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 1.26 2004/01/07 11:04:18 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/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 (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 (void *);
  87 static void     loadav (void *arg);
  88 static void     roundrobin (void *arg);
  89 static void     schedcpu (void *arg);
  90 static void     updatepri (struct proc *p);
  91 static void     crit_panicints(void);
  92
  93 static int
  94 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
  95 {
  96         int error, new_val;
  97
  98         new_val = sched_quantum * tick;
  99         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 100         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 101                 return (error);
 102         if (new_val < tick)
 103                 return (EINVAL);
 104         sched_quantum = new_val / tick;
 105         hogticks = 2 * sched_quantum;
 106         return (0);
 107 }
 108
 109 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 110         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 111
 112 int
 113 roundrobin_interval(void)
 114 {
 115         return (sched_quantum);
 116 }
 117
 118 /*
 119  * Force switch among equal priority processes every 100ms.
 120  *
 121  * WARNING!  The MP lock is not held on ipi message remotes.
 122  */
 123 #ifdef SMP
 124
 125 static void
 126 roundrobin_remote(void *arg)
 127 {
 128         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 129         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 130                 need_resched();
 131 }
 132
 133 #endif
 134
 135 static void
 136 roundrobin(void *arg)
 137 {
 138         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 139         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 140                 need_resched();
 141 #ifdef SMP
 142         lwkt_send_ipiq_mask(mycpu->gd_other_cpus, roundrobin_remote, NULL);
 143 #endif
 144         timeout(roundrobin, NULL, sched_quantum);
 145 }
 146
 147 #ifdef SMP
 148
 149 void
 150 resched_cpus(u_int32_t mask)
 151 {
 152         lwkt_send_ipiq_mask(mask, roundrobin_remote, NULL);
 153 }
 154
 155 #endif
 156
 157 /*
 158  * Constants for digital decay and forget:
 159  *      90% of (p_estcpu) usage in 5 * loadav time
 160  *      95% of (p_pctcpu) usage in 60 seconds (load insensitive)
 161  *          Note that, as ps(1) mentions, this can let percentages
 162  *          total over 100% (I've seen 137.9% for 3 processes).
 163  *
 164  * Note that schedclock() updates p_estcpu and p_cpticks asynchronously.
 165  *
 166  * We wish to decay away 90% of p_estcpu in (5 * loadavg) seconds.
 167  * That is, the system wants to compute a value of decay such
 168  * that the following for loop:
 169  *      for (i = 0; i < (5 * loadavg); i++)
 170  *              p_estcpu *= decay;
 171  * will compute
 172  *      p_estcpu *= 0.1;
 173  * for all values of loadavg:
 174  *
 175  * Mathematically this loop can be expressed by saying:
 176  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
 177  *
 178  * The system computes decay as:
 179  *      decay = (2 * loadavg) / (2 * loadavg + 1)
 180  *
 181  * We wish to prove that the system's computation of decay
 182  * will always fulfill the equation:
 183  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
 184  *
 185  * If we compute b as:
 186  *      b = 2 * loadavg
 187  * then
 188  *      decay = b / (b + 1)
 189  *
 190  * We now need to prove two things:
 191  *      1) Given factor ** (5 * loadavg) ~= .1, prove factor == b/(b+1)
 192  *      2) Given b/(b+1) ** power ~= .1, prove power == (5 * loadavg)
 193  *
 194  * Facts:
 195  *         For x close to zero, exp(x) =~ 1 + x, since
 196  *              exp(x) = 0! + x**1/1! + x**2/2! + ... .
 197  *              therefore exp(-1/b) =~ 1 - (1/b) = (b-1)/b.
 198  *         For x close to zero, ln(1+x) =~ x, since
 199  *              ln(1+x) = x - x**2/2 + x**3/3 - ...     -1 < x < 1
 200  *              therefore ln(b/(b+1)) = ln(1 - 1/(b+1)) =~ -1/(b+1).
