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 1.64 2006/07/11 01:01:50 dillon Exp $
  41  */
  42
  43 #include "opt_ktrace.h"
  44
  45 #include <sys/param.h>
  46 #include <sys/systm.h>
  47 #include <sys/proc.h>
  48 #include <sys/kernel.h>
  49 #include <sys/signalvar.h>
  50 #include <sys/resourcevar.h>
  51 #include <sys/vmmeter.h>
  52 #include <sys/sysctl.h>
  53 #include <sys/lock.h>
  54 #ifdef KTRACE
  55 #include <sys/uio.h>
  56 #include <sys/ktrace.h>
  57 #endif
  58 #include <sys/xwait.h>
  59 #include <sys/ktr.h>
  60
  61 #include <sys/thread2.h>
  62 #include <sys/spinlock2.h>
  63
  64 #include <machine/cpu.h>
  65 #include <machine/ipl.h>
  66 #include <machine/smp.h>
  67
  68 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
  69
  70 static void sched_setup (void *dummy);
  71 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
  72
  73 int     hogticks;
  74 int     lbolt;
  75 int     lbolt_syncer;
  76 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
  77 int     ncpus;
  78 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;
  79 int     safepri;
  80
  81 static struct callout loadav_callout;
  82 static struct callout schedcpu_callout;
  83 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
  84
  85 #if !defined(KTR_TSLEEP)
  86 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
  87 #endif
  88 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
  89 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter", 0);
  90 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 0, "tsleep exit", 0);
  91 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 0, "wakeup enter", 0);
  92 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 0, "wakeup exit", 0);
  93 #define logtsleep(name) KTR_LOG(tsleep_ ## name)
  94
  95 struct loadavg averunnable =
  96         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
  97 /*
  98  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
  99  * when sampling at 5 second intervals.
 100  */
 101 static fixpt_t cexp[3] = {
 102         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
 103         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
 104         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
 105 };
 106
 107 static void     endtsleep (void *);
 108 static void     unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td);
 109 static void     loadav (void *arg);
 110 static void     schedcpu (void *arg);
 111
 112 /*
 113  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
 114  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
 115  */
 116 static int
 117 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 118 {
 119         int error, new_val;
 120
 121         new_val = sched_quantum * tick;
 122         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 123         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 124                 return (error);
 125         if (new_val < tick)
 126                 return (EINVAL);
 127         sched_quantum = new_val / tick;
 128         hogticks = 2 * sched_quantum;
 129         return (0);
 130 }
 131
 132 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 133         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 134
 135 /*
 136  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 137  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 138  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 139  *
 140  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 141  *     1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 142  *
 143  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 144  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 145  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 146  *
 147  * decay 95% of `p_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing
 148  */
 149 #define CCPU_SHIFT      11
 150
 151 static fixpt_t ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 152 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 153
 154 /*
 155  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale
 156  */
 157 static int     fscale __unused = FSCALE;
 158 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 159
 160 /*
 161  * Recompute process priorities, once a second.
 162  *
 163  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
 164  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
 165  * process runnable relative to other processes in the system we have
 166  * a 1-second recalc to help out.
 167  *
 168  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
 169  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold
 170  * several seconds worth of count.
 171  *
 172  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
 173  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
 174  */
 175 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
 176 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
 177
 178 static void
 179 schedcpu(void *arg)
 180 {
 181         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
 182         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
 183         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 184         wakeup((caddr_t)&lbolt_syncer);
 185         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
 186 }
 187
 188 /*
 189  * General process statistics once a second
 190  */
 191 static int
 192 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
 193 {
 194         crit_enter();
 195         p->p_swtime++;
 196         if (p->p_stat == SSLEEP)
 197                 p->p_slptime++;
 198
 199         /*
 200          * Only recalculate processes that are active or have slept
 201          * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
 202          */
 203         if (p->p_slptime <= 1) {
 204                 p->p_usched->recalculate(&p->p_lwp);
 205         } else {
 206                 p->p_pctcpu = (p->p_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 207         }
 208         crit_exit();
 209         return(0);
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Resource checks.  XXX break out since psignal/killproc can block,
 214  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
 215  * a better way.
