sys/kern/kern_synch.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1990, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
   8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  19  *    must display the following acknowledgement:
  20  *      This product includes software developed by the University of
  21  *      California, Berkeley and its contributors.
  22  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  23  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  24  *    without specific prior written permission.
  25  *
  26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  27  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  28  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  29  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  30  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  31  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  32  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  33  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  34  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  35  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  36  * SUCH DAMAGE.
  37  *
  38  *      @(#)kern_synch.c        8.9 (Berkeley) 5/19/95
  39  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_synch.c,v 1.87.2.6 2002/10/13 07:29:53 kbyanc Exp $
  40  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_synch.c,v 1.63 2006/05/29 03:57:20 dillon Exp $
  41  */
  42
  43 #include "opt_ktrace.h"
  44
  45 #include <sys/param.h>
  46 #include <sys/systm.h>
  47 #include <sys/proc.h>
  48 #include <sys/kernel.h>
  49 #include <sys/signalvar.h>
  50 #include <sys/resourcevar.h>
  51 #include <sys/vmmeter.h>
  52 #include <sys/sysctl.h>
  53 #include <sys/lock.h>
  54 #ifdef KTRACE
  55 #include <sys/uio.h>
  56 #include <sys/ktrace.h>
  57 #endif
  58 #include <sys/xwait.h>
  59 #include <sys/ktr.h>
  60
  61 #include <sys/thread2.h>
  62 #include <sys/spinlock2.h>
  63
  64 #include <machine/cpu.h>
  65 #include <machine/ipl.h>
  66 #include <machine/smp.h>
  67
  68 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
  69
  70 static void sched_setup (void *dummy);
  71 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
  72
  73 int     hogticks;
  74 int     lbolt;
  75 int     lbolt_syncer;
  76 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
  77 int     ncpus;
  78 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;
  79 int     safepri;
  80
  81 static struct callout loadav_callout;
  82 static struct callout schedcpu_callout;
  83 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
  84
  85 #if !defined(KTR_TSLEEP)
  86 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
  87 #endif
  88 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
  89 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter", 0);
  90 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 0, "tsleep exit", 0);
  91 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 0, "wakeup enter", 0);
  92 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 0, "wakeup exit", 0);
  93 #define logtsleep(name) KTR_LOG(tsleep_ ## name)
  94
  95 struct loadavg averunnable =
  96         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
  97 /*
  98  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
  99  * when sampling at 5 second intervals.
 100  */
 101 static fixpt_t cexp[3] = {
 102         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
 103         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
 104         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
 105 };
 106
 107 static void     endtsleep (void *);
 108 static void     unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td);
 109 static void     loadav (void *arg);
 110 static void     schedcpu (void *arg);
 111
 112 /*
 113  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
 114  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
 115  */
 116 static int
 117 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 118 {
 119         int error, new_val;
 120
 121         new_val = sched_quantum * tick;
 122         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 123         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 124                 return (error);
 125         if (new_val < tick)
 126                 return (EINVAL);
 127         sched_quantum = new_val / tick;
 128         hogticks = 2 * sched_quantum;
 129         return (0);
 130 }
 131
 132 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 133         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 134
 135 /*
 136  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 137  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 138  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 139  *
 140  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 141  *     1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 142  *
 143  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 144  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 145  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 146  *
 147  * decay 95% of `p_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing
 148  */
 149 #define CCPU_SHIFT      11
 150
 151 static fixpt_t ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 152 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 153
 154 /*
 155  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale
 156  */
 157 static int     fscale __unused = FSCALE;
 158 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 159
 160 /*
 161  * Recompute process priorities, once a second.
 162  *
 163  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
 164  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
 165  * process runnable relative to other processes in the system we have
 166  * a 1-second recalc to help out.
 167  *
 168  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
 169  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold
 170  * several seconds worth of count.
