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 1.20 2003/08/03 10:07:41 hmp 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/thread2.h>
  54 #ifdef KTRACE
  55 #include <sys/uio.h>
  56 #include <sys/ktrace.h>
  57 #endif
  58 #include <sys/xwait.h>
  59
  60 #include <machine/cpu.h>
  61 #include <machine/ipl.h>
  62 #include <machine/smp.h>
  63
  64 static void sched_setup __P((void *dummy));
  65 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
  66
  67 int     hogticks;
  68 int     lbolt;
  69 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
  70 int     ncpus;
  71
  72 static struct callout loadav_callout;
  73
  74 struct loadavg averunnable =
  75         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
  76 /*
  77  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
  78  * when sampling at 5 second intervals.
  79  */
  80 static fixpt_t cexp[3] = {
  81         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
  82         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
  83         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
  84 };
  85
  86 static void     endtsleep __P((void *));
  87 static void     loadav __P((void *arg));
  88 static void     maybe_resched __P((struct proc *chk));
  89 static void     roundrobin __P((void *arg));
  90 static void     schedcpu __P((void *arg));
  91 static void     updatepri __P((struct proc *p));
  92 static void     crit_panicints(void);
  93
  94 static int
  95 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
  96 {
  97         int error, new_val;
  98
  99         new_val = sched_quantum * tick;
 100         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 101         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 102                 return (error);
 103         if (new_val < tick)
 104                 return (EINVAL);
 105         sched_quantum = new_val / tick;
 106         hogticks = 2 * sched_quantum;
 107         return (0);
 108 }
 109
 110 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 111         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 112
 113 /*
 114  * Arrange to reschedule if necessary by checking to see if the current
 115  * process is on the highest priority user scheduling queue.  This may
 116  * be run from an interrupt so we have to follow any preemption chains
 117  * back to the original process.
 118  */
 119 static void
 120 maybe_resched(struct proc *chk)
 121 {
 122         struct proc *cur = lwkt_preempted_proc();
 123
 124         if (cur == NULL)
 125                 return;
 126
 127         /*
 128          * Check the user queue (realtime, normal, idle).  Lower numbers
 129          * indicate higher priority queues.  Lower numbers are also better
 130          * for p_priority.
 131          */
 132         if (chk->p_rtprio.type < cur->p_rtprio.type) {
 133                 need_resched();
 134         } else if (chk->p_rtprio.type == cur->p_rtprio.type) {
 135                 if (chk->p_rtprio.type == RTP_PRIO_NORMAL) {
 136                         if (chk->p_priority / PPQ < cur->p_priority / PPQ)
 137                                 need_resched();
 138                 } else {
 139                         if (chk->p_rtprio.prio < cur->p_rtprio.prio)
 140                                 need_resched();
 141                 }
 142         }
 143 }
 144
 145 int
 146 roundrobin_interval(void)
 147 {
 148         return (sched_quantum);
 149 }
 150
 151 /*
 152  * Force switch among equal priority processes every 100ms.
 153  */
 154 #ifdef SMP
 155
 156 static void
 157 roundrobin_remote(void *arg)
 158 {
 159         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 160         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 161                 need_resched();
 162 }
 163
 164 #endif
 165
 166 static void
 167 roundrobin(void *arg)
 168 {
 169         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 170         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 171                 need_resched();
 172 #ifdef SMP
 173         lwkt_send_ipiq_mask(mycpu->gd_other_cpus, roundrobin_remote, NULL);
 174 #endif
 175         timeout(roundrobin, NULL, sched_quantum);
 176 }
 177
 178 #ifdef SMP
 179
 180 void
 181 resched_cpus(u_int32_t mask)
 182 {
 183         lwkt_send_ipiq_mask(mask, roundrobin_remote, NULL);
 184 }
 185
 186 #endif
 187
 188 /*
 189  * Constants for digital decay and forget:
 190  *      90% of (p_estcpu) usage in 5 * loadav time
 191  *      95% of (p_pctcpu) usage in 60 seconds (load insensitive)
 192  *          Note that, as ps(1) mentions, this can let percentages
 193  *          total over 100% (I've seen 137.9% for 3 processes).
