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 1.34 2004/07/24 20:21:35 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 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;
  72
  73 static struct callout loadav_callout;
  74
  75 struct loadavg averunnable =
  76         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
  77 /*
  78  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
  79  * when sampling at 5 second intervals.
  80  */
  81 static fixpt_t cexp[3] = {
  82         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
  83         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
  84         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
  85 };
  86
  87 static void     endtsleep (void *);
  88 static void     loadav (void *arg);
  89 static void     roundrobin (void *arg);
  90 static void     schedcpu (void *arg);
  91 static void     updatepri (struct proc *p);
  92 static void     crit_panicints(void);
  93
  94 static int
  95 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
  96 {
  97         int error, new_val;
  98
  99         new_val = sched_quantum * tick;
 100         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 101         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 102                 return (error);
 103         if (new_val < tick)
 104                 return (EINVAL);
 105         sched_quantum = new_val / tick;
 106         hogticks = 2 * sched_quantum;
 107         return (0);
 108 }
 109
 110 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 111         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 112
 113 int
 114 roundrobin_interval(void)
 115 {
 116         return (sched_quantum);
 117 }
 118
 119 /*
 120  * Force switch among equal priority processes every 100ms.
 121  *
 122  * WARNING!  The MP lock is not held on ipi message remotes.
 123  */
 124 #ifdef SMP
 125
 126 static void
 127 roundrobin_remote(void *arg)
 128 {
 129         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 130         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 131                 need_user_resched();
 132 }
 133
 134 #endif
 135
 136 static void
 137 roundrobin(void *arg)
 138 {
 139         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 140         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 141                 need_user_resched();
 142 #ifdef SMP
 143         lwkt_send_ipiq_mask(mycpu->gd_other_cpus, roundrobin_remote, NULL);
 144 #endif
 145         timeout(roundrobin, NULL, sched_quantum);
 146 }
 147
 148 #ifdef SMP
 149
 150 void
 151 resched_cpus(u_int32_t mask)
 152 {
 153         lwkt_send_ipiq_mask(mask, roundrobin_remote, NULL);
 154 }
 155
 156 #endif
 157
 158 /*
 159  * The load average is scaled by FSCALE (2048 typ).  The estimated cpu is
 160  * incremented at a rate of ESTCPUVFREQ per second (40hz typ), but this is
 161  * divided up across all cpu bound processes running in the system so an
 162  * individual process will get less under load.  ESTCPULIM typicaly caps
 163  * out at ESTCPUMAX (around 376, or 11 nice levels).
 164  *
 165  * Generally speaking the decay equation needs to break-even on growth
 166  * at the limit at all load levels >= 1.0, so if the estimated cpu for
 167  * a process increases by (ESTVCPUFREQ / load) per second, then the decay
 168  * should reach this value when estcpu reaches ESTCPUMAX.  That calculation
 169  * is:
 170  *
 171  *      ESTCPUMAX * decay = ESTCPUVFREQ / load
 172  *      decay = ESTCPUVFREQ / (load * ESTCPUMAX)
 173  *      decay = estcpu * 0.053 / load
 174  *
 175  * If the load is less then 1.0 we assume a load of 1.0.
 176  */
 177
 178 #define cload(loadav)   ((loadav) < FSCALE ? FSCALE : (loadav))
 179 #define decay_cpu(loadav,estcpu)        \
 180     ((estcpu) * (FSCALE * ESTCPUVFREQ / ESTCPUMAX) / cload(loadav))
 181
 182 /* decay 95% of `p_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
 183 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 184 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 185
 186 /* kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale */
 187 static int      fscale __unused = FSCALE;
 188 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 189
 190 /*
 191  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 192  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 193  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 194  *
 195  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 196  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 197  *
 198  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 199  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 200  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 201  */
 202 #define CCPU_SHIFT      11
 203
 204 /*
 205  * Recompute process priorities, once a second.
 206  */
 207 /* ARGSUSED */
 208 static void
 209 schedcpu(void *arg)
 210 {
 211         fixpt_t loadfac = averunnable.ldavg[0];
 212         struct proc *p;
 213         int s;
 214         unsigned int ndecay;
 215
 216         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 217                 /*
 218                  * Increment time in/out of memory and sleep time
 219                  * (if sleeping).  We ignore overflow; with 16-bit int's
 220                  * (remember them?) overflow takes 45 days.
 221                  */
 222                 p->p_swtime++;
 223                 if (p->p_stat == SSLEEP || p->p_stat == SSTOP)
 224                         p->p_slptime++;
 225                 p->p_pctcpu = (p->p_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 226
 227                 /*
 228                  * If the process has slept the entire second,
 229                  * stop recalculating its priority until it wakes up.