 216  */
 217 static int
 218 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
 219 {
 220         u_int64_t ttime;
 221
 222         crit_enter();
 223         if (p->p_stat == SIDL ||
 224             (p->p_flag & P_ZOMBIE) ||
 225             p->p_limit == NULL ||
 226             p->p_thread == NULL
 227         ) {
 228                 crit_exit();
 229                 return(0);
 230         }
 231
 232         ttime = p->p_thread->td_sticks + p->p_thread->td_uticks;
 233
 234         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
 235         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
 236                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 237                 break;
 238         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
 239                 if ((p->p_flag & P_XCPU) == 0) {
 240                         p->p_flag |= P_XCPU;
 241                         psignal(p, SIGXCPU);
 242                 }
 243                 break;
 244         default:
 245                 break;
 246         }
 247         crit_exit();
 248         return(0);
 249 }
 250
 251 /*
 252  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
 253  * a period of one second.
 254  *
 255  * MPSAFE
 256  */
 257 void
 258 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
 259 {
 260         fixpt_t acc;
 261         int remticks;
 262
 263         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
 264         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
 265                 lp->lwp_pctcpu = acc;
 266         } else {
 267                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
 268                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
 269                                 ESTCPUFREQ;
 270         }
 271 }
 272
 273 /*
 274  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 275  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 276  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 277  */
 278 #define TABLESIZE       128
 279 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 280
 281 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
 282
 283 /*
 284  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
 285  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
 286  * cannot make any high level calls.
 287  *
 288  * Each cpu has its own sleep queue.
 289  */
 290 void
 291 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
 292 {
 293         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
 294         int i;
 295
 296         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 297                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
 298                 hogticks = 2 * sched_quantum;
 299
 300                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
 301         } else {
 302                 gd->gd_tsleep_hash = malloc(sizeof(slpque_cpu0),
 303                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
 304         }
 305         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
 306                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
 307 }
 308
 309 /*
 310  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 311  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 312  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 313  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 314  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 315  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 316  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 317  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 318  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 319  *
 320  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
 321  * the LWKT scheduler.
 322  *
 323  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 324  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 325  */
 326 int
 327 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 328 {
 329         struct thread *td = curthread;
 330         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 331         globaldata_t gd;
 332         int sig;
 333         int catch;
 334         int id;
 335         int error;
 336         int oldpri;
 337         struct callout thandle;
 338
 339         /*
 340          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 341          * even in stable.  Just scrap it for now.
 342          */
 343         if (cold || panicstr) {
 344                 /*
 345                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 346                  * just give interrupts a chance, then just return;
 347                  * don't run any other procs or panic below,
 348                  * in case this is the idle process and already asleep.
 349                  */
 350                 splz();
 351                 oldpri = td->td_pri & TDPRI_MASK;
 352                 lwkt_setpri_self(safepri);
 353                 lwkt_switch();
 354                 lwkt_setpri_self(oldpri);
 355                 return (0);
 356         }
 357         logtsleep(tsleep_beg);
 358         gd = td->td_gd;
 359         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
 360
 361         /*
 362          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
 363          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
 364          * interlock.
 365          *
 366          * The entire sequence through to where we actually sleep must
 367          * run without breaking the critical section.
 368          */
 369         id = LOOKUP(ident);
 370         catch = flags & PCATCH;
 371         error = 0;
 372         sig = 0;
 373
 374         crit_enter_quick(td);
 375
 376         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 377         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 378                 ident, wmesg, p->p_stat));
 379
 380         /*
 381          * Setup for the current process (if this is a process).
 382          */
 383         if (p) {
 384                 if (catch) {
 385                         /*
 386                          * Early termination if PCATCH was set and a
 387                          * signal is pending, interlocked with the
 388                          * critical section.
 389                          *
 390                          * Early termination only occurs when tsleep() is
 391                          * entered while in a normal SRUN state.
 392                          */
 393                         if ((sig = CURSIG(p)) != 0)
 394                                 goto resume;
 395
 396                         /*
 397                          * Causes psignal to wake us up when.