 194  *
 195  * Note that schedclock() updates p_estcpu and p_cpticks asynchronously.
 196  *
 197  * We wish to decay away 90% of p_estcpu in (5 * loadavg) seconds.
 198  * That is, the system wants to compute a value of decay such
 199  * that the following for loop:
 200  *      for (i = 0; i < (5 * loadavg); i++)
 201  *              p_estcpu *= decay;
 202  * will compute
 203  *      p_estcpu *= 0.1;
 204  * for all values of loadavg:
 205  *
 206  * Mathematically this loop can be expressed by saying:
 207  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
 208  *
 209  * The system computes decay as:
 210  *      decay = (2 * loadavg) / (2 * loadavg + 1)
 211  *
 212  * We wish to prove that the system's computation of decay
 213  * will always fulfill the equation:
 214  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
 215  *
 216  * If we compute b as:
 217  *      b = 2 * loadavg
 218  * then
 219  *      decay = b / (b + 1)
 220  *
 221  * We now need to prove two things:
 222  *      1) Given factor ** (5 * loadavg) ~= .1, prove factor == b/(b+1)
 223  *      2) Given b/(b+1) ** power ~= .1, prove power == (5 * loadavg)
 224  *
 225  * Facts:
 226  *         For x close to zero, exp(x) =~ 1 + x, since
 227  *              exp(x) = 0! + x**1/1! + x**2/2! + ... .
 228  *              therefore exp(-1/b) =~ 1 - (1/b) = (b-1)/b.
 229  *         For x close to zero, ln(1+x) =~ x, since
 230  *              ln(1+x) = x - x**2/2 + x**3/3 - ...     -1 < x < 1
 231  *              therefore ln(b/(b+1)) = ln(1 - 1/(b+1)) =~ -1/(b+1).
 232  *         ln(.1) =~ -2.30
 233  *
 234  * Proof of (1):
 235  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given power (5*loadav):
 236  *      solving for factor,
 237  *      ln(factor) =~ (-2.30/5*loadav), or
 238  *      factor =~ exp(-1/((5/2.30)*loadav)) =~ exp(-1/(2*loadav)) =
 239  *          exp(-1/b) =~ (b-1)/b =~ b/(b+1).                    QED
 240  *
 241  * Proof of (2):
 242  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given factor == (b/(b+1)):
 243  *      solving for power,
 244  *      power*ln(b/(b+1)) =~ -2.30, or
 245  *      power =~ 2.3 * (b + 1) = 4.6*loadav + 2.3 =~ 5*loadav.  QED
 246  *
 247  * Actual power values for the implemented algorithm are as follows:
 248  *      loadav: 1       2       3       4
 249  *      power:  5.68    10.32   14.94   19.55
 250  */
 251
 252 /* calculations for digital decay to forget 90% of usage in 5*loadav sec */
 253 #define loadfactor(loadav)      (2 * (loadav))
 254 #define decay_cpu(loadfac, cpu) (((loadfac) * (cpu)) / ((loadfac) + FSCALE))
 255
 256 /* decay 95% of `p_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
 257 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 258 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 259
 260 /* kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale */
 261 static int      fscale __unused = FSCALE;
 262 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 263
 264 /*
 265  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 266  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 267  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 268  *
 269  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 270  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 271  *
 272  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 273  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 274  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 275  */
 276 #define CCPU_SHIFT      11
 277
 278 /*
 279  * Recompute process priorities, every hz ticks.
 280  */
 281 /* ARGSUSED */
 282 static void
 283 schedcpu(void *arg)
 284 {
 285         fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
 286         struct proc *p;
 287         struct proc *curp;
 288         int realstathz, s;
 289
 290         curp = lwkt_preempted_proc(); /* YYY temporary hack */
 291
 292         realstathz = stathz ? stathz : hz;
 293         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 294                 /*
 295                  * Increment time in/out of memory and sleep time
 296                  * (if sleeping).  We ignore overflow; with 16-bit int's
 297                  * (remember them?) overflow takes 45 days.