 171  *
 172  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
 173  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
 174  */
 175 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
 176 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
 177
 178 static void
 179 schedcpu(void *arg)
 180 {
 181         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
 182         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
 183         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 184         wakeup((caddr_t)&lbolt_syncer);
 185         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
 186 }
 187
 188 /*
 189  * General process statistics once a second
 190  */
 191 static int
 192 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
 193 {
 194         crit_enter();
 195         p->p_swtime++;
 196         if (p->p_stat == SSLEEP)
 197                 p->p_slptime++;
 198
 199         /*
 200          * Only recalculate processes that are active or have slept
 201          * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
 202          */
 203         if (p->p_slptime <= 1) {
 204                 p->p_usched->recalculate(&p->p_lwp);
 205         } else {
 206                 p->p_pctcpu = (p->p_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 207         }
 208         crit_exit();
 209         return(0);
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Resource checks.  XXX break out since psignal/killproc can block,
 214  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
 215  * a better way.
 216  */
 217 static int
 218 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
 219 {
 220         u_int64_t ttime;
 221
 222         crit_enter();
 223         if (p->p_stat == SIDL ||
 224             (p->p_flag & P_ZOMBIE) ||
 225             p->p_limit == NULL ||
 226             p->p_thread == NULL
 227         ) {
 228                 crit_exit();
 229                 return(0);
 230         }
 231
 232         ttime = p->p_thread->td_sticks + p->p_thread->td_uticks;
 233
 234         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
 235         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
 236                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 237                 break;
 238         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
 239                 if ((p->p_flag & P_XCPU) == 0) {
 240                         p->p_flag |= P_XCPU;
 241                         psignal(p, SIGXCPU);
 242                 }
 243                 break;
 244         default:
 245                 break;
 246         }
 247         crit_exit();
 248         return(0);
 249 }
 250
 251 /*
 252  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
 253  * a period of one second.
 254  *
 255  * MPSAFE
 256  */
 257 void
 258 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
 259 {
 260         fixpt_t acc;
 261         int remticks;
 262
 263         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
 264         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
 265                 lp->lwp_pctcpu = acc;
 266         } else {
 267                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
 268                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
 269                                 ESTCPUFREQ;
 270         }
 271 }
 272
 273 /*
 274  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 275  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 276  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 277  */
 278 #define TABLESIZE       128
 279 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 280
 281 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
 282
 283 /*
 284  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
 285  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
 286  * cannot make any high level calls.
 287  *
 288  * Each cpu has its own sleep queue.
 289  */
 290 void
 291 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
 292 {
 293         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
 294         int i;
 295
 296         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 297                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
 298                 hogticks = 2 * sched_quantum;
 299
 300                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
 301         } else {
 302                 gd->gd_tsleep_hash = malloc(sizeof(slpque_cpu0),
 303                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
 304         }
 305         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
 306                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
 307 }
 308
 309 /*
 310  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 311  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 312  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 313  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 314  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 315  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 316  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 317  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 318  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 319  *
 320  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
 321  * the LWKT scheduler.
 322  *
 323  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 324  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 325  */
 326 int
 327 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 328 {
 329         struct thread *td = curthread;
 330         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 331         globaldata_t gd;
 332         int sig;
 333         int catch;
 334         int id;
 335         int error;
 336         int oldpri;
 337         struct callout thandle;
 338
 339         /*
 340          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 341          * even in stable.  Just scrap it for now.
 342          */
 343         if (cold || panicstr) {
 344                 /*
 345                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 346                  * just give interrupts a chance, then just return;
 347                  * don't run any other procs or panic below,
 348                  * in case this is the idle process and already asleep.
 349                  */
 350                 splz();
 351                 oldpri = td->td_pri & TDPRI_MASK;
 352                 lwkt_setpri_self(safepri);
 353                 lwkt_switch();
 354                 lwkt_setpri_self(oldpri);
 355                 return (0);
 356         }
 357         logtsleep(tsleep_beg);
 358         gd = td->td_gd;
 359         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
 360
 361         /*
 362          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
 363          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
 364          * interlock.
 365          *
 366          * The entire sequence through to where we actually sleep must
 367          * run without breaking the critical section.
 368          */
 369         id = LOOKUP(ident);
 370         catch = flags & PCATCH;
 371         error = 0;
 372         sig = 0;
 373
 374         crit_enter_quick(td);
 375
 376         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 377         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 378                 ident, wmesg, p->p_stat));
 379
 380         /*
 381          * Setup for the current process (if this is a process).