 398                          */
 399                         p->p_flag |= P_SINTR;
 400                 }
 401
 402                 /*
 403                  * Make sure the current process has been untangled from
 404                  * the userland scheduler and initialize slptime to start
 405                  * counting.
 406                  */
 407                 if (flags & PNORESCHED)
 408                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
 409                 p->p_usched->release_curproc(&p->p_lwp);
 410                 p->p_slptime = 0;
 411         }
 412
 413         /*
 414          * Move our thread to the correct queue and setup our wchan, etc.
 415          */
 416         lwkt_deschedule_self(td);
 417         td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
 418         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 419         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 420
 421         td->td_wchan = ident;
 422         td->td_wmesg = wmesg;
 423         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
 424
 425         /*
 426          * Setup the timeout, if any
 427          */
 428         if (timo) {
 429                 callout_init(&thandle);
 430                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
 431         }
 432
 433         /*
 434          * Beddy bye bye.
 435          */
 436         if (p) {
 437                 /*
 438                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
 439                  */
 440                 KKASSERT((p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
 441                 p->p_stat = SSLEEP;
 442                 p->p_stats->p_ru.ru_nvcsw++;
 443                 lwkt_switch();
 444
 445                 /*
 446                  * And when we are woken up, put us back in SRUN.  If we
 447                  * slept for over a second, recalculate our estcpu.
 448                  */
 449                 p->p_stat = SRUN;
 450                 if (p->p_slptime)
 451                         p->p_usched->recalculate(&p->p_lwp);
 452                 p->p_slptime = 0;
 453         } else {
 454                 lwkt_switch();
 455         }
 456
 457         /*
 458          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
 459          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
 460          */
 461         KKASSERT(gd == td->td_gd);
 462         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
 463
 464         /*
 465          * Cleanup the timeout.
 466          */
 467         if (timo) {
 468                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 469                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 470                         if (sig == 0)
 471                                 error = EWOULDBLOCK;
 472                 } else {
 473                         callout_stop(&thandle);
 474                 }
 475         }
 476
 477         /*
 478          * Since td_threadq is used both for our run queue AND for the
 479          * tsleep hash queue, we can't still be on it at this point because
 480          * we've gotten cpu back.
 481          */
 482         KASSERT((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0, ("tsleep: impossible thread flags %08x", td->td_flags));
 483         td->td_wchan = NULL;
 484         td->td_wmesg = NULL;
 485         td->td_wdomain = 0;
 486
 487         /*
 488          * Figure out the correct error return
 489          */
 490 resume:
 491         if (p) {
 492                 p->p_flag &= ~(P_BREAKTSLEEP | P_SINTR);
 493                 if (catch && error == 0 && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 494                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 495                                 error = EINTR;
 496                         else
 497                                 error = ERESTART;
 498                 }
 499         }
 500         logtsleep(tsleep_end);
 501         crit_exit_quick(td);
 502         return (error);
 503 }
 504
 505 /*
 506  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
 507  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
 508  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
 509  *
 510  *      (enter critical section)
 511  *      (acquire upper level lock)
 512  *      tsleep_interlock(blah)
 513  *      (release upper level lock)
 514  *      tsleep(blah, ...)
 515  *      (exit critical section)
 516  *
 517  * Basically this function sets our cpumask for the ident which informs
 518  * other cpus that our cpu 'might' be waiting (or about to wait on) the
 519  * hash index related to the ident.  The critical section prevents another
 520  * cpu's wakeup() from being processed on our cpu until we are actually
 521  * able to enter the tsleep().  Thus, no race occurs between our attempt
 522  * to release a resource and sleep, and another cpu's attempt to acquire
 523  * a resource and call wakeup.
 524  *
 525  * There isn't much of a point to this function unless you call it while
 526  * holding a critical section.
 527  */
 528 static __inline void
 529 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, void *ident)
 530 {
 531         int id = LOOKUP(ident);
 532
 533         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 534 }
 535
 536 void
 537 tsleep_interlock(void *ident)
 538 {
 539         _tsleep_interlock(mycpu, ident);
 540 }
 541
 542 /*
 543  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
 544  * be passed to msleep().  The function will atomically release the
 545  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
 546  * return.
