEMPT_LOCK);
656         ntd->td_flags |= TDF_PREEMPT_DONE;
657
658         /*
659          * The interrupt may have woken a thread up, we need to properly
660          * set the reschedule flag if the originally interrupted thread is
661          * at a lower priority.
662          *
663          * The interrupt may not have descheduled.
664          */
665         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) != ntd)
666             need_lwkt_resched();
667         goto havethread_preempted;
668     }
669
670     /*
671      * If we cannot obtain ownership of the tokens we cannot immediately
672      * schedule the target thread.
673      *
674      * Reminder: Again, we cannot afford to run any IPIs in this path if
675      * the current thread has been descheduled.
676      */
677     for (;;) {
678         clear_lwkt_resched();
679
680         /*
681          * Hotpath - pull the head of the run queue and attempt to schedule
682          * it.
683          */
684         ntd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq);
685
686         if (ntd == NULL) {
687             /*
688              * Runq is empty, switch to idle to allow it to halt.
689              */
690             ntd = &gd->gd_idlethread;
691 #ifdef SMP
692             if (gd->gd_trap_nesting_level == 0 && panicstr == NULL)
693                 ASSERT_NO_TOKENS_HELD(ntd);
694 #endif
695             cpu_time.cp_msg[0] = 0;
696             cpu_time.cp_stallpc = 0;
697             goto haveidle;
698         }
699
700         /*
701          * Hotpath - schedule ntd.
702          *
703          * NOTE: For UP there is no mplock and lwkt_getalltokens()
704          *           always succeeds.
705          */
706         if (TD_TOKS_NOT_HELD(ntd) ||
707             lwkt_getalltokens(ntd, (spinning >= lwkt_spin_loops)))
708         {
709             goto havethread;
710         }
711
712         /*
713          * Coldpath (SMP only since tokens always succeed on UP)
714          *
715          * We had some contention on the thread we wanted to schedule.
716          * What we do now is try to find a thread that we can schedule
717          * in its stead.
718          *
719          * The coldpath scan does NOT rearrange threads in the run list.
720          * The lwkt_schedulerclock() will assert need_lwkt_resched() on
721          * the next tick whenever the current head is not the current thread.
722          */
723 #ifdef  INVARIANTS
724         ++ntd->td_contended;
725 #endif
726         ++gd->gd_cnt.v_token_colls;
727
728         if (fairq_bypass > 0)
729                 goto skip;
730
731         while ((ntd = TAILQ_NEXT(ntd, td_threadq)) != NULL) {
732 #ifndef NO_LWKT_SPLIT_USERPRI
733                 /*
734                  * Never schedule threads returning to userland or the
735                  * user thread scheduler helper thread when higher priority
736                  * threads are present.  The runq is sorted by priority
737                  * so we can give up traversing it when we find the first
738                  * low priority thread.
739                  */
740                 if (ntd->td_pri < TDPRI_KERN_LPSCHED) {
741                         ntd = NULL;
742                         break;
743                 }
744 #endif
745
746                 /*
747                  * Try this one.
748                  */
749                 if (TD_TOKS_NOT_HELD(ntd) ||
750                     lwkt_getalltokens(ntd, (spinning >= lwkt_spin_loops))) {
751                         goto havethread;
752                 }
753 #ifdef  INVARIANTS
754                 ++ntd->td_contended;
755 #endif
756                 ++gd->gd_cnt.v_token_colls;
757         }
758
759 skip:
760         /*
761          * We exhausted the run list, meaning that all runnable threads
762          * are contested.
763          */
764         cpu_pause();
765         ntd = &gd->gd_idlethread;
766 #ifdef SMP
767         if (gd->gd_trap_nesting_level == 0 && panicstr == NULL)
768             ASSERT_NO_TOKENS_HELD(ntd);
769         /* contention case, do not clear contention mask */
770 #endif
771
772         /*
773          * We are going to have to retry but if the current thread is not
774          * on the runq we instead switch through the idle thread to get away
775          * from the current thread.  We have to flag for lwkt reschedule
776          * to prevent the idle thread from halting.
777          *
778          * NOTE: A non-zero spinning is passed to lwkt_getalltokens() to
779          *       instruct it to deal with the potential for deadlocks by
780          *       ordering the tokens by address.
781          */
782         if ((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0) {
783             need_lwkt_resched();        /* prevent hlt */
784             goto haveidle;
785         }
786 #if defined(INVARIANTS) && defined(__amd64__)
787         if ((read_rflags() & PSL_I) == 0) {
788                 cpu_enable_intr();
789                 panic("lwkt_switch() called with interrupts disabled");
790         }
791 #endif
792
793         /*
794          * Number iterations so far.  After a certain point we switch to
795          * a sorted-address/monitor/mwait version of lwkt_getalltokens()
796          */
797         if (spinning < 0x7FFFFFFF)
798             ++spinning;
799
800 #ifdef SMP
801         /*
802          * lwkt_getalltokens() failed in sorted token mode, we can use
803          * monitor/mwait in this case.