 298                  */
 299                 p->p_swtime++;
 300                 if (p->p_stat == SSLEEP || p->p_stat == SSTOP)
 301                         p->p_slptime++;
 302                 p->p_pctcpu = (p->p_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 303                 /*
 304                  * If the process has slept the entire second,
 305                  * stop recalculating its priority until it wakes up.
 306                  */
 307                 if (p->p_slptime > 1)
 308                         continue;
 309                 s = splhigh();  /* prevent state changes and protect run queue */
 310                 /*
 311                  * p_pctcpu is only for ps.
 312                  */
 313 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
 314                 p->p_pctcpu += (realstathz == 100)?
 315                         ((fixpt_t) p->p_cpticks) << (FSHIFT - CCPU_SHIFT):
 316                         100 * (((fixpt_t) p->p_cpticks)
 317                                 << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
 318 #else
 319                 p->p_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
 320                         (p->p_cpticks * FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
 321 #endif
 322                 p->p_cpticks = 0;
 323                 p->p_estcpu = decay_cpu(loadfac, p->p_estcpu);
 324                 resetpriority(p);
 325                 splx(s);
 326         }
 327         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 328         timeout(schedcpu, (void *)0, hz);
 329 }
 330
 331 /*
 332  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
 333  * For all load averages >= 1 and max p_estcpu of 255, sleeping for at
 334  * least six times the loadfactor will decay p_estcpu to zero.
 335  */
 336 static void
 337 updatepri(struct proc *p)
 338 {
 339         unsigned int newcpu = p->p_estcpu;
 340         fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
 341
 342         if (p->p_slptime > 5 * loadfac) {
 343                 p->p_estcpu = 0;
 344         } else {
 345                 p->p_slptime--; /* the first time was done in schedcpu */
 346                 while (newcpu && --p->p_slptime)
 347                         newcpu = decay_cpu(loadfac, newcpu);
 348                 p->p_estcpu = newcpu;
 349         }
 350         resetpriority(p);
 351 }
 352
 353 /*
 354  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 355  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 356  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 357  */
 358 #define TABLESIZE       128
 359 static TAILQ_HEAD(slpquehead, thread) slpque[TABLESIZE];
 360 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 361
 362 /*
 363  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 364  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 365  * The priority to be used (safepri) is machine-dependent, thus this
 366  * value is initialized and maintained in the machine-dependent layers.
 367  * This priority will typically be 0, or the lowest priority
 368  * that is safe for use on the interrupt stack; it can be made
 369  * higher to block network software interrupts after panics.
 370  */
 371 int safepri;
 372
 373 void
 374 sleepinit(void)
 375 {
 376         int i;
 377
 378         sched_quantum = hz/10;
 379         hogticks = 2 * sched_quantum;
 380         for (i = 0; i < TABLESIZE; i++)
 381                 TAILQ_INIT(&slpque[i]);
 382 }
 383
 384 /*
 385  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 386  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 387  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 388  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 389  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 390  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 391  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 392  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 393  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 394  *
 395  * If the process has P_CURPROC set mi_switch() will not re-queue it to
 396  * the userland scheduler queues because we are in a SSLEEP state.  If
 397  * we are not the current process then we have to remove ourselves from
 398  * the scheduler queues.
 399  *
 400  * YYY priority now unused
 401  */
 402 int
 403 tsleep(ident, flags, wmesg, timo)
 404         void *ident;
 405         int flags, timo;
 406         const char *wmesg;
 407 {
 408         struct thread *td = curthread;
 409         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 410         int s, sig = 0, catch = flags & PCATCH;
 411         int id = LOOKUP(ident);
 412         struct callout_handle thandle;
 413
 414         /*
 415          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 416          * even in stable.  Just scrap it for now.
