kernel - Add per-process token, adjust signal code to use it.
[dragonfly.git] / 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 1.91 2008/09/09 04:06:13 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 #include <sys/uio.h>
55 #ifdef KTRACE
56 #include <sys/ktrace.h>
57 #endif
58 #include <sys/xwait.h>
59 #include <sys/ktr.h>
60 #include <sys/serialize.h>
61
62 #include <sys/signal2.h>
63 #include <sys/thread2.h>
64 #include <sys/spinlock2.h>
65 #include <sys/mutex2.h>
66 #include <sys/mplock2.h>
67
68 #include <machine/cpu.h>
69 #include <machine/smp.h>
70
71 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
72
73 static void sched_setup (void *dummy);
74 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
75
76 int     hogticks;
77 int     lbolt;
78 int     lbolt_syncer;
79 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
80 int     ncpus;
81 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;      /* note: mask not cpumask_t */
82 int     ncpus_fit, ncpus_fit_mask;              /* note: mask not cpumask_t */
83 int     safepri;
84 int     tsleep_now_works;
85 int     tsleep_crypto_dump = 0;
86
87 static struct callout loadav_callout;
88 static struct callout schedcpu_callout;
89 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
90
91 #define __DEALL(ident)  __DEQUALIFY(void *, ident)
92
93 #if !defined(KTR_TSLEEP)
94 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
95 #endif
96 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
97 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter %p", sizeof(void *));
98 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 1, "tsleep exit", 0);
99 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 2, "wakeup enter %p", sizeof(void *));
100 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 3, "wakeup exit", 0);
101 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, ilockfail,  4, "interlock failed %p", sizeof(void *));
102
103 #define logtsleep1(name)        KTR_LOG(tsleep_ ## name)
104 #define logtsleep2(name, val)   KTR_LOG(tsleep_ ## name, val)
105
106 struct loadavg averunnable =
107         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
108 /*
109  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
110  * when sampling at 5 second intervals.
111  */
112 static fixpt_t cexp[3] = {
113         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
114         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
115         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
116 };
117
118 static void     endtsleep (void *);
119 static void     loadav (void *arg);
120 static void     schedcpu (void *arg);
121 #ifdef SMP
122 static void     tsleep_wakeup_remote(struct thread *td);
123 #endif
124
125 /*
126  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
127  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
128  */
129 static int
130 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
131 {
132         int error, new_val;
133
134         new_val = sched_quantum * ustick;
135         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
136         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
137                 return (error);
138         if (new_val < ustick)
139                 return (EINVAL);
140         sched_quantum = new_val / ustick;
141         hogticks = 2 * sched_quantum;
142         return (0);
143 }
144
145 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
146         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
147
148 /*
149  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
150  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
151  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
152  *
153  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
154  *     1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
155  *
156  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
157  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
158  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
159  *
160  * decay 95% of `lwp_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing
161  */
162 #define CCPU_SHIFT      11
163
164 static fixpt_t ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
165 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
166
167 /*
168  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale 
169  */
170 int     fscale __unused = FSCALE;       /* exported to systat */
171 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
172
173 /*
174  * Recompute process priorities, once a second.
175  *
176  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
177  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
178  * process runnable relative to other processes in the system we have
179  * a 1-second recalc to help out.
180  *
181  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
182  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold 
183  * several seconds worth of count.
184  *
185  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
186  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
187  */
188 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
189 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
190
191 static void
192 schedcpu(void *arg)
193 {
194         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
195         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
196         wakeup((caddr_t)&lbolt);
197         wakeup((caddr_t)&lbolt_syncer);
198         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
199 }
200
201 /*
202  * General process statistics once a second
203  */
204 static int
205 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
206 {
207         struct lwp *lp;
208
209         crit_enter();
210         p->p_swtime++;
211         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
212                 if (lp->lwp_stat == LSSLEEP)
213                         lp->lwp_slptime++;
214
215                 /*
216                  * Only recalculate processes that are active or have slept
217                  * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
218                  */
219                 if (lp->lwp_slptime <= 1) {
220                         p->p_usched->recalculate(lp);
221                 } else {
222                         lp->lwp_pctcpu = (lp->lwp_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
223                 }
224         }
225         crit_exit();
226         return(0);
227 }
228
229 /*
230  * Resource checks.  XXX break out since ksignal/killproc can block,
231  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
232  * a better way.