804          */
805         if (spinning >= lwkt_spin_loops &&
806             (cpu_mi_feature & CPU_MI_MONITOR) &&
807             lwkt_spin_monitor)
808         {
809             cpu_mmw_pause_int(&gd->gd_reqflags,
810                               (gd->gd_reqflags | RQF_SPINNING) &
811                               ~RQF_IDLECHECK_WK_MASK);
812         }
813 #endif
814
815         /*
816          * We already checked that td is still scheduled so this should be
817          * safe.
818          */
819         splz_check();
820
821         /*
822          * This experimental resequencer is used as a fall-back to reduce
823          * hw cache line contention by placing each core's scheduler into a
824          * time-domain-multplexed slot.
825          *
826          * The resequencer is disabled by default.  It's functionality has
827          * largely been superceeded by the token algorithm which limits races
828          * to a subset of cores.
829          *
830          * The resequencer algorithm tends to break down when more than
831          * 20 cores are contending.  What appears to happen is that new
832          * tokens can be obtained out of address-sorted order by new cores
833          * while existing cores languish in long delays between retries and
834          * wind up being starved-out of the token acquisition.
835          */
836         if (lwkt_spin_reseq && spinning >= lwkt_spin_reseq) {
837             int cseq = atomic_fetchadd_int(&lwkt_cseq_windex, 1);
838             int oseq;
839
840             while ((oseq = lwkt_cseq_rindex) != cseq) {
841                 cpu_ccfence();
842 #if 1
843                 if (cpu_mi_feature & CPU_MI_MONITOR) {
844                     cpu_mmw_pause_int(&lwkt_cseq_rindex, oseq);
845                 } else {
846 #endif
847                     cpu_pause();
848                     cpu_lfence();
849 #if 1
850                 }
851 #endif
852             }
853             DELAY(1);
854             atomic_add_int(&lwkt_cseq_rindex, 1);
855         }
856         /* highest level for(;;) loop */
857     }
858
859 havethread:
860     /*
861      * Clear gd_idle_repeat when doing a normal switch to a non-idle
862      * thread.
863      */
864     ntd->td_wmesg = NULL;
865     ++gd->gd_cnt.v_swtch;
866     gd->gd_idle_repeat = 0;
867
868 havethread_preempted:
869     /*
870      * If the new target does not need the MP lock and we are holding it,
871      * release the MP lock.  If the new target requires the MP lock we have
872      * already acquired it for the target.
873      */
874     ;
875 haveidle:
876     KASSERT(ntd->td_critcount,
877             ("priority problem in lwkt_switch %d %d",
878             td->td_critcount, ntd->td_critcount));
879
880     if (td != ntd) {
881         /*
882          * Execute the actual thread switch operation.  This function
883          * returns to the current thread and returns the previous thread
884          * (which may be different from the thread we switched to).
885          *
886          * We are responsible for marking ntd as TDF_RUNNING.
887          */
888         KKASSERT((ntd->td_flags & TDF_RUNNING) == 0);
889         ++switch_count;
890         KTR_LOG(ctxsw_sw, gd->gd_cpuid, ntd);
891         ntd->td_flags |= TDF_RUNNING;
892         lwkt_switch_return(td->td_switch(ntd));
893         /* ntd invalid, td_switch() can return a different thread_t */
894     }
895
896     /*
897      * catch-all.  XXX is this strictly needed?
898      */
899     splz_check();
900
901     /* NOTE: current cpu may have changed after switch */
902     crit_exit_quick(td);
903 }
904
905 /*
906  * Called by assembly in the td_switch (thread restore path) for thread
907  * bootstrap cases which do not 'return' to lwkt_switch().
908  */
909 void
910 lwkt_switch_return(thread_t otd)
911 {
912 #ifdef SMP
913         globaldata_t rgd;
914
915         /*
916          * Check if otd was migrating.  Now that we are on ntd we can finish
917          * up the migration.  This is a bit messy but it is the only place
918          * where td is known to be fully descheduled.
919          *
920          * We can only activate the migration if otd was migrating but not
921          * held on the cpu due to a preemption chain.  We still have to
922          * clear TDF_RUNNING on the old thread either way.
923          *
924          * We are responsible for clearing the previously running thread's
925          * TDF_RUNNING.
926          */
927         if ((rgd = otd->td_migrate_gd) != NULL &&
928             (otd->td_flags & TDF_PREEMPT_LOCK) == 0) {
929                 KKASSERT((otd->td_flags & (TDF_MIGRATING | TDF_RUNNING)) ==
930                          (TDF_MIGRATING | TDF_RUNNING));
931                 otd->td_migrate_gd = NULL;
932                 otd->td_flags &= ~TDF_RUNNING;
933                 lwkt_send_ipiq(rgd, lwkt_setcpu_remote, otd);
934         } else {
935                 otd->td_flags &= ~TDF_RUNNING;
936         }
937 #else
938         otd->td_flags &= ~TDF_RUNNING;
939 #endif
940
941         /*
942          * Final exit validations (see lwp_wait()).  Note that otd becomes
943          * invalid the *instant* we set TDF_MP_EXITSIG.