 230                  *
 231                  * Note that interactive calculations do not occur for
 232                  * long sleeps (because that isn't necessarily indicative
 233                  * of an interactive process).
 234                  */
 235                 if (p->p_slptime > 1)
 236                         continue;
 237                 /* prevent state changes and protect run queue */
 238                 s = splhigh();
 239                 /*
 240                  * p_cpticks runs at ESTCPUFREQ but must be divided by the
 241                  * load average for par-100% use.  Higher p_interactive
 242                  * values mean less interactive, lower values mean more
 243                  * interactive.
 244                  */
 245                 if ((((fixpt_t)p->p_cpticks * cload(loadfac)) >> FSHIFT)  >
 246                     ESTCPUFREQ / 4) {
 247                         if (p->p_interactive < 127)
 248                                 ++p->p_interactive;
 249                 } else {
 250                         if (p->p_interactive > -127)
 251                                 --p->p_interactive;
 252                 }
 253                 /*
 254                  * p_pctcpu is only for ps.
 255                  */
 256 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
 257                 p->p_pctcpu += (ESTCPUFREQ == 100)?
 258                         ((fixpt_t) p->p_cpticks) << (FSHIFT - CCPU_SHIFT):
 259                         100 * (((fixpt_t) p->p_cpticks)
 260                                 << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / ESTCPUFREQ;
 261 #else
 262                 p->p_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
 263                         (p->p_cpticks * FSCALE / ESTCPUFREQ)) >> FSHIFT;
 264 #endif
 265                 p->p_cpticks = 0;
 266                 ndecay = decay_cpu(loadfac, p->p_estcpu);
 267                 if (p->p_estcpu > ndecay)
 268                         p->p_estcpu -= ndecay;
 269                 else
 270                         p->p_estcpu = 0;
 271                 resetpriority(p);
 272                 splx(s);
 273         }
 274         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 275         timeout(schedcpu, (void *)0, hz);
 276 }
 277
 278 /*
 279  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
 280  * For all load averages >= 1 and max p_estcpu of 255, sleeping for at
 281  * least six times the loadfactor will decay p_estcpu to zero.
 282  */
 283 static void
 284 updatepri(struct proc *p)
 285 {
 286         unsigned int ndecay;
 287
 288         ndecay = decay_cpu(averunnable.ldavg[0], p->p_estcpu) * p->p_slptime;
 289         if (p->p_estcpu > ndecay)
 290                 p->p_estcpu -= ndecay;
 291         else
 292                 p->p_estcpu = 0;
 293         resetpriority(p);
 294 }
 295
 296 /*
 297  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 298  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 299  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 300  */
 301 #define TABLESIZE       128
 302 static TAILQ_HEAD(slpquehead, thread) slpque[TABLESIZE];
 303 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 304
 305 /*
 306  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 307  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 308  * The priority to be used (safepri) is machine-dependent, thus this
 309  * value is initialized and maintained in the machine-dependent layers.
 310  * This priority will typically be 0, or the lowest priority
 311  * that is safe for use on the interrupt stack; it can be made
 312  * higher to block network software interrupts after panics.
 313  */
 314 int safepri;
 315
 316 void
 317 sleepinit(void)
 318 {
 319         int i;
 320
 321         sched_quantum = hz/10;
 322         hogticks = 2 * sched_quantum;
 323         for (i = 0; i < TABLESIZE; i++)
 324                 TAILQ_INIT(&slpque[i]);
 325 }
 326
 327 /*
 328  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 329  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 330  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 331  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 332  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 333  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 334  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 335  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 336  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 337  *
 338  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
 339  * the LWKT scheduler.
 340  */
 341 int
 342 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 343 {
 344         struct thread *td = curthread;
 345         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 346         int sig = 0, catch = flags & PCATCH;
 347         int id = LOOKUP(ident);
 348         struct callout_handle thandle;
 349
 350         /*
 351          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 352          * even in stable.  Just scrap it for now.
 353          */
 354         if (cold || panicstr) {
 355                 /*
 356                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 357                  * just give interrupts a chance, then just return;
 358                  * don't run any other procs or panic below,
 359                  * in case this is the idle process and already asleep.
 360                  */
 361                 crit_panicints();
 362                 return (0);
 363         }
 364         KKASSERT(td != &mycpu->gd_idlethread);  /* you must be kidding! */
 365         crit_enter_quick(td);
 366         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 367         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 368                 ident, wmesg, p->p_stat));
 369
 370         td->td_wchan = ident;
 371         td->td_wmesg = wmesg;
 372         if (p) {
 373                 if (flags & PNORESCHED)
 374                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
 375                 release_curproc(p);
 376                 p->p_slptime = 0;
 377         }
 378         lwkt_deschedule_self(td);
 379         TAILQ_INSERT_TAIL(&slpque[id], td, td_threadq);
 380         if (timo)
 381                 thandle = timeout(endtsleep, (void *)td, timo);
 382         /*
 383          * We put ourselves on the sleep queue and start our timeout
 384          * before calling CURSIG, as we could stop there, and a wakeup
 385          * or a SIGCONT (or both) could occur while we were stopped.