233  */
234 static int
235 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
236 {
237         u_int64_t ttime;
238         struct lwp *lp;
239
240         crit_enter();
241         if (p->p_stat == SIDL || 
242             p->p_stat == SZOMB ||
243             p->p_limit == NULL
244         ) {
245                 crit_exit();
246                 return(0);
247         }
248
249         ttime = 0;
250         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
251                 /*
252                  * We may have caught an lp in the middle of being
253                  * created, lwp_thread can be NULL.
254                  */
255                 if (lp->lwp_thread) {
256                         ttime += lp->lwp_thread->td_sticks;
257                         ttime += lp->lwp_thread->td_uticks;
258                 }
259         }
260
261         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
262         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
263                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
264                 break;
265         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
266                 if ((p->p_flag & P_XCPU) == 0) {
267                         p->p_flag |= P_XCPU;
268                         ksignal(p, SIGXCPU);
269                 }
270                 break;
271         default:
272                 break;
273         }
274         crit_exit();
275         return(0);
276 }
277
278 /*
279  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
280  * a period of one second.
281  *
282  * MPSAFE
283  */
284 void
285 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
286 {
287         fixpt_t acc;
288         int remticks;
289
290         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
291         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
292                 lp->lwp_pctcpu = acc;
293         } else {
294                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
295                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
296                                 ESTCPUFREQ;
297         }
298 }
299
300 /*
301  * tsleep/wakeup hash table parameters.  Try to find the sweet spot for
302  * like addresses being slept on.
303  */
304 #define TABLESIZE       1024
305 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 6) & (TABLESIZE - 1))
306
307 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
308
309 /*
310  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
311  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
312  * cannot make any high level calls.
313  *
314  * Each cpu has its own sleep queue.
315  */
316 void
317 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
318 {
319         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
320         int i;
321
322         if (gd->gd_cpuid == 0) {
323                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
324                 hogticks = 2 * sched_quantum;
325
326                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
327         } else {
328                 gd->gd_tsleep_hash = kmalloc(sizeof(slpque_cpu0), 
329                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
330         }
331         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
332                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
333 }
334
335 /*
336  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
337  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
338  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
339  *
340  *      (acquire upper level lock)
341  *      tsleep_interlock(blah)
342  *      (release upper level lock)
343  *      tsleep(blah, ...)
344  *
345  * Basically this functions queues us on the tsleep queue without actually
346  * descheduling us.  When tsleep() is later called with PINTERLOCK it
347  * assumes the thread was already queued, otherwise it queues it there.
348  *
349  * Thus it is possible to receive the wakeup prior to going to sleep and
350  * the race conditions are covered.
351  */
352 static __inline void
353 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, const volatile void *ident, int flags)
354 {
355         thread_t td = gd->gd_curthread;
356         int id;
357
358         crit_enter_quick(td);
359         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
360                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
361                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
362                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
363                         atomic_clear_cpumask(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
364         } else {
365                 td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
366         }
367         id = LOOKUP(ident);
368         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
369         atomic_set_cpumask(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
370         td->td_wchan = ident;
371         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
372         crit_exit_quick(td);
373 }
374
375 void
376 tsleep_interlock(const volatile void *ident, int flags)
377 {
378         _tsleep_interlock(mycpu, ident, flags);
379 }
380
381 /*
382  * Remove thread from sleepq.  Must be called with a critical section held.
383  */
384 static __inline void
385 _tsleep_remove(thread_t td)
386 {
387         globaldata_t gd = mycpu;
388         int id;
389
390         KKASSERT(td->td_gd == gd);
391         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
392                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
393                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
394                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
395                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
396                         atomic_clear_cpumask(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
397                 td->td_wchan = NULL;
398                 td->td_wdomain = 0;
399         }
400 }
401
402 void
403 tsleep_remove(thread_t td)
404 {
405         _tsleep_remove(td);
406 }
407
408 /*
409  * This function removes a thread from the tsleep queue and schedules
410  * it.  This function may act asynchronously.  The target thread may be
411  * sleeping on a different cpu.
412  *
413  * This function mus be called while in a critical section but if the
414  * target thread is sleeping on a different cpu we cannot safely probe
415  * td_flags.