 547  *
 548  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
 549  * heavily.
 550  */
 551 int
 552 msleep(void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
 553        const char *wmesg, int timo)
 554 {
 555         globaldata_t gd = mycpu;
 556         int error;
 557
 558         crit_enter_gd(gd);
 559         _tsleep_interlock(gd, ident);
 560         spin_unlock_wr_quick(gd, spin);
 561         error = tsleep(ident, flags, wmesg, timo);
 562         spin_lock_wr_quick(gd, spin);
 563         crit_exit_gd(gd);
 564
 565         return (error);
 566 }
 567
 568 /*
 569  * Implement the timeout for tsleep.
 570  *
 571  * We set P_BREAKTSLEEP to indicate that an event has occured, but
 572  * we only call setrunnable if the process is not stopped.
 573  *
 574  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
 575  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
 576  */
 577 static void
 578 endtsleep(void *arg)
 579 {
 580         thread_t td = arg;
 581         struct proc *p;
 582
 583         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 584         crit_enter();
 585
 586         /*
 587          * cpu interlock.  Thread flags are only manipulated on
 588          * the cpu owning the thread.  proc flags are only manipulated
 589          * by the older of the MP lock.  We have both.
 590          */
 591         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 592                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 593
 594                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 595                         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
 596                         if ((p->p_flag & P_STOPPED) == 0)
 597                                 setrunnable(p);
 598                 } else {
 599                         unsleep_and_wakeup_thread(td);
 600                 }
 601         }
 602         crit_exit();
 603 }
 604
 605 /*
 606  * Unsleep and wakeup a thread.  This function runs without the MP lock
 607  * which means that it can only manipulate thread state on the owning cpu,
 608  * and cannot touch the process state at all.
 609  */
 610 static
 611 void
 612 unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td)
 613 {
 614         globaldata_t gd = mycpu;
 615         int id;
 616
 617 #ifdef SMP
 618         if (td->td_gd != gd) {
 619                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)unsleep_and_wakeup_thread, td);
 620                 return;
 621         }
 622 #endif
 623         crit_enter();
 624         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 625                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 626                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
 627                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 628                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
 629                         atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 630                 lwkt_schedule(td);
 631         }
 632         crit_exit();
 633 }
 634
 635 /*
 636  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 637  * count may be zero or one only.
 638  *
 639  * The domain encodes the sleep/wakeup domain AND the first cpu to check
 640  * (which is always the current cpu).  As we iterate across cpus
 641  *
 642  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
 643  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
 644  * at all.
 645  */
 646 static void
 647 _wakeup(void *ident, int domain)
 648 {
 649         struct tslpque *qp;
 650         struct thread *td;
 651         struct thread *ntd;
 652         globaldata_t gd;
 653 #ifdef SMP
 654         cpumask_t mask;
 655         cpumask_t tmask;
 656         int startcpu;
 657         int nextcpu;
 658 #endif
 659         int id;
 660
 661         crit_enter();
 662         logtsleep(wakeup_beg);
 663         gd = mycpu;
 664         id = LOOKUP(ident);
 665         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
 666 restart:
 667         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 668                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 669                 if (td->td_wchan == ident &&
 670                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
 671                 ) {
 672                         KKASSERT(td->td_flags & TDF_TSLEEPQ);
 673                         td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 674                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 675                         if (TAILQ_FIRST(qp) == NULL) {
 676                                 atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id],
 677                                                  gd->gd_cpumask);
 678                         }
 679                         lwkt_schedule(td);
 680                         if (domain & PWAKEUP_ONE)
 681                                 goto done;
 682                         goto restart;
 683                 }
 684         }
 685
 686 #ifdef SMP
 687         /*
 688          * We finished checking the current cpu but there still may be
 689          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
 690          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
 691          * to continue checking cpus.
 692          *
 693          * The cpu that started the wakeup sequence is encoded in the domain.
 694          * We use this information to determine which cpus still need to be
 695          * checked, locate a candidate cpu, and chain the wakeup
 696          * asynchronously with an IPI message.