 201  *         ln(.1) =~ -2.30
 202  *
 203  * Proof of (1):
 204  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given power (5*loadav):
 205  *      solving for factor,
 206  *      ln(factor) =~ (-2.30/5*loadav), or
 207  *      factor =~ exp(-1/((5/2.30)*loadav)) =~ exp(-1/(2*loadav)) =
 208  *          exp(-1/b) =~ (b-1)/b =~ b/(b+1).                    QED
 209  *
 210  * Proof of (2):
 211  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given factor == (b/(b+1)):
 212  *      solving for power,
 213  *      power*ln(b/(b+1)) =~ -2.30, or
 214  *      power =~ 2.3 * (b + 1) = 4.6*loadav + 2.3 =~ 5*loadav.  QED
 215  *
 216  * Actual power values for the implemented algorithm are as follows:
 217  *      loadav: 1       2       3       4
 218  *      power:  5.68    10.32   14.94   19.55
 219  */
 220
 221 /* calculations for digital decay to forget 90% of usage in 5*loadav sec */
 222 #define loadfactor(loadav)      (2 * (loadav))
 223 #define decay_cpu(loadfac, cpu) (((loadfac) * (cpu)) / ((loadfac) + FSCALE))
 224
 225 /* decay 95% of `p_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
 226 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 227 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 228
 229 /* kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale */
 230 static int      fscale __unused = FSCALE;
 231 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 232
 233 /*
 234  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 235  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 236  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 237  *
 238  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 239  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 240  *
 241  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 242  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 243  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 244  */
 245 #define CCPU_SHIFT      11
 246
 247 /*
 248  * Recompute process priorities, every hz ticks.
 249  */
 250 /* ARGSUSED */
 251 static void
 252 schedcpu(void *arg)
 253 {
 254         fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
 255         struct proc *p;
 256         int realstathz, s;
 257
 258         realstathz = stathz ? stathz : hz;
 259         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 260                 /*
 261                  * Increment time in/out of memory and sleep time
 262                  * (if sleeping).  We ignore overflow; with 16-bit int's
 263                  * (remember them?) overflow takes 45 days.
 264                  */
 265                 p->p_swtime++;
 266                 if (p->p_stat == SSLEEP || p->p_stat == SSTOP)
 267                         p->p_slptime++;
 268                 p->p_pctcpu = (p->p_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 269                 /*
 270                  * If the process has slept the entire second,
 271                  * stop recalculating its priority until it wakes up.
 272                  */
 273                 if (p->p_slptime > 1)
 274                         continue;
 275                 s = splhigh();  /* prevent state changes and protect run queue */
 276                 /*
 277                  * p_pctcpu is only for ps.
 278                  */
 279 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
 280                 p->p_pctcpu += (realstathz == 100)?
 281                         ((fixpt_t) p->p_cpticks) << (FSHIFT - CCPU_SHIFT):
 282                         100 * (((fixpt_t) p->p_cpticks)
 283                                 << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
 284 #else
 285                 p->p_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
 286                         (p->p_cpticks * FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
 287 #endif
 288                 p->p_cpticks = 0;
 289                 p->p_estcpu = decay_cpu(loadfac, p->p_estcpu);
 290                 resetpriority(p);
 291                 splx(s);
 292         }
 293         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 294         timeout(schedcpu, (void *)0, hz);
 295 }
 296
 297 /*
 298  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
 299  * For all load averages >= 1 and max p_estcpu of 255, sleeping for at
 300  * least six times the loadfactor will decay p_estcpu to zero.
 301  */
 302 static void
 303 updatepri(struct proc *p)
 304 {
 305         unsigned int newcpu = p->p_estcpu;
 306         fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
 307
 308         if (p->p_slptime > 5 * loadfac) {
 309                 p->p_estcpu = 0;
 310         } else {
 311                 p->p_slptime--; /* the first time was done in schedcpu */
 312                 while (newcpu && --p->p_slptime)
 313                         newcpu = decay_cpu(loadfac, newcpu);
 314                 p->p_estcpu = newcpu;
 315         }
 316         resetpriority(p);
 317 }
 318
 319 /*
 320  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 321  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 322  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 323  */
 324 #define TABLESIZE       128
 325 static TAILQ_HEAD(slpquehead, thread) slpque[TABLESIZE];
 326 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 327
 328 /*
 329  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 330  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 331  * The priority to be used (safepri) is machine-dependent, thus this
 332  * value is initialized and maintained in the machine-dependent layers.
 333  * This priority will typically be 0, or the lowest priority
 334  * that is safe for use on the interrupt stack; it can be made
 335  * higher to block network software interrupts after panics.