416  *
417  * This function is only called from a different cpu via setrunnable()
418  * when the thread is in a known sleep.  However, multiple wakeups are
419  * possible and we must hold the td to prevent a race against the thread
420  * exiting.
421  */
422 static __inline
423 void
424 _tsleep_wakeup(struct thread *td)
425 {
426 #ifdef SMP
427         globaldata_t gd = mycpu;
428
429         if (td->td_gd != gd) {
430                 lwkt_hold(td);
431                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)tsleep_wakeup_remote, td);
432                 return;
433         }
434 #endif
435         _tsleep_remove(td);
436         if (td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED) {
437                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
438                 lwkt_schedule(td);
439         }
440 }
441
442 #ifdef SMP
443 static
444 void
445 tsleep_wakeup_remote(struct thread *td)
446 {
447         _tsleep_wakeup(td);
448         lwkt_rele(td);
449 }
450 #endif
451
452
453 /*
454  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
455  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
456  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
457  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
458  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
459  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
460  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
461  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
462  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
463  *
464  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
465  * the LWKT scheduler.
466  *
467  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
468  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
469  */
470 int
471 tsleep(const volatile void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
472 {
473         struct thread *td = curthread;
474         struct lwp *lp = td->td_lwp;
475         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
476         globaldata_t gd;
477         int sig;
478         int catch;
479         int id;
480         int error;
481         int oldpri;
482         struct callout thandle;
483
484         /*
485          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
486          * even in stable.  Just scrap it for now.
487          */
488         if (!tsleep_crypto_dump && (tsleep_now_works == 0 || panicstr)) {
489                 /*
490                  * After a panic, or before we actually have an operational
491                  * softclock, just give interrupts a chance, then just return;
492                  *
493                  * don't run any other procs or panic below,
494                  * in case this is the idle process and already asleep.
495                  */
496                 splz();
497                 oldpri = td->td_pri;
498                 lwkt_setpri_self(safepri);
499                 lwkt_switch();
500                 lwkt_setpri_self(oldpri);
501                 return (0);
502         }
503         logtsleep2(tsleep_beg, ident);
504         gd = td->td_gd;
505         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
506
507         /*
508          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
509          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
510          * interlock.
511          *
512          * The entire sequence through to where we actually sleep must
513          * run without breaking the critical section.
514          */
515         catch = flags & PCATCH;
516         error = 0;
517         sig = 0;
518
519         crit_enter_quick(td);
520
521         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
522         KASSERT(lp == NULL ||
523                 lp->lwp_stat == LSRUN ||        /* Obvious */
524                 lp->lwp_stat == LSSTOP,         /* Set in tstop */
525                 ("tsleep %p %s %d",
526                         ident, wmesg, lp->lwp_stat));
527
528         /*
529          * We interlock the sleep queue if the caller has not already done
530          * it for us.  This must be done before we potentially acquire any
531          * tokens or we can loose the wakeup.
532          */
533         if ((flags & PINTERLOCKED) == 0) {
534                 id = LOOKUP(ident);
535                 _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
536         }
537
538         /*
539          * Setup for the current process (if this is a process). 
540          *
541          * We hold the process token if lp && catch.  The resume
542          * code will release it.
543          */
544         if (lp) {
545                 if (catch) {
546                         /*
547                          * Early termination if PCATCH was set and a
548                          * signal is pending, interlocked with the
549                          * critical section.
550                          *
551                          * Early termination only occurs when tsleep() is
552                          * entered while in a normal LSRUN state.
553                          */
554                         lwkt_gettoken(&p->p_token);
555                         if ((sig = CURSIG(lp)) != 0)
556                                 goto resume;
557
558                         /*
559                          * Early termination if PCATCH was set and a
560                          * mailbox signal was possibly delivered prior to
561                          * the system call even being made, in order to
562                          * allow the user to interlock without having to
563                          * make additional system calls.
564                          */
565                         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
566                                 goto resume;
567
568                         /*
569                          * Causes ksignal to wake us up if a signal is
570                          * received (interlocked with p->p_token).
571                          */
572                         lp->lwp_flag |= LWP_SINTR;
573                 }
574         } else {
575                 KKASSERT(p == NULL);
576         }
577
578         /*
579          * Make sure the current process has been untangled from
580          * the userland scheduler and initialize slptime to start
581          * counting.