 382          */
 383         if (p) {
 384                 if (catch) {
 385                         /*
 386                          * Early termination if PCATCH was set and a
 387                          * signal is pending, interlocked with the
 388                          * critical section.
 389                          *
 390                          * Early termination only occurs when tsleep() is
 391                          * entered while in a normal SRUN state.
 392                          */
 393                         if ((sig = CURSIG(p)) != 0)
 394                                 goto resume;
 395
 396                         /*
 397                          * Causes psignal to wake us up when.
 398                          */
 399                         p->p_flag |= P_SINTR;
 400                 }
 401
 402                 /*
 403                  * Make sure the current process has been untangled from
 404                  * the userland scheduler and initialize slptime to start
 405                  * counting.
 406                  */
 407                 if (flags & PNORESCHED)
 408                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
 409                 p->p_usched->release_curproc(&p->p_lwp);
 410                 p->p_slptime = 0;
 411         }
 412
 413         /*
 414          * Move our thread to the correct queue and setup our wchan, etc.
 415          */
 416         lwkt_deschedule_self(td);
 417         td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
 418         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 419         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 420
 421         td->td_wchan = ident;
 422         td->td_wmesg = wmesg;
 423         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
 424
 425         /*
 426          * Setup the timeout, if any
 427          */
 428         if (timo) {
 429                 callout_init(&thandle);
 430                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
 431         }
 432
 433         /*
 434          * Beddy bye bye.
 435          */
 436         if (p) {
 437                 /*
 438                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
 439                  */
 440                 KKASSERT((p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
 441                 p->p_stat = SSLEEP;
 442                 p->p_stats->p_ru.ru_nvcsw++;
 443                 lwkt_switch();
 444                 p->p_stat = SRUN;
 445         } else {
 446                 lwkt_switch();
 447         }
 448
 449         /*
 450          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
 451          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
 452          */
 453         KKASSERT(gd == td->td_gd);
 454         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
 455
 456         /*
 457          * Cleanup the timeout.
 458          */
 459         if (timo) {
 460                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 461                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 462                         if (sig == 0)
 463                                 error = EWOULDBLOCK;
 464                 } else {
 465                         callout_stop(&thandle);
 466                 }
 467         }
 468
 469         /*
 470          * Since td_threadq is used both for our run queue AND for the
 471          * tsleep hash queue, we can't still be on it at this point because
 472          * we've gotten cpu back.
 473          */
 474         KASSERT((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0, ("tsleep: impossible thread flags %08x", td->td_flags));
 475         td->td_wchan = NULL;
 476         td->td_wmesg = NULL;
 477         td->td_wdomain = 0;
 478
 479         /*
 480          * Figure out the correct error return
 481          */
 482 resume:
 483         if (p) {
 484                 p->p_flag &= ~(P_BREAKTSLEEP | P_SINTR);
 485                 if (catch && error == 0 && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 486                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 487                                 error = EINTR;
 488                         else
 489                                 error = ERESTART;
 490                 }
 491         }
 492         logtsleep(tsleep_end);
 493         crit_exit_quick(td);
 494         return (error);
 495 }
 496
 497 /*
 498  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
 499  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
 500  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
 501  *
 502  *      (enter critical section)
 503  *      (acquire upper level lock)
 504  *      tsleep_interlock(blah)
 505  *      (release upper level lock)
 506  *      tsleep(blah, ...)
 507  *      (exit critical section)
 508  *
 509  * Basically this function sets our cpumask for the ident which informs
 510  * other cpus that our cpu 'might' be waiting (or about to wait on) the
 511  * hash index related to the ident.  The critical section prevents another
 512  * cpu's wakeup() from being processed on our cpu until we are actually
 513  * able to enter the tsleep().  Thus, no race occurs between our attempt
 514  * to release a resource and sleep, and another cpu's attempt to acquire
 515  * a resource and call wakeup.
 516  *
 517  * There isn't much of a point to this function unless you call it while
 518  * holding a critical section.