 336  */
 337 int safepri;
 338
 339 void
 340 sleepinit(void)
 341 {
 342         int i;
 343
 344         sched_quantum = hz/10;
 345         hogticks = 2 * sched_quantum;
 346         for (i = 0; i < TABLESIZE; i++)
 347                 TAILQ_INIT(&slpque[i]);
 348 }
 349
 350 /*
 351  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 352  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 353  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 354  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 355  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 356  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 357  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 358  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 359  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 360  *
 361  * If the process has P_CURPROC set mi_switch() will not re-queue it to
 362  * the userland scheduler queues because we are in a SSLEEP state.  If
 363  * we are not the current process then we have to remove ourselves from
 364  * the scheduler queues.
 365  *
 366  * YYY priority now unused
 367  */
 368 int
 369 tsleep(ident, flags, wmesg, timo)
 370         void *ident;
 371         int flags, timo;
 372         const char *wmesg;
 373 {
 374         struct thread *td = curthread;
 375         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 376         int s, sig = 0, catch = flags & PCATCH;
 377         int id = LOOKUP(ident);
 378         struct callout_handle thandle;
 379
 380         /*
 381          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 382          * even in stable.  Just scrap it for now.
 383          */
 384         if (cold || panicstr) {
 385                 /*
 386                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 387                  * just give interrupts a chance, then just return;
 388                  * don't run any other procs or panic below,
 389                  * in case this is the idle process and already asleep.
 390                  */
 391                 crit_panicints();
 392                 return (0);
 393         }
 394         KKASSERT(td != &mycpu->gd_idlethread);  /* you must be kidding! */
 395         s = splhigh();
 396         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 397         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 398                 ident, wmesg, p->p_stat));
 399
 400         crit_enter();
 401         td->td_wchan = ident;
 402         td->td_wmesg = wmesg;
 403         if (p)
 404                 p->p_slptime = 0;
 405         lwkt_deschedule_self();
 406         TAILQ_INSERT_TAIL(&slpque[id], td, td_threadq);
 407         if (timo)
 408                 thandle = timeout(endtsleep, (void *)td, timo);
 409         /*
 410          * We put ourselves on the sleep queue and start our timeout
 411          * before calling CURSIG, as we could stop there, and a wakeup
 412          * or a SIGCONT (or both) could occur while we were stopped.
 413          * A SIGCONT would cause us to be marked as SSLEEP
 414          * without resuming us, thus we must be ready for sleep
 415          * when CURSIG is called.  If the wakeup happens while we're
 416          * stopped, td->td_wchan will be 0 upon return from CURSIG.
 417          */
 418         if (p) {
 419                 if (catch) {
 420                         p->p_flag |= P_SINTR;
 421                         if ((sig = CURSIG(p))) {
 422                                 if (td->td_wchan) {
 423                                         unsleep(td);
 424                                         lwkt_schedule_self();
 425                                 }
 426                                 p->p_stat = SRUN;
 427                                 goto resume;
 428                         }
 429                         if (td->td_wchan == NULL) {
 430                                 catch = 0;
 431                                 goto resume;
 432                         }
 433                 } else {
 434                         sig = 0;
 435                 }
 436
 437                 /*
 438                  * If we are not the current process we have to remove ourself
 439                  * from the run queue.
 440                  */
 441                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("PSTAT NOT SRUN %d %d", p->p_pid, p->p_stat));
 442                 /*
 443                  * If this is the current 'user' process schedule another one.
 444                  */
 445                 clrrunnable(p, SSLEEP);
 446                 p->p_stats->p_ru.ru_nvcsw++;
 447                 KKASSERT(td->td_release || (p->p_flag & P_CURPROC) == 0);
 448                 mi_switch();
 449                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("tsleep: stat not srun"));
 450         } else {
 451                 lwkt_switch();
 452         }
 453 resume:
 454         crit_exit();
 455         if (p)
 456                 p->p_flag &= ~P_SINTR;
 457         splx(s);
 458         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 459                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 460                 if (sig == 0)
 461                         return (EWOULDBLOCK);
 462         } else if (timo) {
 463                 untimeout(endtsleep, (void *)td, thandle);
 464         } else if (td->td_wmesg) {
 465                 /*
 466                  * This can happen if a thread is woken up directly.  Clear
 467                  * wmesg to avoid debugging confusion.
 468                  */
 469                 td->td_wmesg = NULL;
 470         }
 471         /* inline of iscaught() */
 472         if (p) {
 473                 if (catch && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 474                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 475                                 return (EINTR);
 476                         return (ERESTART);
 477                 }
 478         }
 479         return (0);
 480 }
 481
 482 /*
 483  * Implement the timeout for tsleep.  We interlock against
 484  * wchan when setting TDF_TIMEOUT.  For processes we remove
 485  * the sleep if the process is stopped rather then sleeping,
 486  * so it remains stopped.