944          */
945         while (otd->td_flags & TDF_EXITING) {
946                 u_int mpflags;
947
948                 mpflags = otd->td_mpflags;
949                 cpu_ccfence();
950
951                 if (mpflags & TDF_MP_EXITWAIT) {
952                         if (atomic_cmpset_int(&otd->td_mpflags, mpflags,
953                                               mpflags | TDF_MP_EXITSIG)) {
954                                 wakeup(otd);
955                                 break;
956                         }
957                 } else {
958                         if (atomic_cmpset_int(&otd->td_mpflags, mpflags,
959                                               mpflags | TDF_MP_EXITSIG)) {
960                                 wakeup(otd);
961                                 break;
962                         }
963                 }
964         }
965 }
966
967 /*
968  * Request that the target thread preempt the current thread.  Preemption
969  * can only occur if our only critical section is the one that we were called
970  * with, the relative priority of the target thread is higher, and the target
971  * thread holds no tokens.  This also only works if we are not holding any
972  * spinlocks (obviously).
973  *
974  * THE CALLER OF LWKT_PREEMPT() MUST BE IN A CRITICAL SECTION.  Typically
975  * this is called via lwkt_schedule() through the td_preemptable callback.
976  * critcount is the managed critical priority that we should ignore in order
977  * to determine whether preemption is possible (aka usually just the crit
978  * priority of lwkt_schedule() itself).
979  *
980  * Preemption is typically limited to interrupt threads.
981  *
982  * Operation works in a fairly straight-forward manner.  The normal
983  * scheduling code is bypassed and we switch directly to the target
984  * thread.  When the target thread attempts to block or switch away
985  * code at the base of lwkt_switch() will switch directly back to our
986  * thread.  Our thread is able to retain whatever tokens it holds and
987  * if the target needs one of them the target will switch back to us
988  * and reschedule itself normally.
989  */
990 void
991 lwkt_preempt(thread_t ntd, int critcount)
992 {
993     struct globaldata *gd = mycpu;
994     thread_t xtd;
995     thread_t td;
996     int save_gd_intr_nesting_level;
997
998     /*
999      * The caller has put us in a critical section.  We can only preempt
1000      * if the caller of the caller was not in a critical section (basically
1001      * a local interrupt), as determined by the 'critcount' parameter.  We
1002      * also can't preempt if the caller is holding any spinlocks (even if
1003      * he isn't in a critical section).  This also handles the tokens test.
1004      *
1005      * YYY The target thread must be in a critical section (else it must
1006      * inherit our critical section?  I dunno yet).
1007      */
1008     KASSERT(ntd->td_critcount, ("BADCRIT0 %d", ntd->td_pri));
1009
1010     td = gd->gd_curthread;
1011     if (preempt_enable == 0) {
1012         ++preempt_miss;
1013         return;
1014     }
1015     if (ntd->td_pri <= td->td_pri) {
1016         ++preempt_miss;
1017         return;
1018     }
1019     if (td->td_critcount > critcount) {
1020         ++preempt_miss;
1021         return;
1022     }
1023 #ifdef SMP
1024     if (td->td_cscount) {
1025         ++preempt_miss;
1026         return;
1027     }
1028     if (ntd->td_gd != gd) {
1029         ++preempt_miss;
1030         return;
1031     }
1032 #endif
1033     /*
1034      * We don't have to check spinlocks here as they will also bump
1035      * td_critcount.
1036      *
1037      * Do not try to preempt if the target thread is holding any tokens.
1038      * We could try to acquire the tokens but this case is so rare there
1039      * is no need to support it.
1040      */
1041     KKASSERT(gd->gd_spinlocks == 0);
1042
1043     if (TD_TOKS_HELD(ntd)) {
1044         ++preempt_miss;
1045         return;
1046     }
1047     if (td == ntd || ((td->td_flags | ntd->td_flags) & TDF_PREEMPT_LOCK)) {
1048         ++preempt_weird;
1049         return;
1050     }
1051     if (ntd->td_preempted) {
1052         ++preempt_hit;
1053         return;
1054     }
1055     KKASSERT(gd->gd_processing_ipiq == 0);
1056
1057     /*
1058      * Since we are able to preempt the current thread, there is no need to
1059      * call need_lwkt_resched().
1060      *
1061      * We must temporarily clear gd_intr_nesting_level around the switch
1062      * since switchouts from the target thread are allowed (they will just
1063      * return to our thread), and since the target thread has its own stack.
1064      *
1065      * A preemption must switch back to the original thread, assert the
1066      * case.