 519  */
 520 static __inline void
 521 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, void *ident)
 522 {
 523         int id = LOOKUP(ident);
 524
 525         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 526 }
 527
 528 void
 529 tsleep_interlock(void *ident)
 530 {
 531         _tsleep_interlock(mycpu, ident);
 532 }
 533
 534 /*
 535  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
 536  * be passed to msleep().  The function will atomically release the
 537  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
 538  * return.
 539  *
 540  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
 541  * heavily.
 542  */
 543 int
 544 msleep(void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
 545        const char *wmesg, int timo)
 546 {
 547         globaldata_t gd = mycpu;
 548         int error;
 549
 550         crit_enter_gd(gd);
 551         _tsleep_interlock(gd, ident);
 552         spin_unlock_wr_quick(gd, spin);
 553         error = tsleep(ident, flags, wmesg, timo);
 554         spin_lock_wr_quick(gd, spin);
 555         crit_exit_gd(gd);
 556
 557         return (error);
 558 }
 559
 560 /*
 561  * Implement the timeout for tsleep.
 562  *
 563  * We set P_BREAKTSLEEP to indicate that an event has occured, but
 564  * we only call setrunnable if the process is not stopped.
 565  *
 566  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
 567  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
 568  */
 569 static void
 570 endtsleep(void *arg)
 571 {
 572         thread_t td = arg;
 573         struct proc *p;
 574
 575         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 576         crit_enter();
 577
 578         /*
 579          * cpu interlock.  Thread flags are only manipulated on
 580          * the cpu owning the thread.  proc flags are only manipulated
 581          * by the older of the MP lock.  We have both.
 582          */
 583         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 584                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 585
 586                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 587                         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
 588                         if ((p->p_flag & P_STOPPED) == 0)
 589                                 setrunnable(p);
 590                 } else {
 591                         unsleep_and_wakeup_thread(td);
 592                 }
 593         }
 594         crit_exit();
 595 }
 596
 597 /*
 598  * Unsleep and wakeup a thread.  This function runs without the MP lock
 599  * which means that it can only manipulate thread state on the owning cpu,
 600  * and cannot touch the process state at all.
 601  */
 602 static
 603 void
 604 unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td)
 605 {
 606         globaldata_t gd = mycpu;
 607         int id;
 608
 609 #ifdef SMP
 610         if (td->td_gd != gd) {
 611                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)unsleep_and_wakeup_thread, td);
 612                 return;
 613         }
 614 #endif
 615         crit_enter();
 616         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 617                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 618                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
 619                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 620                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
 621                         atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 622                 lwkt_schedule(td);
 623         }
 624         crit_exit();
 625 }
 626
 627 /*
 628  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 629  * count may be zero or one only.
 630  *
 631  * The domain encodes the sleep/wakeup domain AND the first cpu to check
 632  * (which is always the current cpu).  As we iterate across cpus
 633  *
 634  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
 635  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
 636  * at all.
 637  */
 638 static void
 639 _wakeup(void *ident, int domain)
 640 {
 641         struct tslpque *qp;
 642         struct thread *td;
 643         struct thread *ntd;
 644         globaldata_t gd;
 645 #ifdef SMP
 646         cpumask_t mask;
 647         cpumask_t tmask;
 648         int startcpu;
 649         int nextcpu;
 650 #endif
 651         int id;
 652
 653         crit_enter();
 654         logtsleep(wakeup_beg);
 655         gd = mycpu;
 656         id = LOOKUP(ident);
 657         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
 658 restart:
 659         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 660                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 661                 if (td->td_wchan == ident &&
 662                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
 663                 ) {
 664                         KKASSERT(td->td_flags & TDF_TSLEEPQ);
 665                         td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 666                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 667                         if (TAILQ_FIRST(qp) == NULL) {
 668                                 atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id],
 669                                                  gd->gd_cpumask);
 670                         }
 671                         lwkt_schedule(td);
 672                         if (domain & PWAKEUP_ONE)
 673                                 goto done;
 674                         goto restart;
 675                 }
 676         }
 677
 678 #ifdef SMP
 679         /*
 680          * We finished checking the current cpu but there still may be
 681          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
 682          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
 683          * to continue checking cpus.
 684          *
 685          * The cpu that started the wakeup sequence is encoded in the domain.