 417          */
 418         if (cold || panicstr) {
 419                 /*
 420                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 421                  * just give interrupts a chance, then just return;
 422                  * don't run any other procs or panic below,
 423                  * in case this is the idle process and already asleep.
 424                  */
 425                 crit_panicints();
 426                 return (0);
 427         }
 428         KKASSERT(td != &mycpu->gd_idlethread);  /* you must be kidding! */
 429         s = splhigh();
 430         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 431         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 432                 ident, wmesg, p->p_stat));
 433
 434         crit_enter();
 435         td->td_wchan = ident;
 436         td->td_wmesg = wmesg;
 437         if (p)
 438                 p->p_slptime = 0;
 439         lwkt_deschedule_self();
 440         TAILQ_INSERT_TAIL(&slpque[id], td, td_threadq);
 441         if (timo)
 442                 thandle = timeout(endtsleep, (void *)td, timo);
 443         /*
 444          * We put ourselves on the sleep queue and start our timeout
 445          * before calling CURSIG, as we could stop there, and a wakeup
 446          * or a SIGCONT (or both) could occur while we were stopped.
 447          * A SIGCONT would cause us to be marked as SSLEEP
 448          * without resuming us, thus we must be ready for sleep
 449          * when CURSIG is called.  If the wakeup happens while we're
 450          * stopped, td->td_wchan will be 0 upon return from CURSIG.
 451          */
 452         if (p) {
 453                 if (catch) {
 454                         p->p_flag |= P_SINTR;
 455                         if ((sig = CURSIG(p))) {
 456                                 if (td->td_wchan) {
 457                                         unsleep(td);
 458                                         lwkt_schedule_self();
 459                                 }
 460                                 p->p_stat = SRUN;
 461                                 goto resume;
 462                         }
 463                         if (td->td_wchan == NULL) {
 464                                 catch = 0;
 465                                 goto resume;
 466                         }
 467                 } else {
 468                         sig = 0;
 469                 }
 470
 471                 /*
 472                  * If we are not the current process we have to remove ourself
 473                  * from the run queue.
 474                  */
 475                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("PSTAT NOT SRUN %d %d", p->p_pid, p->p_stat));
 476                 /*
 477                  * If this is the current 'user' process schedule another one.
 478                  */
 479                 clrrunnable(p, SSLEEP);
 480                 p->p_stats->p_ru.ru_nvcsw++;
 481                 KKASSERT(td->td_release || (p->p_flag & P_CURPROC) == 0);
 482                 mi_switch();
 483                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("tsleep: stat not srun"));
 484         } else {
 485                 lwkt_switch();
 486         }
 487 resume:
 488         crit_exit();
 489         if (p)
 490                 p->p_flag &= ~P_SINTR;
 491         splx(s);
 492         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 493                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 494                 if (sig == 0)
 495                         return (EWOULDBLOCK);
 496         } else if (timo) {
 497                 untimeout(endtsleep, (void *)td, thandle);
 498         }
 499         if (p) {
 500                 if (catch && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 501                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 502                                 return (EINTR);
 503                         return (ERESTART);
 504                 }
 505         }
 506         return (0);
 507 }
 508
 509 /*
 510  * Implement the timeout for tsleep.  We interlock against
 511  * wchan when setting TDF_TIMEOUT.  For processes we remove
 512  * the sleep if the process is stopped rather then sleeping,
 513  * so it remains stopped.