 487  */
 488 static void
 489 endtsleep(void *arg)
 490 {
 491         thread_t td = arg;
 492         struct proc *p;
 493         int s;
 494
 495         s = splhigh();
 496         if (td->td_wchan) {
 497                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 498                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 499                         if (p->p_stat == SSLEEP)
 500                                 setrunnable(p);
 501                         else
 502                                 unsleep(td);
 503                 } else {
 504                         unsleep(td);
 505                         lwkt_schedule(td);
 506                 }
 507         }
 508         splx(s);
 509 }
 510
 511 /*
 512  * Remove a process from its wait queue
 513  */
 514 void
 515 unsleep(struct thread *td)
 516 {
 517         int s;
 518
 519         s = splhigh();
 520         if (td->td_wchan) {
 521 #if 0
 522                 if (p->p_flag & P_XSLEEP) {
 523                         struct xwait *w = p->p_wchan;
 524                         TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 525                         p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 526                 } else
 527 #endif
 528                 TAILQ_REMOVE(&slpque[LOOKUP(td->td_wchan)], td, td_threadq);
 529                 td->td_wchan = NULL;
 530         }
 531         splx(s);
 532 }
 533
 534 #if 0
 535 /*
 536  * Make all processes sleeping on the explicit lock structure runnable.
 537  */
 538 void
 539 xwakeup(struct xwait *w)
 540 {
 541         struct proc *p;
 542         int s;
 543
 544         s = splhigh();
 545         ++w->gen;
 546         while ((p = TAILQ_FIRST(&w->waitq)) != NULL) {
 547                 TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 548                 KASSERT(p->p_wchan == w && (p->p_flag & P_XSLEEP),
 549                     ("xwakeup: wchan mismatch for %p (%p/%p) %08x", p, p->p_wchan, w, p->p_flag & P_XSLEEP));
 550                 p->p_wchan = NULL;
 551                 p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 552                 if (p->p_stat == SSLEEP) {
 553                         /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 554                         if (p->p_slptime > 1)
 555                                 updatepri(p);
 556                         p->p_slptime = 0;
 557                         p->p_stat = SRUN;
 558                         if (p->p_flag & P_INMEM) {
 559                                 setrunqueue(p);
 560                         } else {
 561                                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 562                                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 563                         }
 564                 }
 565         }
 566         splx(s);
 567 }
 568 #endif
 569
 570 /*
 571  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 572  */
 573 static void
 574 _wakeup(void *ident, int count)
 575 {
 576         struct slpquehead *qp;
 577         struct thread *td;
 578         struct thread *ntd;
 579         struct proc *p;
 580         int s;
 581         int id = LOOKUP(ident);
 582
 583         s = splhigh();
 584         qp = &slpque[id];
 585 restart:
 586         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 587                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 588                 if (td->td_wchan == ident) {
 589                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 590                         td->td_wchan = NULL;
 591                         if ((p = td->td_proc) != NULL && p->p_stat == SSLEEP) {
 592                                 /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 593                                 if (p->p_slptime > 1)
 594                                         updatepri(p);
 595                                 p->p_slptime = 0;
 596                                 p->p_stat = SRUN;
 597                                 if (p->p_flag & P_INMEM) {
 598                                         setrunqueue(p);
 599                                 } else {
 600                                         p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 601                                         wakeup((caddr_t)&proc0);
 602                                 }
 603                                 /* END INLINE EXPANSION */
 604                         } else if (p == NULL) {
 605                                 lwkt_schedule(td);
 606                         }
 607                         if (--count == 0)
 608                                 break;
 609                         goto restart;
 610                 }
 611         }
 612         splx(s);
 613 }
 614
 615 void
 616 wakeup(void *ident)
 617 {
 618     _wakeup(ident, 0);
 619 }
 620
 621 void
 622 wakeup_one(void *ident)
 623 {
 624     _wakeup(ident, 1);
 625 }
 626
 627 /*
 628  * The machine independent parts of mi_switch().
 629  * Must be called at splstatclock() or higher.