 686          * We use this information to determine which cpus still need to be
 687          * checked, locate a candidate cpu, and chain the wakeup
 688          * asynchronously with an IPI message.
 689          *
 690          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
 691          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send
 692          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
 693          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
 694          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
 695          * needed to be woken up.
 696          *
 697          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
 698          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
 699          * thread pointers.
 700          */
 701         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0 &&
 702             (mask = slpque_cpumasks[id]) != 0
 703         ) {
 704                 /*
 705                  * Look for a cpu that might have work to do.  Mask out cpus
 706                  * which have already been processed.
 707                  *
 708                  * 31xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx0
 709                  *        ^        ^           ^
 710                  *      start   currentcpu    start
 711                  *      case2                 case1
 712                  *        *        *           *
 713                  * 11111111111111110000000000000111     case1
 714                  * 00000000111111110000000000000000     case2
 715                  *
 716                  * case1:  We started at start_case1 and processed through
 717                  *         to the current cpu.  We have to check any bits
 718                  *         after the current cpu, then check bits before
 719                  *         the starting cpu.
 720                  *
 721                  * case2:  We have already checked all the bits from
 722                  *         start_case2 to the end, and from 0 to the current
 723                  *         cpu.  We just have the bits from the current cpu
 724                  *         to start_case2 left to check.
 725                  */
 726                 startcpu = PWAKEUP_DECODE(domain);
 727                 if (gd->gd_cpuid >= startcpu) {
 728                         /*
 729                          * CASE1
 730                          */
 731                         tmask = mask & ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1);
 732                         if (mask & tmask) {
 733                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 734                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 735                                                 _wakeup, ident, domain);
 736                         } else {
 737                                 tmask = (1 << startcpu) - 1;
 738                                 if (mask & tmask) {
 739                                         nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 740                                         lwkt_send_ipiq2(
 741                                                     globaldata_find(nextcpu),
 742                                                     _wakeup, ident, domain);
 743                                 }
 744                         }
 745                 } else {
 746                         /*
 747                          * CASE2
 748                          */
 749                         tmask = ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1) &
 750                                  ((1 << startcpu) - 1);
 751                         if (mask & tmask) {
 752                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 753                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 754                                                 _wakeup, ident, domain);
 755                         }
 756                 }
 757         }
 758 #endif
 759 done:
 760         logtsleep(wakeup_end);
 761         crit_exit();
 762 }
 763
 764 /*
 765  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
 766  */
 767 void
 768 wakeup(void *ident)
 769 {
 770     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid));
 771 }
 772
 773 /*
 774  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
 775  */
 776 void
 777 wakeup_one(void *ident)
 778 {
 779     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 780     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 781 }
 782
 783 /*
 784  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 785  * only.
 786  */
 787 void
 788 wakeup_mycpu(void *ident)
 789 {
 790     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 791 }
 792
 793 /*
 794  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 795  * only.
 796  */
 797 void
 798 wakeup_mycpu_one(void *ident)
 799 {
 800     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 801     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU|PWAKEUP_ONE);
 802 }
 803
 804 /*
 805  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 806  * only.
 807  */
 808 void
 809 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, void *ident)
 810 {
 811 #ifdef SMP
 812     if (gd == mycpu) {
 813         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 814     } else {
 815         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU);
 816     }
 817 #else
 818     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 819 #endif
 820 }
 821
 822 /*
 823  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 824  * only.
 825  */
 826 void
 827 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, void *ident)
 828 {
 829 #ifdef SMP
 830     if (gd == mycpu) {
 831         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 832     } else {
 833         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 834     }
 835 #else
 836     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 837 #endif
 838 }
 839
 840 /*
 841  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
 842  * the specified domain, on all cpus.
 843  */
 844 void
 845 wakeup_domain(void *ident, int domain)
 846 {
 847     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
 848 }
 849
 850 /*
 851  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
 852  * the specified  domain, on any cpu.
 853  */
 854 void
 855 wakeup_domain_one(void *ident, int domain)
 856 {
 857     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 858     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 859 }
 860
 861 /*
 862  * setrunnable()
 863  *
 864  * Make a process runnable.  The MP lock must be held on call.  This only
 865  * has an effect if we are in SSLEEP.  We only break out of the
 866  * tsleep if P_BREAKTSLEEP is set, otherwise we just fix-up the state.