 514  */
 515 static void
 516 endtsleep(void *arg)
 517 {
 518         thread_t td = arg;
 519         struct proc *p;
 520         int s;
 521
 522         s = splhigh();
 523         if (td->td_wchan) {
 524                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 525                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 526                         if (p->p_stat == SSLEEP)
 527                                 setrunnable(p);
 528                         else
 529                                 unsleep(td);
 530                 } else {
 531                         unsleep(td);
 532                         lwkt_schedule(td);
 533                 }
 534         }
 535         splx(s);
 536 }
 537
 538 /*
 539  * Remove a process from its wait queue
 540  */
 541 void
 542 unsleep(struct thread *td)
 543 {
 544         int s;
 545
 546         s = splhigh();
 547         if (td->td_wchan) {
 548 #if 0
 549                 if (p->p_flag & P_XSLEEP) {
 550                         struct xwait *w = p->p_wchan;
 551                         TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 552                         p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 553                 } else
 554 #endif
 555                 TAILQ_REMOVE(&slpque[LOOKUP(td->td_wchan)], td, td_threadq);
 556                 td->td_wchan = NULL;
 557         }
 558         splx(s);
 559 }
 560
 561 #if 0
 562 /*
 563  * Make all processes sleeping on the explicit lock structure runnable.
 564  */
 565 void
 566 xwakeup(struct xwait *w)
 567 {
 568         struct proc *p;
 569         int s;
 570
 571         s = splhigh();
 572         ++w->gen;
 573         while ((p = TAILQ_FIRST(&w->waitq)) != NULL) {
 574                 TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 575                 KASSERT(p->p_wchan == w && (p->p_flag & P_XSLEEP),
 576                     ("xwakeup: wchan mismatch for %p (%p/%p) %08x", p, p->p_wchan, w, p->p_flag & P_XSLEEP));
 577                 p->p_wchan = NULL;
 578                 p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 579                 if (p->p_stat == SSLEEP) {
 580                         /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 581                         if (p->p_slptime > 1)
 582                                 updatepri(p);
 583                         p->p_slptime = 0;
 584                         p->p_stat = SRUN;
 585                         if (p->p_flag & P_INMEM) {
 586                                 setrunqueue(p);
 587                                 maybe_resched(p);
 588                         } else {
 589                                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 590                                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 591                         }
 592                 }
 593         }
 594         splx(s);
 595 }
 596 #endif
 597
 598 /*
 599  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 600  */
 601 static void
 602 _wakeup(void *ident, int count)
 603 {
 604         struct slpquehead *qp;
 605         struct thread *td;
 606         struct thread *ntd;
 607         struct proc *p;
 608         int s;
 609         int id = LOOKUP(ident);
 610
 611         s = splhigh();
 612         qp = &slpque[id];
 613 restart:
 614         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 615                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 616                 if (td->td_wchan == ident) {
 617                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 618                         td->td_wchan = NULL;
 619                         if ((p = td->td_proc) != NULL && p->p_stat == SSLEEP) {
 620                                 /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 621                                 if (p->p_slptime > 1)
 622                                         updatepri(p);
 623                                 p->p_slptime = 0;
 624                                 p->p_stat = SRUN;
 625                                 if (p->p_flag & P_INMEM) {
 626                                         setrunqueue(p);
 627                                         if (p->p_flag & P_CURPROC)
 628                                             maybe_resched(p);
 629                                 } else {
 630                                         p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 631                                         wakeup((caddr_t)&proc0);
 632                                 }
 633                                 /* END INLINE EXPANSION */
 634                         } else if (p == NULL) {
 635                                 lwkt_schedule(td);
 636                         }
 637                         if (--count == 0)
 638                                 break;
 639                         goto restart;
 640                 }
 641         }
 642         splx(s);
 643 }
 644
 645 void
 646 wakeup(void *ident)
 647 {
 648     _wakeup(ident, 0);
 649 }
 650
 651 void
 652 wakeup_one(void *ident)
 653 {
 654     _wakeup(ident, 1);
 655 }
 656
 657 /*
 658  * The machine independent parts of mi_switch().
 659  * Must be called at splstatclock() or higher.