582          */
583         if (lp) {
584                 p->p_usched->release_curproc(lp);
585                 lp->lwp_slptime = 0;
586         }
587
588         /*
589          * If the interlocked flag is set but our cpu bit in the slpqueue
590          * is no longer set, then a wakeup was processed inbetween the
591          * tsleep_interlock() (ours or the callers), and here.  This can
592          * occur under numerous circumstances including when we release the
593          * current process.
594          *
595          * Extreme loads can cause the sending of an IPI (e.g. wakeup()'s)
596          * to process incoming IPIs, thus draining incoming wakeups.
597          */
598         if ((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0) {
599                 logtsleep2(ilockfail, ident);
600                 goto resume;
601         }
602
603         /*
604          * scheduling is blocked while in a critical section.  Coincide
605          * the descheduled-by-tsleep flag with the descheduling of the
606          * lwkt.
607          */
608         lwkt_deschedule_self(td);
609         td->td_flags |= TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
610         td->td_wmesg = wmesg;
611
612         /*
613          * Setup the timeout, if any
614          */
615         if (timo) {
616                 callout_init(&thandle);
617                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
618         }
619
620         /*
621          * Beddy bye bye.
622          */
623         if (lp) {
624                 /*
625                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
626                  */
627                 KKASSERT((lp->lwp_flag & LWP_ONRUNQ) == 0);
628                 /*
629                  * tstop() sets LSSTOP, so don't fiddle with that.
630                  */
631                 if (lp->lwp_stat != LSSTOP)
632                         lp->lwp_stat = LSSLEEP;
633                 lp->lwp_ru.ru_nvcsw++;
634                 lwkt_switch();
635
636                 /*
637                  * And when we are woken up, put us back in LSRUN.  If we
638                  * slept for over a second, recalculate our estcpu.
639                  */
640                 lp->lwp_stat = LSRUN;
641                 if (lp->lwp_slptime)
642                         p->p_usched->recalculate(lp);
643                 lp->lwp_slptime = 0;
644         } else {
645                 lwkt_switch();
646         }
647
648         /* 
649          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
650          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
651          */
652         KKASSERT(gd == td->td_gd);
653
654         /*
655          * Cleanup the timeout.
656          */
657         if (timo) {
658                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
659                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
660                         error = EWOULDBLOCK;
661                 } else {
662                         callout_stop(&thandle);
663                 }
664         }
665
666         /*
667          * Make sure we have been removed from the sleepq.  This should
668          * have been done for us already.
669          *
670          * However, it is possible for a scheduling IPI to be in flight
671          * from a previous tsleep/tsleep_interlock or due to a straight-out
672          * call to lwkt_schedule() (in the case of an interrupt thread).
673          * So don't complain if DESCHEDULED is still set.
674          */
675         _tsleep_remove(td);
676         td->td_wmesg = NULL;
677         if (td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED) {
678                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
679         }
680
681         /*
682          * Figure out the correct error return.  If interrupted by a
683          * signal we want to return EINTR or ERESTART.  
684          *
685          * If P_MAILBOX is set no automatic system call restart occurs
686          * and we return EINTR.  P_MAILBOX is meant to be used as an
687          * interlock, the user must poll it prior to any system call
688          * that it wishes to interlock a mailbox signal against since
689          * the flag is cleared on *any* system call that sleeps.
690          *
691          * p->p_token is held in the p && catch case.
692          */
693 resume:
694         if (p) {
695                 if (catch && error == 0) {
696                         if ((p->p_flag & P_MAILBOX) && sig == 0) {
697                                 error = EINTR;
698                         } else if (sig != 0 || (sig = CURSIG(lp))) {
699                                 if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
700                                         error = EINTR;
701                                 else
702                                         error = ERESTART;
703                         }
704                 }
705                 if (catch)
706                         lwkt_reltoken(&p->p_token);
707                 lp->lwp_flag &= ~(LWP_BREAKTSLEEP | LWP_SINTR);
708                 p->p_flag &= ~P_MAILBOX;
709         }
710         logtsleep1(tsleep_end);
711         crit_exit_quick(td);
712         return (error);
713 }
714
715 /*
716  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
717  * be passed to ssleep().  The function will atomically release the
718  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
719  * return.