1067      */
1068     ++preempt_hit;
1069     ntd->td_preempted = td;
1070     td->td_flags |= TDF_PREEMPT_LOCK;
1071     KTR_LOG(ctxsw_pre, gd->gd_cpuid, ntd);
1072     save_gd_intr_nesting_level = gd->gd_intr_nesting_level;
1073     gd->gd_intr_nesting_level = 0;
1074
1075     KKASSERT((ntd->td_flags & TDF_RUNNING) == 0);
1076     ntd->td_flags |= TDF_RUNNING;
1077     xtd = td->td_switch(ntd);
1078     KKASSERT(xtd == ntd);
1079     lwkt_switch_return(xtd);
1080     gd->gd_intr_nesting_level = save_gd_intr_nesting_level;
1081
1082     KKASSERT(ntd->td_preempted && (td->td_flags & TDF_PREEMPT_DONE));
1083     ntd->td_preempted = NULL;
1084     td->td_flags &= ~(TDF_PREEMPT_LOCK|TDF_PREEMPT_DONE);
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Conditionally call splz() if gd_reqflags indicates work is pending.
1089  * This will work inside a critical section but not inside a hard code
1090  * section.
1091  *
1092  * (self contained on a per cpu basis)
1093  */
1094 void
1095 splz_check(void)
1096 {
1097     globaldata_t gd = mycpu;
1098     thread_t td = gd->gd_curthread;
1099
1100     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) &&
1101         gd->gd_intr_nesting_level == 0 &&
1102         td->td_nest_count < 2)
1103     {
1104         splz();
1105     }
1106 }
1107
1108 /*
1109  * This version is integrated into crit_exit, reqflags has already
1110  * been tested but td_critcount has not.
1111  *
1112  * We only want to execute the splz() on the 1->0 transition of
1113  * critcount and not in a hard code section or if too deeply nested.
1114  *
1115  * NOTE: gd->gd_spinlocks is implied to be 0 when td_critcount is 0.
1116  */
1117 void
1118 lwkt_maybe_splz(thread_t td)
1119 {
1120     globaldata_t gd = td->td_gd;
1121
1122     if (td->td_critcount == 0 &&
1123         gd->gd_intr_nesting_level == 0 &&
1124         td->td_nest_count < 2)
1125     {
1126         splz();
1127     }
1128 }
1129
1130 /*
1131  * Drivers which set up processing co-threads can call this function to
1132  * run the co-thread at a higher priority and to allow it to preempt
1133  * normal threads.
1134  */
1135 void
1136 lwkt_set_interrupt_support_thread(void)
1137 {
1138         thread_t td = curthread;
1139
1140         lwkt_setpri_self(TDPRI_INT_SUPPORT);
1141         td->td_flags |= TDF_INTTHREAD;
1142         td->td_preemptable = lwkt_preempt;
1143 }
1144
1145
1146 /*
1147  * This function is used to negotiate a passive release of the current
1148  * process/lwp designation with the user scheduler, allowing the user
1149  * scheduler to schedule another user thread.  The related kernel thread
1150  * (curthread) continues running in the released state.
1151  */
1152 void
1153 lwkt_passive_release(struct thread *td)
1154 {
1155     struct lwp *lp = td->td_lwp;
1156
1157 #ifndef NO_LWKT_SPLIT_USERPRI
1158     td->td_release = NULL;
1159     lwkt_setpri_self(TDPRI_KERN_USER);
1160 #endif
1161
1162     lp->lwp_proc->p_usched->release_curproc(lp);
1163 }
1164
1165
1166 /*
1167  * This implements a LWKT yield, allowing a kernel thread to yield to other
1168  * kernel threads at the same or higher priority.  This function can be
1169  * called in a tight loop and will typically only yield once per tick.
1170  *
1171  * Most kernel threads run at the same priority in order to allow equal
1172  * sharing.
1173  *
1174  * (self contained on a per cpu basis)
1175  */
1176 void
1177 lwkt_yield(void)
1178 {
1179     globaldata_t gd = mycpu;
1180     thread_t td = gd->gd_curthread;
1181
1182     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
1183         splz();
1184     if (lwkt_resched_wanted()) {
1185         lwkt_schedule_self(curthread);
1186         lwkt_switch();
1187     }
1188 }
1189
1190 /*
1191  * The quick version processes pending interrupts and higher-priority
1192  * LWKT threads but will not round-robin same-priority LWKT threads.
1193  *
1194  * When called while attempting to return to userland the only same-pri
1195  * threads are the ones which have already tried to become the current
1196  * user process.
1197  */
1198 void
1199 lwkt_yield_quick(void)
1200 {
1201     globaldata_t gd = mycpu;
1202     thread_t td = gd->gd_curthread;
1203
1204     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
1205         splz();
1206     if (lwkt_resched_wanted()) {
1207         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == td) {
1208             clear_lwkt_resched();
1209         } else {
1210             lwkt_schedule_self(curthread);
1211             lwkt_switch();
1212         }
1213     }
1214 }
1215
1216 /*
1217  * This yield is designed for kernel threads with a user context.
1218  *
1219  * The kernel acting on behalf of the user is potentially cpu-bound,
1220  * this function will efficiently allow other threads to run and also
1221  * switch to other processes by releasing.
1222  *
1223  * The lwkt_user_yield() function is designed to have very low overhead
1224  * if no yield is determined to be needed.
1225  */
1226 void
1227 lwkt_user_yield(void)
1228 {
1229     globaldata_t gd = mycpu;
1230     thread_t td = gd->gd_curthread;
1231
1232     /*
1233      * Always run any pending interrupts in case we are in a critical
1234      * section.
