sys/kern/kern_switch.c

   1 /*
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  25  *
  26  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_switch.c,v 1.3.2.1 2000/05/16 06:58:12 dillon Exp $
  27  * $DragonFly: src/sys/kern/Attic/kern_switch.c,v 1.2 2003/06/17 04:28:41 dillon Exp $
  28  */
  29
  30 #include <sys/param.h>
  31 #include <sys/systm.h>
  32 #include <sys/kernel.h>
  33 #include <sys/proc.h>
  34 #include <sys/rtprio.h>
  35 #include <sys/queue.h>
  36
  37 /*
  38  * We have NQS (32) run queues per scheduling class.  For the normal
  39  * class, there are 128 priorities scaled onto these 32 queues.  New
  40  * processes are added to the last entry in each queue, and processes
  41  * are selected for running by taking them from the head and maintaining
  42  * a simple FIFO arrangement.  Realtime and Idle priority processes have
  43  * and explicit 0-31 priority which maps directly onto their class queue
  44  * index.  When a queue has something in it, the corresponding bit is
  45  * set in the queuebits variable, allowing a single read to determine
  46  * the state of all 32 queues and then a ffs() to find the first busy
  47  * queue.
  48  */
  49 struct rq queues[NQS];
  50 struct rq rtqueues[NQS];
  51 struct rq idqueues[NQS];
  52 u_int32_t queuebits;
  53 u_int32_t rtqueuebits;
  54 u_int32_t idqueuebits;
  55
  56 /*
  57  * Initialize the run queues at boot time.
  58  */
  59 static void
  60 rqinit(void *dummy)
  61 {
  62         int i;
  63
  64         for (i = 0; i < NQS; i++) {
  65                 TAILQ_INIT(&queues[i]);
  66                 TAILQ_INIT(&rtqueues[i]);
  67                 TAILQ_INIT(&idqueues[i]);
  68         }
  69 }
  70 SYSINIT(runqueue, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, rqinit, NULL)
  71
  72 /*
  73  * setrunqueue() examines a process priority and class and inserts it on
  74  * the tail of it's appropriate run queue (based on class and priority).
  75  * This sets the queue busy bit.
  76  * The process must be runnable.
  77  * This must be called at splhigh().
  78  */
  79 void
  80 setrunqueue(struct proc *p)
  81 {
  82         struct rq *q;
  83         u_int8_t pri;
  84
  85         KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("setrunqueue: proc not SRUN"));
  86         if (p->p_rtprio.type == RTP_PRIO_NORMAL) {
  87                 pri = p->p_priority >> 2;
  88                 q = &queues[pri];
  89                 queuebits |= 1 << pri;
  90         } else if (p->p_rtprio.type == RTP_PRIO_REALTIME ||
  91                    p->p_rtprio.type == RTP_PRIO_FIFO) {
  92                 pri = p->p_rtprio.prio;
  93                 q = &rtqueues[pri];
  94                 rtqueuebits |= 1 << pri;
  95         } else if (p->p_rtprio.type == RTP_PRIO_IDLE) {
  96                 pri = p->p_rtprio.prio;
  97                 q = &idqueues[pri];
  98                 idqueuebits |= 1 << pri;
  99         } else {
 100                 panic("setrunqueue: invalid rtprio type");
 101         }
 102         p->p_rqindex = pri;             /* remember the queue index */
 103         TAILQ_INSERT_TAIL(q, p, p_procq);
 104 }
 105
 106 /*
 107  * remrunqueue() removes a given process from the run queue that it is on,
 108  * clearing the queue busy bit if it becomes empty.
 109  * This must be called at splhigh().
 110  */
 111 void
 112 remrunqueue(struct proc *p)
 113 {
 114         struct rq *q;
 115         u_int32_t *which;
 116         u_int8_t pri;
 117
 118         pri = p->p_rqindex;
 119         if (p->p_rtprio.type == RTP_PRIO_NORMAL) {
 120                 q = &queues[pri];
 121                 which = &queuebits;
 122         } else if (p->p_rtprio.type == RTP_PRIO_REALTIME ||
 123                    p->p_rtprio.type == RTP_PRIO_FIFO) {
 124                 q = &rtqueues[pri];
 125                 which = &rtqueuebits;
 126         } else if (p->p_rtprio.type == RTP_PRIO_IDLE) {
 127                 q = &idqueues[pri];
 128                 which = &idqueuebits;
 129         } else {
 130                 panic("remrunqueue: invalid rtprio type");
 131         }
 132         TAILQ_REMOVE(q, p, p_procq);
 133         if (TAILQ_EMPTY(q)) {
 134                 KASSERT((*which & (1 << pri)) != 0,
 135                         ("remrunqueue: remove from empty queue"));
 136                 *which &= ~(1 << pri);
 137         }
 138 }
 139
 140 /*
 141  * procrunnable() returns a boolean true (non-zero) value if there are
 142  * any runnable processes.  This is intended to be called from the idle
 143  * loop to avoid the more expensive (and destructive) chooseproc().
 144  *
 145  * MP SAFE.  CALLED WITHOUT THE MP LOCK
 146  */
 147 u_int32_t
 148 procrunnable(void)
 149 {
 150         return (rtqueuebits || queuebits || idqueuebits);
 151 }
 152
 153 /*
 154  * chooseproc() selects the next process to run.  Ideally, cpu_switch()
 155  * would have determined that there is a process available before calling
 156  * this, but it is not a requirement.  The selected process is removed
 157  * from it's queue, and the queue busy bit is cleared if it becomes empty.
 158  * This must be called at splhigh().
 159  *
 160  * For SMP, trivial affinity is implemented by locating the first process
 161  * on the queue that has a matching lastcpu id.  Since normal priorities
 162  * are mapped four priority levels per queue, this may allow the cpu to
 163  * choose a slightly lower priority process in order to preserve the cpu
 164  * caches.
 165  */
 166 struct proc *
 167 chooseproc(void)
 168 {
 169         struct proc *p;
 170         struct rq *q;
 171         u_int32_t *which;
 172         u_int32_t pri;
 173 #ifdef SMP
 174         u_char id;
 175 #endif
 176
 177         if (rtqueuebits) {
 178                 pri = ffs(rtqueuebits) - 1;
 179                 q = &rtqueues[pri];
 180                 which = &rtqueuebits;
 181         } else if (queuebits) {
 182                 pri = ffs(queuebits) - 1;
 183                 q = &queues[pri];
 184                 which = &queuebits;
 185         } else if (idqueuebits) {
 186                 pri = ffs(idqueuebits) - 1;
 187                 q = &idqueues[pri];
 188                 which = &idqueuebits;
 189         } else {
 190                 return NULL;
 191         }
 192         p = TAILQ_FIRST(q);
 193         KASSERT(p, ("chooseproc: no proc on busy queue"));
 194 #ifdef SMP
 195         /* wander down the current run queue for this pri level for a match */
 196         id = cpuid;
 197         while (p->p_lastcpu != id) {
 198                 p = TAILQ_NEXT(p, p_procq);
 199                 if (p == NULL) {
 200                         p = TAILQ_FIRST(q);
 201                         break;
 202                 }
 203         }
 204 #endif
 205         TAILQ_REMOVE(q, p, p_procq);
 206         if (TAILQ_EMPTY(q))
 207                 *which &= ~(1 << pri);
 208         return p;
 209 }