720  *
721  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
722  * heavily.
723  */
724 int
725 ssleep(const volatile void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
726        const char *wmesg, int timo)
727 {
728         globaldata_t gd = mycpu;
729         int error;
730
731         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
732         spin_unlock_quick(gd, spin);
733         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
734         spin_lock_quick(gd, spin);
735
736         return (error);
737 }
738
739 int
740 lksleep(const volatile void *ident, struct lock *lock, int flags,
741         const char *wmesg, int timo)
742 {
743         globaldata_t gd = mycpu;
744         int error;
745
746         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
747         lockmgr(lock, LK_RELEASE);
748         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
749         lockmgr(lock, LK_EXCLUSIVE);
750
751         return (error);
752 }
753
754 /*
755  * Interlocked mutex sleep.  An exclusively held mutex must be passed
756  * to mtxsleep().  The function will atomically release the mutex
757  * and tsleep on the ident, then reacquire the mutex and return.
758  */
759 int
760 mtxsleep(const volatile void *ident, struct mtx *mtx, int flags,
761          const char *wmesg, int timo)
762 {
763         globaldata_t gd = mycpu;
764         int error;
765
766         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
767         mtx_unlock(mtx);
768         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
769         mtx_lock_ex_quick(mtx, wmesg);
770
771         return (error);
772 }
773
774 /*
775  * Interlocked serializer sleep.  An exclusively held serializer must
776  * be passed to zsleep().  The function will atomically release
777  * the serializer and tsleep on the ident, then reacquire the serializer
778  * and return.
779  */
780 int
781 zsleep(const volatile void *ident, struct lwkt_serialize *slz, int flags,
782        const char *wmesg, int timo)
783 {
784         globaldata_t gd = mycpu;
785         int ret;
786
787         ASSERT_SERIALIZED(slz);
788
789         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
790         lwkt_serialize_exit(slz);
791         ret = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
792         lwkt_serialize_enter(slz);
793
794         return ret;
795 }
796
797 /*
798  * Directly block on the LWKT thread by descheduling it.  This
799  * is much faster then tsleep(), but the only legal way to wake
800  * us up is to directly schedule the thread.
801  *
802  * Setting TDF_SINTR will cause new signals to directly schedule us.
803  *
804  * This routine must be called while in a critical section.
805  */
806 int
807 lwkt_sleep(const char *wmesg, int flags)
808 {
809         thread_t td = curthread;
810         int sig;
811
812         if ((flags & PCATCH) == 0 || td->td_lwp == NULL) {
813                 td->td_flags |= TDF_BLOCKED;
814                 td->td_wmesg = wmesg;
815                 lwkt_deschedule_self(td);
816                 lwkt_switch();
817                 td->td_wmesg = NULL;
818                 td->td_flags &= ~TDF_BLOCKED;
819                 return(0);
820         }
821         if ((sig = CURSIG(td->td_lwp)) != 0) {
822                 if (SIGISMEMBER(td->td_proc->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
823                         return(EINTR);
824                 else
825                         return(ERESTART);
826                         
827         }
828         td->td_flags |= TDF_BLOCKED | TDF_SINTR;
829         td->td_wmesg = wmesg;
830         lwkt_deschedule_self(td);
831         lwkt_switch();
832         td->td_flags &= ~(TDF_BLOCKED | TDF_SINTR);
833         td->td_wmesg = NULL;
834         return(0);
835 }
836
837 /*
838  * Implement the timeout for tsleep.
839  *
840  * We set LWP_BREAKTSLEEP to indicate that an event has occured, but
841  * we only call setrunnable if the process is not stopped.
842  *
843  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
844  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
845  */
846 static void
847 endtsleep(void *arg)
848 {
849         thread_t td = arg;
850         struct lwp *lp;
851
852         crit_enter();
853         lp = td->td_lwp;
854
855         if (lp)
856                 lwkt_gettoken(&lp->lwp_proc->p_token);
857
858         /*
859          * cpu interlock.  Thread flags are only manipulated on
860          * the cpu owning the thread.  proc flags are only manipulated
861          * by the holder of p->p_token.  We have both.