1235      */
1236     if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK) && td->td_nest_count < 2)
1237         splz();
1238
1239     /*
1240      * Switch (which forces a release) if another kernel thread needs
1241      * the cpu, if userland wants us to resched, or if our kernel
1242      * quantum has run out.
1243      */
1244     if (lwkt_resched_wanted() ||
1245         user_resched_wanted())
1246     {
1247         lwkt_switch();
1248     }
1249
1250 #if 0
1251     /*
1252      * Reacquire the current process if we are released.
1253      *
1254      * XXX not implemented atm.  The kernel may be holding locks and such,
1255      *     so we want the thread to continue to receive cpu.
1256      */
1257     if (td->td_release == NULL && lp) {
1258         lp->lwp_proc->p_usched->acquire_curproc(lp);
1259         td->td_release = lwkt_passive_release;
1260         lwkt_setpri_self(TDPRI_USER_NORM);
1261     }
1262 #endif
1263 }
1264
1265 /*
1266  * Generic schedule.  Possibly schedule threads belonging to other cpus and
1267  * deal with threads that might be blocked on a wait queue.
1268  *
1269  * We have a little helper inline function which does additional work after
1270  * the thread has been enqueued, including dealing with preemption and
1271  * setting need_lwkt_resched() (which prevents the kernel from returning
1272  * to userland until it has processed higher priority threads).
1273  *
1274  * It is possible for this routine to be called after a failed _enqueue
1275  * (due to the target thread migrating, sleeping, or otherwise blocked).
1276  * We have to check that the thread is actually on the run queue!
1277  */
1278 static __inline
1279 void
1280 _lwkt_schedule_post(globaldata_t gd, thread_t ntd, int ccount)
1281 {
1282     if (ntd->td_flags & TDF_RUNQ) {
1283         if (ntd->td_preemptable) {
1284             ntd->td_preemptable(ntd, ccount);   /* YYY +token */
1285         }
1286     }
1287 }
1288
1289 static __inline
1290 void
1291 _lwkt_schedule(thread_t td)
1292 {
1293     globaldata_t mygd = mycpu;
1294
1295     KASSERT(td != &td->td_gd->gd_idlethread,
1296             ("lwkt_schedule(): scheduling gd_idlethread is illegal!"));
1297     KKASSERT((td->td_flags & TDF_MIGRATING) == 0);
1298     crit_enter_gd(mygd);
1299     KKASSERT(td->td_lwp == NULL ||
1300              (td->td_lwp->lwp_mpflags & LWP_MP_ONRUNQ) == 0);
1301
1302     if (td == mygd->gd_curthread) {
1303         _lwkt_enqueue(td);
1304     } else {
1305         /*
1306          * If we own the thread, there is no race (since we are in a
1307          * critical section).  If we do not own the thread there might
1308          * be a race but the target cpu will deal with it.
1309          */
1310 #ifdef SMP
1311         if (td->td_gd == mygd) {
1312             _lwkt_enqueue(td);
1313             _lwkt_schedule_post(mygd, td, 1);
1314         } else {
1315             lwkt_send_ipiq3(td->td_gd, lwkt_schedule_remote, td, 0);
1316         }
1317 #else
1318         _lwkt_enqueue(td);
1319         _lwkt_schedule_post(mygd, td, 1);
1320 #endif
1321     }
1322     crit_exit_gd(mygd);
1323 }
1324
1325 void
1326 lwkt_schedule(thread_t td)
1327 {
1328     _lwkt_schedule(td);
1329 }
1330
1331 void
1332 lwkt_schedule_noresched(thread_t td)    /* XXX not impl */
1333 {
1334     _lwkt_schedule(td);
1335 }
1336
1337 #ifdef SMP
1338
1339 /*
1340  * When scheduled remotely if frame != NULL the IPIQ is being
1341  * run via doreti or an interrupt then preemption can be allowed.
1342  *
1343  * To allow preemption we have to drop the critical section so only
1344  * one is present in _lwkt_schedule_post.
1345  */
1346 static void
1347 lwkt_schedule_remote(void *arg, int arg2, struct intrframe *frame)
1348 {
1349     thread_t td = curthread;
1350     thread_t ntd = arg;
1351
1352     if (frame && ntd->td_preemptable) {
1353         crit_exit_noyield(td);
1354         _lwkt_schedule(ntd);
1355         crit_enter_quick(td);
1356     } else {
1357         _lwkt_schedule(ntd);
1358     }
1359 }
1360
1361 /*
1362  * Thread migration using a 'Pull' method.  The thread may or may not be
1363  * the current thread.  It MUST be descheduled and in a stable state.
1364  * lwkt_giveaway() must be called on the cpu owning the thread.
1365  *
1366  * At any point after lwkt_giveaway() is called, the target cpu may
1367  * 'pull' the thread by calling lwkt_acquire().
1368  *
1369  * We have to make sure the thread is not sitting on a per-cpu tsleep
1370  * queue or it will blow up when it moves to another cpu.