 697          *
 698          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
 699          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send
 700          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
 701          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
 702          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
 703          * needed to be woken up.
 704          *
 705          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
 706          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
 707          * thread pointers.
 708          */
 709         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0 &&
 710             (mask = slpque_cpumasks[id]) != 0
 711         ) {
 712                 /*
 713                  * Look for a cpu that might have work to do.  Mask out cpus
 714                  * which have already been processed.
 715                  *
 716                  * 31xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx0
 717                  *        ^        ^           ^
 718                  *      start   currentcpu    start
 719                  *      case2                 case1
 720                  *        *        *           *
 721                  * 11111111111111110000000000000111     case1
 722                  * 00000000111111110000000000000000     case2
 723                  *
 724                  * case1:  We started at start_case1 and processed through
 725                  *         to the current cpu.  We have to check any bits
 726                  *         after the current cpu, then check bits before
 727                  *         the starting cpu.
 728                  *
 729                  * case2:  We have already checked all the bits from
 730                  *         start_case2 to the end, and from 0 to the current
 731                  *         cpu.  We just have the bits from the current cpu
 732                  *         to start_case2 left to check.
 733                  */
 734                 startcpu = PWAKEUP_DECODE(domain);
 735                 if (gd->gd_cpuid >= startcpu) {
 736                         /*
 737                          * CASE1
 738                          */
 739                         tmask = mask & ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1);
 740                         if (mask & tmask) {
 741                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 742                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 743                                                 _wakeup, ident, domain);
 744                         } else {
 745                                 tmask = (1 << startcpu) - 1;
 746                                 if (mask & tmask) {
 747                                         nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 748                                         lwkt_send_ipiq2(
 749                                                     globaldata_find(nextcpu),
 750                                                     _wakeup, ident, domain);
 751                                 }
 752                         }
 753                 } else {
 754                         /*
 755                          * CASE2
 756                          */
 757                         tmask = ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1) &
 758                                  ((1 << startcpu) - 1);
 759                         if (mask & tmask) {
 760                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 761                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 762                                                 _wakeup, ident, domain);
 763                         }
 764                 }
 765         }
 766 #endif
 767 done:
 768         logtsleep(wakeup_end);
 769         crit_exit();
 770 }
 771
 772 /*
 773  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
 774  */
 775 void
 776 wakeup(void *ident)
 777 {
 778     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid));
 779 }
 780
 781 /*
 782  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
 783  */
 784 void
 785 wakeup_one(void *ident)
 786 {
 787     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 788     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 789 }
 790
 791 /*
 792  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 793  * only.
 794  */
 795 void
 796 wakeup_mycpu(void *ident)
 797 {
 798     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 799 }
 800
 801 /*
 802  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 803  * only.
 804  */
 805 void
 806 wakeup_mycpu_one(void *ident)
 807 {
 808     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 809     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU|PWAKEUP_ONE);
 810 }
 811
 812 /*
 813  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 814  * only.
 815  */
 816 void
 817 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, void *ident)
 818 {
 819 #ifdef SMP
 820     if (gd == mycpu) {
 821         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 822     } else {
 823         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU);
 824     }
 825 #else
 826     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 827 #endif
 828 }
 829
 830 /*
 831  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 832  * only.
 833  */
 834 void
 835 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, void *ident)
 836 {
 837 #ifdef SMP
 838     if (gd == mycpu) {
 839         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 840     } else {
 841         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 842     }
 843 #else
 844     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 845 #endif
 846 }
 847
 848 /*
 849  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
 850  * the specified domain, on all cpus.
 851  */
 852 void
 853 wakeup_domain(void *ident, int domain)
 854 {
 855     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
 856 }
 857
 858 /*
 859  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
 860  * the specified  domain, on any cpu.
 861  */
 862 void
 863 wakeup_domain_one(void *ident, int domain)
 864 {
 865     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 866     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 867 }
 868
 869 /*
 870  * setrunnable()
 871  *
 872  * Make a process runnable.  The MP lock must be held on call.  This only
 873  * has an effect if we are in SSLEEP.  We only break out of the
 874  * tsleep if P_BREAKTSLEEP is set, otherwise we just fix-up the state.