862          */
863         if (td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED) {
864                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
865
866                 if (lp) {
867                         lp->lwp_flag |= LWP_BREAKTSLEEP;
868                         if (lp->lwp_proc->p_stat != SSTOP)
869                                 setrunnable(lp);
870                 } else {
871                         _tsleep_wakeup(td);
872                 }
873         }
874         if (lp)
875                 lwkt_reltoken(&lp->lwp_proc->p_token);
876         crit_exit();
877 }
878
879 /*
880  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
881  * count may be zero or one only.
882  *
883  * The domain encodes the sleep/wakeup domain AND the first cpu to check
884  * (which is always the current cpu).  As we iterate across cpus
885  *
886  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
887  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
888  * at all.
889  *
890  * _wakeup() can be passed to an IPI so we can't use (const volatile
891  * void *ident).
892  */
893 static void
894 _wakeup(void *ident, int domain)
895 {
896         struct tslpque *qp;
897         struct thread *td;
898         struct thread *ntd;
899         globaldata_t gd;
900 #ifdef SMP
901         cpumask_t mask;
902 #endif
903         int id;
904
905         crit_enter();
906         logtsleep2(wakeup_beg, ident);
907         gd = mycpu;
908         id = LOOKUP(ident);
909         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
910 restart:
911         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
912                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_sleepq);
913                 if (td->td_wchan == ident && 
914                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
915                 ) {
916                         KKASSERT(td->td_gd == gd);
917                         _tsleep_remove(td);
918                         if (td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED) {
919                                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
920                                 lwkt_schedule(td);
921                                 if (domain & PWAKEUP_ONE)
922                                         goto done;
923                         }
924                         goto restart;
925                 }
926         }
927
928 #ifdef SMP
929         /*
930          * We finished checking the current cpu but there still may be
931          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
932          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
933          * to continue checking cpus.
934          *
935          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
936          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send 
937          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
938          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
939          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
940          * needed to be woken up.
941          *
942          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
943          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
944          * thread pointers.
945          */
946         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0 &&
947             (mask = slpque_cpumasks[id] & gd->gd_other_cpus) != 0) {
948                 lwkt_send_ipiq2_mask(mask, _wakeup, ident,
949                                      domain | PWAKEUP_MYCPU);
950         }
951 #endif
952 done:
953         logtsleep1(wakeup_end);
954         crit_exit();
955 }
956
957 /*
958  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
959  */
960 void
961 wakeup(const volatile void *ident)
962 {
963     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid));
964 }
965
966 /*
967  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
968  */
969 void
970 wakeup_one(const volatile void *ident)
971 {
972     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
973     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
974 }
975
976 /*
977  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
978  * only.
979  */
980 void
981 wakeup_mycpu(const volatile void *ident)
982 {
983     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU);
984 }
985
986 /*
987  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
988  * only.
989  */
990 void
991 wakeup_mycpu_one(const volatile void *ident)
992 {
993     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
994     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU|PWAKEUP_ONE);
995 }
996
997 /*
998  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
999  * only.
1000  */
1001 void
1002 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, const volatile void *ident)
1003 {
1004 #ifdef SMP
1005     if (gd == mycpu) {
1006         _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU);
1007     } else {
1008         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, __DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU);
1009     }
1010 #else
1011     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU);
1012 #endif
1013 }
1014
1015 /*
1016  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
1017  * only.
1018  */
1019 void
1020 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, const volatile void *ident)
1021 {
1022 #ifdef SMP
1023     if (gd == mycpu) {
1024         _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
1025     } else {
1026         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, __DEALL(ident),
1027                         PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
1028     }
1029 #else
1030     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
1031 #endif
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
1036  * the specified domain, on all cpus.
1037  */
1038 void
1039 wakeup_domain(const volatile void *ident, int domain)
1040 {
1041     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
1042 }
1043
1044 /*
1045  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
1046  * the specified  domain, on any cpu.
1047  */
1048 void
1049 wakeup_domain_one(const volatile void *ident, int domain)
1050 {
1051     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
1052     _wakeup(__DEALL(ident),
1053             PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
1054 }
1055
1056 /*
1057  * setrunnable()
1058  *
1059  * Make a process runnable.  lp->lwp_proc->p_token must be held on call.
1060  * This only has an effect if we are in SSLEEP.  We only break out of the
1061  * tsleep if LWP_BREAKTSLEEP is set, otherwise we just fix-up the state.