1371  *
1372  * MPSAFE - must be called under very specific conditions.
1373  */
1374 void
1375 lwkt_giveaway(thread_t td)
1376 {
1377     globaldata_t gd = mycpu;
1378
1379     crit_enter_gd(gd);
1380     if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1381         tsleep_remove(td);
1382     KKASSERT(td->td_gd == gd);
1383     TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1384     td->td_flags |= TDF_MIGRATING;
1385     crit_exit_gd(gd);
1386 }
1387
1388 void
1389 lwkt_acquire(thread_t td)
1390 {
1391     globaldata_t gd;
1392     globaldata_t mygd;
1393     int retry = 10000000;
1394
1395     KKASSERT(td->td_flags & TDF_MIGRATING);
1396     gd = td->td_gd;
1397     mygd = mycpu;
1398     if (gd != mycpu) {
1399         cpu_lfence();
1400         KKASSERT((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
1401         crit_enter_gd(mygd);
1402         DEBUG_PUSH_INFO("lwkt_acquire");
1403         while (td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) {
1404 #ifdef SMP
1405             lwkt_process_ipiq();
1406 #endif
1407             cpu_lfence();
1408             if (--retry == 0) {
1409                 kprintf("lwkt_acquire: stuck: td %p td->td_flags %08x\n",
1410                         td, td->td_flags);
1411                 retry = 10000000;
1412             }
1413         }
1414         DEBUG_POP_INFO();
1415         cpu_mfence();
1416         td->td_gd = mygd;
1417         TAILQ_INSERT_TAIL(&mygd->gd_tdallq, td, td_allq);
1418         td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1419         crit_exit_gd(mygd);
1420     } else {
1421         crit_enter_gd(mygd);
1422         TAILQ_INSERT_TAIL(&mygd->gd_tdallq, td, td_allq);
1423         td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1424         crit_exit_gd(mygd);
1425     }
1426 }
1427
1428 #endif
1429
1430 /*
1431  * Generic deschedule.  Descheduling threads other then your own should be
1432  * done only in carefully controlled circumstances.  Descheduling is 
1433  * asynchronous.  
1434  *
1435  * This function may block if the cpu has run out of messages.
1436  */
1437 void
1438 lwkt_deschedule(thread_t td)
1439 {
1440     crit_enter();
1441 #ifdef SMP
1442     if (td == curthread) {
1443         _lwkt_dequeue(td);
1444     } else {
1445         if (td->td_gd == mycpu) {
1446             _lwkt_dequeue(td);
1447         } else {
1448             lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)lwkt_deschedule, td);
1449         }
1450     }
1451 #else
1452     _lwkt_dequeue(td);
1453 #endif
1454     crit_exit();
1455 }
1456
1457 /*
1458  * Set the target thread's priority.  This routine does not automatically
1459  * switch to a higher priority thread, LWKT threads are not designed for
1460  * continuous priority changes.  Yield if you want to switch.
1461  */
1462 void
1463 lwkt_setpri(thread_t td, int pri)
1464 {
1465     if (td->td_pri != pri) {
1466         KKASSERT(pri >= 0);
1467         crit_enter();
1468         if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
1469             KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
1470             _lwkt_dequeue(td);
1471             td->td_pri = pri;
1472             _lwkt_enqueue(td);
1473         } else {
1474             td->td_pri = pri;
1475         }
1476         crit_exit();
1477     }
1478 }
1479
1480 /*
1481  * Set the initial priority for a thread prior to it being scheduled for
1482  * the first time.  The thread MUST NOT be scheduled before or during
1483  * this call.  The thread may be assigned to a cpu other then the current
1484  * cpu.
1485  *
1486  * Typically used after a thread has been created with TDF_STOPPREQ,
1487  * and before the thread is initially scheduled.
1488  */
1489 void
1490 lwkt_setpri_initial(thread_t td, int pri)
1491 {
1492     KKASSERT(pri >= 0);
1493     KKASSERT((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
1494     td->td_pri = pri;
1495 }
1496
1497 void
1498 lwkt_setpri_self(int pri)
1499 {
1500     thread_t td = curthread;
1501
1502     KKASSERT(pri >= 0 && pri <= TDPRI_MAX);
1503     crit_enter();
1504     if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
1505         _lwkt_dequeue(td);
1506         td->td_pri = pri;
1507         _lwkt_enqueue(td);
1508     } else {
1509         td->td_pri = pri;
1510     }
1511     crit_exit();
1512 }
1513
1514 /*
1515  * hz tick scheduler clock for LWKT threads
1516  */
1517 void
1518 lwkt_schedulerclock(thread_t td)
1519 {
1520     globaldata_t gd = td->td_gd;
1521     thread_t xtd;
1522
1523     if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq) == td) {
1524         /*
1525          * If the current thread is at the head of the runq shift it to the
1526          * end of any equal-priority threads and request a LWKT reschedule
1527          * if it moved.
1528          *
1529          * Ignore upri in this situation.  There will only be one user thread
1530          * in user mode, all others will be user threads running in kernel
1531          * mode and we have to make sure they get some cpu.