 875  *
 876  * NOTE: With the MP lock held we can only safely manipulate the process
 877  * structure.  We cannot safely manipulate the thread structure.
 878  */
 879 void
 880 setrunnable(struct proc *p)
 881 {
 882         crit_enter();
 883         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 884         p->p_flag &= ~P_STOPPED;
 885         if (p->p_stat == SSLEEP && (p->p_flag & P_BREAKTSLEEP)) {
 886                 unsleep_and_wakeup_thread(p->p_thread);
 887         }
 888         crit_exit();
 889 }
 890
 891 /*
 892  * The process is stopped due to some condition, usually because P_STOPPED
 893  * is set but also possibly due to being traced.
 894  *
 895  * NOTE!  If the caller sets P_STOPPED, the caller must also clear P_WAITED
 896  * because the parent may check the child's status before the child actually
 897  * gets to this routine.
 898  *
 899  * This routine is called with the current process only, typically just
 900  * before returning to userland.
 901  *
 902  * Setting P_BREAKTSLEEP before entering the tsleep will cause a passive
 903  * SIGCONT to break out of the tsleep.
 904  */
 905 void
 906 tstop(struct proc *p)
 907 {
 908         wakeup((caddr_t)p->p_pptr);
 909         p->p_flag |= P_BREAKTSLEEP;
 910         tsleep(p, 0, "stop", 0);
 911 }
 912
 913 /*
 914  * Yield / synchronous reschedule.  This is a bit tricky because the trap
 915  * code might have set a lazy release on the switch function.   Setting
 916  * P_PASSIVE_ACQ will ensure that the lazy release executes when we call
 917  * switch, and that we are given a greater chance of affinity with our
 918  * current cpu.
 919  *
 920  * We call lwkt_setpri_self() to rotate our thread to the end of the lwkt
 921  * run queue.  lwkt_switch() will also execute any assigned passive release
 922  * (which usually calls release_curproc()), allowing a same/higher priority
 923  * process to be designated as the current process.
 924  *
 925  * While it is possible for a lower priority process to be designated,
 926  * it's call to lwkt_maybe_switch() in acquire_curproc() will likely
 927  * round-robin back to us and we will be able to re-acquire the current
 928  * process designation.
 929  */
 930 void
 931 uio_yield(void)
 932 {
 933         struct thread *td = curthread;
 934         struct proc *p = td->td_proc;
 935
 936         lwkt_setpri_self(td->td_pri & TDPRI_MASK);
 937         if (p) {
 938                 p->p_flag |= P_PASSIVE_ACQ;
 939                 lwkt_switch();
 940                 p->p_flag &= ~P_PASSIVE_ACQ;
 941         } else {
 942                 lwkt_switch();
 943         }
 944 }
 945
 946 /*
 947  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 948  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 949  */
 950 static int loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data);
 951
 952 static void
 953 loadav(void *arg)
 954 {
 955         struct loadavg *avg;
 956         int i, nrun;
 957
 958         nrun = 0;
 959         allproc_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
 960         avg = &averunnable;
 961         for (i = 0; i < 3; i++) {
 962                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 963                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 964         }
 965
 966         /*
 967          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 968          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 969          * run at regular intervals.
 970          */
 971         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(random() % (hz * 2 + 1)),
 972                       loadav, NULL);
 973 }
 974
 975 static int
 976 loadav_count_runnable(struct proc *p, void *data)
 977 {
 978         int *nrunp = data;
 979         thread_t td;
 980
 981         switch (p->p_stat) {
 982         case SRUN:
 983                 if ((td = p->p_thread) == NULL)
 984                         break;
 985                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
 986                         break;
 987                 /* fall through */
 988         case SIDL:
 989                 ++*nrunp;
 990                 break;
 991         default:
 992                 break;
 993         }
 994         return(0);
 995 }
 996
 997 /* ARGSUSED */
 998 static void
 999 sched_setup(void *dummy)
1000 {
1001         callout_init(&loadav_callout);
1002         callout_init(&schedcpu_callout);
1003
1004         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
1005         schedcpu(NULL);
1006         loadav(NULL);
1007 }
1008