1062  *
1063  * NOTE: With p_token held we can only safely manipulate the process
1064  * structure and the lp's lwp_stat.
1065  */
1066 void
1067 setrunnable(struct lwp *lp)
1068 {
1069         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&lp->lwp_proc->p_token);
1070         crit_enter();
1071         if (lp->lwp_stat == LSSTOP)
1072                 lp->lwp_stat = LSSLEEP;
1073         if (lp->lwp_stat == LSSLEEP && (lp->lwp_flag & LWP_BREAKTSLEEP))
1074                 _tsleep_wakeup(lp->lwp_thread);
1075         crit_exit();
1076 }
1077
1078 /*
1079  * The process is stopped due to some condition, usually because p_stat is
1080  * set to SSTOP, but also possibly due to being traced.  
1081  *
1082  * NOTE!  If the caller sets SSTOP, the caller must also clear P_WAITED
1083  * because the parent may check the child's status before the child actually
1084  * gets to this routine.
1085  *
1086  * This routine is called with the current lwp only, typically just
1087  * before returning to userland.
1088  *
1089  * Setting LWP_BREAKTSLEEP before entering the tsleep will cause a passive
1090  * SIGCONT to break out of the tsleep.
1091  */
1092 void
1093 tstop(void)
1094 {
1095         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
1096         struct proc *p = lp->lwp_proc;
1097
1098         crit_enter();
1099         /*
1100          * If LWP_WSTOP is set, we were sleeping
1101          * while our process was stopped.  At this point
1102          * we were already counted as stopped.
1103          */
1104         if ((lp->lwp_flag & LWP_WSTOP) == 0) {
1105                 /*
1106                  * If we're the last thread to stop, signal
1107                  * our parent.
1108                  */
1109                 p->p_nstopped++;
1110                 lp->lwp_flag |= LWP_WSTOP;
1111                 wakeup(&p->p_nstopped);
1112                 if (p->p_nstopped == p->p_nthreads) {
1113                         p->p_flag &= ~P_WAITED;
1114                         wakeup(p->p_pptr);
1115                         if ((p->p_pptr->p_sigacts->ps_flag & PS_NOCLDSTOP) == 0)
1116                                 ksignal(p->p_pptr, SIGCHLD);
1117                 }
1118         }
1119         while (p->p_stat == SSTOP) {
1120                 lp->lwp_flag |= LWP_BREAKTSLEEP;
1121                 lp->lwp_stat = LSSTOP;
1122                 tsleep(p, 0, "stop", 0);
1123         }
1124         p->p_nstopped--;
1125         lp->lwp_flag &= ~LWP_WSTOP;
1126         crit_exit();
1127 }
1128
1129 /*
1130  * Compute a tenex style load average of a quantity on
1131  * 1, 5 and 15 minute intervals.
1132  */
1133 static int loadav_count_runnable(struct lwp *p, void *data);
1134
1135 static void
1136 loadav(void *arg)
1137 {
1138         struct loadavg *avg;
1139         int i, nrun;
1140
1141         nrun = 0;
1142         alllwp_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
1143         avg = &averunnable;
1144         for (i = 0; i < 3; i++) {
1145                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
1146                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
1147         }
1148
1149         /*
1150          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
1151          * random variation to avoid synchronisation with processes that
1152          * run at regular intervals.
1153          */
1154         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(krandom() % (hz * 2 + 1)),
1155                       loadav, NULL);
1156 }
1157
1158 static int
1159 loadav_count_runnable(struct lwp *lp, void *data)
1160 {
1161         int *nrunp = data;
1162         thread_t td;
1163
1164         switch (lp->lwp_stat) {
1165         case LSRUN:
1166                 if ((td = lp->lwp_thread) == NULL)
1167                         break;
1168                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
1169                         break;
1170                 ++*nrunp;
1171                 break;
1172         default:
1173                 break;
1174         }
1175         return(0);
1176 }
1177
1178 /* ARGSUSED */
1179 static void
1180 sched_setup(void *dummy)
1181 {
1182         callout_init(&loadav_callout);
1183         callout_init(&schedcpu_callout);
1184
1185         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
1186         schedcpu(NULL);
1187         loadav(NULL);
1188 }
1189