 867  *
 868  * NOTE: With the MP lock held we can only safely manipulate the process
 869  * structure.  We cannot safely manipulate the thread structure.
 870  */
 871 void
 872 setrunnable(struct proc *p)
 873 {
 874         crit_enter();
 875         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 876         p->p_flag &= ~P_STOPPED;
 877         if (p->p_stat == SSLEEP && (p->p_flag & P_BREAKTSLEEP)) {
 878                 unsleep_and_wakeup_thread(p->p_thread);
 879         }
 880         crit_exit();
 881 }
 882
 883 /*
 884  * The process is stopped due to some condition, usually because P_STOPPED
 885  * is set but also possibly due to being traced.
 886  *
 887  * NOTE!  If the caller sets P_STOPPED, the caller must also clear P_WAITED
 888  * because the parent may check the child's status before the child actually
 889  * gets to this routine.
 890  *
 891  * This routine is called with the current process only, typically just
 892  * before returning to userland.
 893  *
 894  * Setting P_BREAKTSLEEP before entering the tsleep will cause a passive
 895  * SIGCONT to break out of the tsleep.
 896  */
 897 void
 898 tstop(struct proc *p)
 899 {
 900         wakeup((caddr_t)p->p_pptr);
 901         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
 902         tsleep(p, 0, "stop", 0);
 903 }
 904
 905 /*
 906  * Yield / synchronous reschedule.  This is a bit tricky because the trap
 907  * code might have set a lazy release on the switch function.   Setting
 908  * P_PASSIVE_ACQ will ensure that the lazy release executes when we call
 909  * switch, and that we are given a greater chance of affinity with our
 910  * current cpu.
 911  *
 912  * We call lwkt_setpri_self() to rotate our thread to the end of the lwkt
 913  * run queue.  lwkt_switch() will also execute any assigned passive release
 914  * (which usually calls release_curproc()), allowing a same/higher priority
 915  * process to be designated as the current process.
 916  *
 917  * While it is possible for a lower priority process to be designated,
 918  * it's call to lwkt_maybe_switch() in acquire_curproc() will likely
 919  * round-robin back to us and we will be able to re-acquire the current
 920  * process designation.
 921  */
 922 void
 923 uio_yield(void)
 924 {
 925         struct thread *td = curthread;
 926         struct proc *p = td->td_proc;
 927
 928         lwkt_setpri_self(td->td_pri & TDPRI_MASK);
 929         if (p) {
 930                 p->p_flag |= P_PASSIVE_ACQ;
 931                 lwkt_switch();
 932                 p->p_flag &= ~P_PASSIVE_ACQ;
 933         } else {
 934                 lwkt_switch();
 935         }
 936 }
 937
 938 /*
 939  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 940  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 941  */
 942 static int loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data);
 943
 944 static void
 945 loadav(void *arg)
 946 {
 947         struct loadavg *avg;
 948         int i, nrun;
 949
 950         nrun = 0;
 951         allproc_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
 952         avg = &averunnable;
 953         for (i = 0; i < 3; i++) {
 954                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 955                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 956         }
 957
 958         /*
 959          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 960          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 961          * run at regular intervals.
 962          */
 963         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(random() % (hz * 2 + 1)),
 964                       loadav, NULL);
 965 }
 966
 967 static int
 968 loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data)
 969 {
 970         int *nrunp = data;
 971         thread_t td;
 972
 973         switch (p->p_stat) {
 974         case SRUN:
 975                 if ((td = p->p_thread) == NULL)
 976                         break;
 977                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
 978                         break;
 979                 /* fall through */
 980         case SIDL:
 981                 ++*nrunp;
 982                 break;
 983         default:
 984                 break;
 985         }
 986         return(0);
 987 }
 988
 989 /* ARGSUSED */
 990 static void
 991 sched_setup(void *dummy)
 992 {
 993         callout_init(&loadav_callout);
 994         callout_init(&schedcpu_callout);
 995
 996         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
 997         schedcpu(NULL);
 998         loadav(NULL);
 999 }
1000