 630  */
 631 void
 632 mi_switch()
 633 {
 634         struct thread *td = curthread;
 635         struct proc *p = td->td_proc;   /* XXX */
 636         struct rlimit *rlim;
 637         int x;
 638         u_int64_t ttime;
 639
 640         /*
 641          * XXX this spl is almost unnecessary.  It is partly to allow for
 642          * sloppy callers that don't do it (issignal() via CURSIG() is the
 643          * main offender).  It is partly to work around a bug in the i386
 644          * cpu_switch() (the ipl is not preserved).  We ran for years
 645          * without it.  I think there was only a interrupt latency problem.
 646          * The main caller, tsleep(), does an splx() a couple of instructions
 647          * after calling here.  The buggy caller, issignal(), usually calls
 648          * here at spl0() and sometimes returns at splhigh().  The process
 649          * then runs for a little too long at splhigh().  The ipl gets fixed
 650          * when the process returns to user mode (or earlier).
 651          *
 652          * It would probably be better to always call here at spl0(). Callers
 653          * are prepared to give up control to another process, so they must
 654          * be prepared to be interrupted.  The clock stuff here may not
 655          * actually need splstatclock().
 656          */
 657         x = splstatclock();
 658         clear_resched();
 659
 660         /*
 661          * Check if the process exceeds its cpu resource allocation.
 662          * If over max, kill it.  Time spent in interrupts is not
 663          * included.  YYY 64 bit match is expensive.  Ick.
 664          */
 665         ttime = td->td_sticks + td->td_uticks;
 666         if (p->p_stat != SZOMB && p->p_limit->p_cpulimit != RLIM_INFINITY &&
 667             ttime > p->p_limit->p_cpulimit) {
 668                 rlim = &p->p_rlimit[RLIMIT_CPU];
 669                 if (ttime / (rlim_t)1000000 >= rlim->rlim_max) {
 670                         killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 671                 } else {
 672                         psignal(p, SIGXCPU);
 673                         if (rlim->rlim_cur < rlim->rlim_max) {
 674                                 /* XXX: we should make a private copy */
 675                                 rlim->rlim_cur += 5;
 676                         }
 677                 }
 678         }
 679
 680         /*
 681          * Pick a new current process and record its start time.  If we
 682          * are in a SSTOPped state we deschedule ourselves.  YYY this needs
 683          * to be cleaned up, remember that LWKTs stay on their run queue
 684          * which works differently then the user scheduler which removes
 685          * the process from the runq when it runs it.
 686          */
 687         mycpu->gd_cnt.v_swtch++;
 688         if (p->p_stat == SSTOP)
 689                 lwkt_deschedule_self();
 690         lwkt_switch();
 691
 692         splx(x);
 693 }
 694
 695 /*
 696  * Change process state to be runnable,
 697  * placing it on the run queue if it is in memory,
 698  * and awakening the swapper if it isn't in memory.
 699  */
 700 void
 701 setrunnable(struct proc *p)
 702 {
 703         int s;
 704
 705         s = splhigh();
 706         switch (p->p_stat) {
 707         case 0:
 708         case SRUN:
 709         case SZOMB:
 710         default:
 711                 panic("setrunnable");
 712         case SSTOP:
 713         case SSLEEP:
 714                 unsleep(p->p_thread);   /* e.g. when sending signals */
 715                 break;
 716
 717         case SIDL:
 718                 break;
 719         }
 720         p->p_stat = SRUN;
 721         if (p->p_flag & P_INMEM)
 722                 setrunqueue(p);
 723         splx(s);
 724         if (p->p_slptime > 1)
 725                 updatepri(p);
 726         p->p_slptime = 0;
 727         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 728                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 729                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 730         }
 731 }
 732
 733 /*
 734  * Change the process state to NOT be runnable, removing it from the run
 735  * queue.  If P_CURPROC is not set and we are in SRUN the process is on the
 736  * run queue (If P_INMEM is not set then it isn't because it is swapped).
 737  */
 738 void
 739 clrrunnable(struct proc *p, int stat)
 740 {
 741         int s;
 742
 743         s = splhigh();
 744         switch(p->p_stat) {
 745         case SRUN:
 746                 if (p->p_flag & P_ONRUNQ)
 747                         remrunqueue(p);
 748                 break;
 749         default:
 750                 break;
 751         }
 752         p->p_stat = stat;
 753         splx(s);
 754 }
 755
 756 /*
 757  * Compute the priority of a process when running in user mode.
 758  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
 759  * than that of the current process.