1532          */
1533         xtd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
1534         if (xtd && xtd->td_pri == td->td_pri) {
1535             TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
1536             while (xtd && xtd->td_pri == td->td_pri)
1537                 xtd = TAILQ_NEXT(xtd, td_threadq);
1538             if (xtd)
1539                 TAILQ_INSERT_BEFORE(xtd, td, td_threadq);
1540             else
1541                 TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq, td, td_threadq);
1542             need_lwkt_resched();
1543         }
1544     } else {
1545         /*
1546          * If we scheduled a thread other than the one at the head of the
1547          * queue always request a reschedule every tick.
1548          */
1549         need_lwkt_resched();
1550     }
1551 }
1552
1553 /*
1554  * Migrate the current thread to the specified cpu. 
1555  *
1556  * This is accomplished by descheduling ourselves from the current cpu
1557  * and setting td_migrate_gd.  The lwkt_switch() code will detect that the
1558  * 'old' thread wants to migrate after it has been completely switched out
1559  * and will complete the migration.
1560  *
1561  * TDF_MIGRATING prevents scheduling races while the thread is being migrated.
1562  *
1563  * We must be sure to release our current process designation (if a user
1564  * process) before clearing out any tsleepq we are on because the release
1565  * code may re-add us.
1566  *
1567  * We must be sure to remove ourselves from the current cpu's tsleepq
1568  * before potentially moving to another queue.  The thread can be on
1569  * a tsleepq due to a left-over tsleep_interlock().
1570  */
1571
1572 void
1573 lwkt_setcpu_self(globaldata_t rgd)
1574 {
1575 #ifdef SMP
1576     thread_t td = curthread;
1577
1578     if (td->td_gd != rgd) {
1579         crit_enter_quick(td);
1580
1581         if (td->td_release)
1582             td->td_release(td);
1583         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1584             tsleep_remove(td);
1585
1586         /*
1587          * Set TDF_MIGRATING to prevent a spurious reschedule while we are
1588          * trying to deschedule ourselves and switch away, then deschedule
1589          * ourself, remove us from tdallq, and set td_migrate_gd.  Finally,
1590          * call lwkt_switch() to complete the operation.
1591          */
1592         td->td_flags |= TDF_MIGRATING;
1593         lwkt_deschedule_self(td);
1594         TAILQ_REMOVE(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1595         td->td_migrate_gd = rgd;
1596         lwkt_switch();
1597
1598         /*
1599          * We are now on the target cpu
1600          */
1601         KKASSERT(rgd == mycpu);
1602         TAILQ_INSERT_TAIL(&rgd->gd_tdallq, td, td_allq);
1603         crit_exit_quick(td);
1604     }
1605 #endif
1606 }
1607
1608 void
1609 lwkt_migratecpu(int cpuid)
1610 {
1611 #ifdef SMP
1612         globaldata_t rgd;
1613
1614         rgd = globaldata_find(cpuid);
1615         lwkt_setcpu_self(rgd);
1616 #endif
1617 }
1618
1619 #ifdef SMP
1620 /*
1621  * Remote IPI for cpu migration (called while in a critical section so we
1622  * do not have to enter another one).
1623  *
1624  * The thread (td) has already been completely descheduled from the
1625  * originating cpu and we can simply assert the case.  The thread is
1626  * assigned to the new cpu and enqueued.
1627  *
1628  * The thread will re-add itself to tdallq when it resumes execution.
1629  */
1630 static void
1631 lwkt_setcpu_remote(void *arg)
1632 {
1633     thread_t td = arg;
1634     globaldata_t gd = mycpu;
1635
1636     KKASSERT((td->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) == 0);
1637     td->td_gd = gd;
1638     cpu_mfence();
1639     td->td_flags &= ~TDF_MIGRATING;
1640     KKASSERT(td->td_migrate_gd == NULL);
1641     KKASSERT(td->td_lwp == NULL ||
1642             (td->td_lwp->lwp_mpflags & LWP_MP_ONRUNQ) == 0);
1643     _lwkt_enqueue(td);
1644 }
1645 #endif
1646
1647 struct lwp *
1648 lwkt_preempted_proc(void)
1649 {
1650     thread_t td = curthread;
1651     while (td->td_preempted)
1652         td = td->td_preempted;
1653     return(td->td_lwp);
1654 }
1655
1656 /*
1657  * Create a kernel process/thread/whatever.  It shares it's address space
1658  * with proc0 - ie: kernel only.
1659  *
1660  * If the cpu is not specified one will be selected.  In the future
1661  * specifying a cpu of -1 will enable kernel thread migration between
1662  * cpus.
1663  */
1664 int
1665 lwkt_create(void (*func)(void *), void *arg, struct thread **tdp,
1666             thread_t template, int tdflags, int cpu, const char *fmt, ...)