 660  */
 661 void
 662 mi_switch()
 663 {
 664         struct thread *td = curthread;
 665         struct proc *p = td->td_proc;   /* XXX */
 666         struct rlimit *rlim;
 667         int x;
 668         u_int64_t ttime;
 669
 670         /*
 671          * XXX this spl is almost unnecessary.  It is partly to allow for
 672          * sloppy callers that don't do it (issignal() via CURSIG() is the
 673          * main offender).  It is partly to work around a bug in the i386
 674          * cpu_switch() (the ipl is not preserved).  We ran for years
 675          * without it.  I think there was only a interrupt latency problem.
 676          * The main caller, tsleep(), does an splx() a couple of instructions
 677          * after calling here.  The buggy caller, issignal(), usually calls
 678          * here at spl0() and sometimes returns at splhigh().  The process
 679          * then runs for a little too long at splhigh().  The ipl gets fixed
 680          * when the process returns to user mode (or earlier).
 681          *
 682          * It would probably be better to always call here at spl0(). Callers
 683          * are prepared to give up control to another process, so they must
 684          * be prepared to be interrupted.  The clock stuff here may not
 685          * actually need splstatclock().
 686          */
 687         x = splstatclock();
 688         clear_resched();
 689
 690         /*
 691          * Check if the process exceeds its cpu resource allocation.
 692          * If over max, kill it.  Time spent in interrupts is not
 693          * included.  YYY 64 bit match is expensive.  Ick.
 694          */
 695         ttime = td->td_sticks + td->td_uticks;
 696         if (p->p_stat != SZOMB && p->p_limit->p_cpulimit != RLIM_INFINITY &&
 697             ttime > p->p_limit->p_cpulimit) {
 698                 rlim = &p->p_rlimit[RLIMIT_CPU];
 699                 if (ttime / (rlim_t)1000000 >= rlim->rlim_max) {
 700                         killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 701                 } else {
 702                         psignal(p, SIGXCPU);
 703                         if (rlim->rlim_cur < rlim->rlim_max) {
 704                                 /* XXX: we should make a private copy */
 705                                 rlim->rlim_cur += 5;
 706                         }
 707                 }
 708         }
 709
 710         /*
 711          * Pick a new current process and record its start time.  If we
 712          * are in a SSTOPped state we deschedule ourselves.  YYY this needs
 713          * to be cleaned up, remember that LWKTs stay on their run queue
 714          * which works differently then the user scheduler which removes
 715          * the process from the runq when it runs it.
 716          */
 717         mycpu->gd_cnt.v_swtch++;
 718         if (p->p_stat == SSTOP)
 719                 lwkt_deschedule_self();
 720         lwkt_switch();
 721
 722         splx(x);
 723 }
 724
 725 /*
 726  * Change process state to be runnable,
 727  * placing it on the run queue if it is in memory,
 728  * and awakening the swapper if it isn't in memory.
 729  */
 730 void
 731 setrunnable(struct proc *p)
 732 {
 733         int s;
 734
 735         s = splhigh();
 736         switch (p->p_stat) {
 737         case 0:
 738         case SRUN:
 739         case SZOMB:
 740         default:
 741                 panic("setrunnable");
 742         case SSTOP:
 743         case SSLEEP:
 744                 unsleep(p->p_thread);   /* e.g. when sending signals */
 745                 break;
 746
 747         case SIDL:
 748                 break;
 749         }
 750         p->p_stat = SRUN;
 751         if (p->p_flag & P_INMEM)
 752                 setrunqueue(p);
 753         splx(s);
 754         if (p->p_slptime > 1)
 755                 updatepri(p);
 756         p->p_slptime = 0;
 757         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 758                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 759                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 760         } else {
 761                 maybe_resched(p);
 762         }
 763 }
 764
 765 /*
 766  * Change the process state to NOT be runnable, removing it from the run
 767  * queue.  If P_CURPROC is not set and we are in SRUN the process is on the
 768  * run queue (If P_INMEM is not set then it isn't because it is swapped).