 760  */
 761 void
 762 resetpriority(struct proc *p)
 763 {
 764         unsigned int newpriority;
 765         int opq;
 766         int npq;
 767
 768         /*
 769          * Set p_priority for general process comparisons
 770          */
 771         switch(p->p_rtprio.type) {
 772         case RTP_PRIO_REALTIME:
 773                 p->p_priority = PRIBASE_REALTIME + p->p_rtprio.prio;
 774                 return;
 775         case RTP_PRIO_NORMAL:
 776                 break;
 777         case RTP_PRIO_IDLE:
 778                 p->p_priority = PRIBASE_IDLE + p->p_rtprio.prio;
 779                 return;
 780         case RTP_PRIO_THREAD:
 781                 p->p_priority = PRIBASE_THREAD + p->p_rtprio.prio;
 782                 return;
 783         }
 784
 785         /*
 786          * NORMAL priorities fall through.  These are based on niceness
 787          * and cpu use.
 788          */
 789         newpriority = NICE_ADJUST(p->p_nice - PRIO_MIN) +
 790                         p->p_estcpu / ESTCPURAMP;
 791         newpriority = min(newpriority, MAXPRI);
 792         npq = newpriority / PPQ;
 793         crit_enter();
 794         opq = (p->p_priority & PRIMASK) / PPQ;
 795         if (p->p_stat == SRUN && (p->p_flag & P_ONRUNQ) && opq != npq) {
 796                 /*
 797                  * We have to move the process to another queue
 798                  */
 799                 remrunqueue(p);
 800                 p->p_priority = PRIBASE_NORMAL + newpriority;
 801                 setrunqueue(p);
 802         } else {
 803                 /*
 804                  * We can just adjust the priority and it will be picked
 805                  * up later.
 806                  */
 807                 KKASSERT(opq == npq || (p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
 808                 p->p_priority = PRIBASE_NORMAL + newpriority;
 809         }
 810         crit_exit();
 811 }
 812
 813 /*
 814  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 815  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 816  */
 817 static void
 818 loadav(void *arg)
 819 {
 820         int i, nrun;
 821         struct loadavg *avg;
 822         struct proc *p;
 823
 824         avg = &averunnable;
 825         nrun = 0;
 826         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 827                 switch (p->p_stat) {
 828                 case SRUN:
 829                 case SIDL:
 830                         nrun++;
 831                 }
 832         }
 833         for (i = 0; i < 3; i++)
 834                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 835                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 836
 837         /*
 838          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 839          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 840          * run at regular intervals.
 841          */
 842         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(random() % (hz * 2 + 1)),
 843             loadav, NULL);
 844 }
 845
 846 /* ARGSUSED */
 847 static void
 848 sched_setup(dummy)
 849         void *dummy;
 850 {
 851
 852         callout_init(&loadav_callout);
 853
 854         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
 855         roundrobin(NULL);
 856         schedcpu(NULL);
 857         loadav(NULL);
 858 }
 859
 860 /*
 861  * We adjust the priority of the current process.  The priority of
 862  * a process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
 863  * estimator (p_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
 864  * compute a different priority each time p_estcpu increases by
 865  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT * (until MAXPRI is reached).
 866  *
 867  * The cpu usage estimator ramps up quite quickly when the process is
 868  * running (linearly), and decays away exponentially, at a rate which
 869  * is proportionally slower when the system is busy.  The basic principle
 870  * is that the system will 90% forget that the process used a lot of CPU
 871  * time in 5 * loadav seconds.  This causes the system to favor processes
 872  * which haven't run much recently, and to round-robin among other processes.
 873  *
 874  * WARNING!
 875  */
 876 void
 877 schedclock(void *dummy)
 878 {
 879         struct thread *td;
 880         struct proc *p;
 881
 882         td = curthread;
 883         if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 884                 p->p_cpticks++;
 885                 p->p_estcpu = ESTCPULIM(p->p_estcpu + 1);
 886                 if ((p->p_estcpu % PPQ) == 0 && try_mplock()) {
 887                         resetpriority(p);
 888                         rel_mplock();
 889                 }
 890         }
 891 }
 892
 893 static
 894 void
 895 crit_panicints(void)
 896 {
 897     int s;
 898     int cpri;
 899
 900     s = splhigh();
 901     cpri = crit_panic_save();
 902     splx(safepri);
 903     crit_panic_restore(cpri);
 904     splx(s);
 905 }
 906