1667 {
1668     thread_t td;
1669     __va_list ap;
1670
1671     td = lwkt_alloc_thread(template, LWKT_THREAD_STACK, cpu,
1672                            tdflags);
1673     if (tdp)
1674         *tdp = td;
1675     cpu_set_thread_handler(td, lwkt_exit, func, arg);
1676
1677     /*
1678      * Set up arg0 for 'ps' etc
1679      */
1680     __va_start(ap, fmt);
1681     kvsnprintf(td->td_comm, sizeof(td->td_comm), fmt, ap);
1682     __va_end(ap);
1683
1684     /*
1685      * Schedule the thread to run
1686      */
1687     if (td->td_flags & TDF_NOSTART)
1688         td->td_flags &= ~TDF_NOSTART;
1689     else
1690         lwkt_schedule(td);
1691     return 0;
1692 }
1693
1694 /*
1695  * Destroy an LWKT thread.   Warning!  This function is not called when
1696  * a process exits, cpu_proc_exit() directly calls cpu_thread_exit() and
1697  * uses a different reaping mechanism.
1698  */
1699 void
1700 lwkt_exit(void)
1701 {
1702     thread_t td = curthread;
1703     thread_t std;
1704     globaldata_t gd;
1705
1706     /*
1707      * Do any cleanup that might block here
1708      */
1709     if (td->td_flags & TDF_VERBOSE)
1710         kprintf("kthread %p %s has exited\n", td, td->td_comm);
1711     biosched_done(td);
1712     dsched_exit_thread(td);
1713
1714     /*
1715      * Get us into a critical section to interlock gd_freetd and loop
1716      * until we can get it freed.
1717      *
1718      * We have to cache the current td in gd_freetd because objcache_put()ing
1719      * it would rip it out from under us while our thread is still active.
1720      *
1721      * We are the current thread so of course our own TDF_RUNNING bit will
1722      * be set, so unlike the lwp reap code we don't wait for it to clear.
1723      */
1724     gd = mycpu;
1725     crit_enter_quick(td);
1726     for (;;) {
1727         if (td->td_refs) {
1728             tsleep(td, 0, "tdreap", 1);
1729             continue;
1730         }
1731         if ((std = gd->gd_freetd) != NULL) {
1732             KKASSERT((std->td_flags & (TDF_RUNNING|TDF_PREEMPT_LOCK)) == 0);
1733             gd->gd_freetd = NULL;
1734             objcache_put(thread_cache, std);
1735             continue;
1736         }
1737         break;
1738     }
1739
1740     /*
1741      * Remove thread resources from kernel lists and deschedule us for
1742      * the last time.  We cannot block after this point or we may end
1743      * up with a stale td on the tsleepq.
1744      *
1745      * None of this may block, the critical section is the only thing
1746      * protecting tdallq and the only thing preventing new lwkt_hold()
1747      * thread refs now.
1748      */
1749     if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
1750         tsleep_remove(td);
1751     lwkt_deschedule_self(td);
1752     lwkt_remove_tdallq(td);
1753     KKASSERT(td->td_refs == 0);
1754
1755     /*
1756      * Final cleanup
1757      */
1758     KKASSERT(gd->gd_freetd == NULL);
1759     if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD)
1760         gd->gd_freetd = td;
1761     cpu_thread_exit();
1762 }
1763
1764 void
1765 lwkt_remove_tdallq(thread_t td)
1766 {
1767     KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
1768     TAILQ_REMOVE(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
1769 }
1770
1771 /*
1772  * Code reduction and branch prediction improvements.  Call/return
1773  * overhead on modern cpus often degenerates into 0 cycles due to
1774  * the cpu's branch prediction hardware and return pc cache.  We
1775  * can take advantage of this by not inlining medium-complexity
1776  * functions and we can also reduce the branch prediction impact
1777  * by collapsing perfectly predictable branches into a single
1778  * procedure instead of duplicating it.
1779  *
1780  * Is any of this noticeable?  Probably not, so I'll take the
1781  * smaller code size.
1782  */
1783 void
1784 crit_exit_wrapper(__DEBUG_CRIT_ARG__)
1785 {
1786     _crit_exit(mycpu __DEBUG_CRIT_PASS_ARG__);
1787 }
1788
1789 void
1790 crit_panic(void)
1791 {
1792     thread_t td = curthread;
1793     int lcrit = td->td_critcount;
1794
1795     td->td_critcount = 0;
1796     panic("td_critcount is/would-go negative! %p %d", td, lcrit);
1797     /* NOT REACHED */
1798 }
1799
1800 #ifdef SMP
1801
1802 /*
1803  * Called from debugger/panic on cpus which have been stopped.  We must still
1804  * process the IPIQ while stopped, even if we were stopped while in a critical
1805  * section (XXX).
1806  *
1807  * If we are dumping also try to process any pending interrupts.  This may
1808  * or may not work depending on the state of the cpu at the point it was
1809  * stopped.
1810  */
1811 void
1812 lwkt_smp_stopped(void)
1813 {
1814     globaldata_t gd = mycpu;
1815
1816     crit_enter_gd(gd);
1817     if (dumping) {
1818         lwkt_process_ipiq();
1819         splz();
1820     } else {
1821         lwkt_process_ipiq();
1822     }
1823     crit_exit_gd(gd);
1824 }
1825
1826 #endif