 769  */
 770 void
 771 clrrunnable(struct proc *p, int stat)
 772 {
 773         int s;
 774
 775         s = splhigh();
 776         switch(p->p_stat) {
 777         case SRUN:
 778                 if (p->p_flag & P_ONRUNQ)
 779                         remrunqueue(p);
 780                 break;
 781         default:
 782                 break;
 783         }
 784         p->p_stat = stat;
 785         splx(s);
 786 }
 787
 788 /*
 789  * Compute the priority of a process when running in user mode.
 790  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
 791  * than that of the current process.
 792  *
 793  * YYY real time / idle procs do not use p_priority XXX
 794  */
 795 void
 796 resetpriority(struct proc *p)
 797 {
 798         unsigned int newpriority;
 799         int opq;
 800         int npq;
 801
 802         if (p->p_rtprio.type != RTP_PRIO_NORMAL)
 803                 return;
 804         newpriority = PUSER + p->p_estcpu / INVERSE_ESTCPU_WEIGHT +
 805             NICE_WEIGHT * p->p_nice;
 806         newpriority = min(newpriority, MAXPRI);
 807         npq = newpriority / PPQ;
 808         crit_enter();
 809         opq = p->p_priority / PPQ;
 810         if (p->p_stat == SRUN && (p->p_flag & P_ONRUNQ) && opq != npq) {
 811                 /*
 812                  * We have to move the process to another queue
 813                  */
 814                 remrunqueue(p);
 815                 p->p_priority = newpriority;
 816                 setrunqueue(p);
 817         } else {
 818                 /*
 819                  * We can just adjust the priority and it will be picked
 820                  * up later.
 821                  */
 822                 KKASSERT(opq == npq || (p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
 823                 p->p_priority = newpriority;
 824         }
 825         crit_exit();
 826         maybe_resched(p);
 827 }
 828
 829 /*
 830  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 831  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 832  */
 833 static void
 834 loadav(void *arg)
 835 {
 836         int i, nrun;
 837         struct loadavg *avg;
 838         struct proc *p;
 839
 840         avg = &averunnable;
 841         nrun = 0;
 842         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 843                 switch (p->p_stat) {
 844                 case SRUN:
 845                 case SIDL:
 846                         nrun++;
 847                 }
 848         }
 849         for (i = 0; i < 3; i++)
 850                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 851                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 852
 853         /*
 854          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 855          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 856          * run at regular intervals.
 857          */
 858         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(random() % (hz * 2 + 1)),
 859             loadav, NULL);
 860 }
 861
 862 /* ARGSUSED */
 863 static void
 864 sched_setup(dummy)
 865         void *dummy;
 866 {
 867
 868         callout_init(&loadav_callout);
 869
 870         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
 871         roundrobin(NULL);
 872         schedcpu(NULL);
 873         loadav(NULL);
 874 }
 875
 876 /*
 877  * We adjust the priority of the current process.  The priority of
 878  * a process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
 879  * estimator (p_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
 880  * compute a different priority each time p_estcpu increases by
 881  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT
 882  * (until MAXPRI is reached).  The cpu usage estimator ramps up
 883  * quite quickly when the process is running (linearly), and decays
 884  * away exponentially, at a rate which is proportionally slower when
 885  * the system is busy.  The basic principle is that the system will
 886  * 90% forget that the process used a lot of CPU time in 5 * loadav
 887  * seconds.  This causes the system to favor processes which haven't
 888  * run much recently, and to round-robin among other processes.
 889  */
 890 void
 891 schedclock(p)
 892         struct proc *p;
 893 {
 894
 895         p->p_cpticks++;
 896         p->p_estcpu = ESTCPULIM(p->p_estcpu + 1);
 897         if ((p->p_estcpu % INVERSE_ESTCPU_WEIGHT) == 0)
 898                 resetpriority(p);
 899 }
 900
 901 static
 902 void
 903 crit_panicints(void)
 904 {
 905     int s;
 906     int cpri;
 907
 908     s = splhigh();
 909     cpri = crit_panic_save();
 910     splx(safepri);
 911     crit_panic_restore(cpri);
 912     splx(s);
 913 }
 914