 386          * A SIGCONT would cause us to be marked as SSLEEP
 387          * without resuming us, thus we must be ready for sleep
 388          * when CURSIG is called.  If the wakeup happens while we're
 389          * stopped, td->td_wchan will be 0 upon return from CURSIG.
 390          */
 391         if (p) {
 392                 if (catch) {
 393                         p->p_flag |= P_SINTR;
 394                         if ((sig = CURSIG(p))) {
 395                                 if (td->td_wchan) {
 396                                         unsleep(td);
 397                                         lwkt_schedule_self(td);
 398                                 }
 399                                 p->p_stat = SRUN;
 400                                 goto resume;
 401                         }
 402                         if (td->td_wchan == NULL) {
 403                                 catch = 0;
 404                                 goto resume;
 405                         }
 406                 } else {
 407                         sig = 0;
 408                 }
 409
 410                 /*
 411                  * If we are not the current process we have to remove ourself
 412                  * from the run queue.
 413                  */
 414                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("PSTAT NOT SRUN %d %d", p->p_pid, p->p_stat));
 415                 /*
 416                  * If this is the current 'user' process schedule another one.
 417                  */
 418                 clrrunnable(p, SSLEEP);
 419                 p->p_stats->p_ru.ru_nvcsw++;
 420                 mi_switch(p);
 421                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("tsleep: stat not srun"));
 422         } else {
 423                 lwkt_switch();
 424         }
 425 resume:
 426         if (p)
 427                 p->p_flag &= ~P_SINTR;
 428         crit_exit_quick(td);
 429         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
 430         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 431                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 432                 if (sig == 0)
 433                         return (EWOULDBLOCK);
 434         } else if (timo) {
 435                 untimeout(endtsleep, (void *)td, thandle);
 436         } else if (td->td_wmesg) {
 437                 /*
 438                  * This can happen if a thread is woken up directly.  Clear
 439                  * wmesg to avoid debugging confusion.
 440                  */
 441                 td->td_wmesg = NULL;
 442         }
 443         /* inline of iscaught() */
 444         if (p) {
 445                 if (catch && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 446                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 447                                 return (EINTR);
 448                         return (ERESTART);
 449                 }
 450         }
 451         return (0);
 452 }
 453
 454 /*
 455  * Implement the timeout for tsleep.  We interlock against
 456  * wchan when setting TDF_TIMEOUT.  For processes we remove
 457  * the sleep if the process is stopped rather then sleeping,
 458  * so it remains stopped.
 459  */
 460 static void
 461 endtsleep(void *arg)
 462 {
 463         thread_t td = arg;
 464         struct proc *p;
 465
 466         crit_enter();
 467         if (td->td_wchan) {
 468                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 469                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 470                         if (p->p_stat == SSLEEP)
 471                                 setrunnable(p);
 472                         else
 473                                 unsleep(td);
 474                 } else {
 475                         unsleep(td);
 476                         lwkt_schedule(td);
 477                 }
 478         }
 479         crit_exit();
 480 }
 481
 482 /*
 483  * Remove a process from its wait queue
 484  */
 485 void
 486 unsleep(struct thread *td)
 487 {
 488         crit_enter();
 489         if (td->td_wchan) {
 490 #if 0
 491                 if (p->p_flag & P_XSLEEP) {
 492                         struct xwait *w = p->p_wchan;
 493                         TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 494                         p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 495                 } else
 496 #endif
 497                 TAILQ_REMOVE(&slpque[LOOKUP(td->td_wchan)], td, td_threadq);
 498                 td->td_wchan = NULL;
 499         }
 500         crit_exit();
 501 }
 502
 503 #if 0
 504 /*
 505  * Make all processes sleeping on the explicit lock structure runnable.
 506  */
 507 void
 508 xwakeup(struct xwait *w)
 509 {
 510         struct proc *p;
 511
 512         crit_enter();
 513         ++w->gen;
 514         while ((p = TAILQ_FIRST(&w->waitq)) != NULL) {
 515                 TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 516                 KASSERT(p->p_wchan == w && (p->p_flag & P_XSLEEP),
 517                     ("xwakeup: wchan mismatch for %p (%p/%p) %08x", p, p->p_wchan, w, p->p_flag & P_XSLEEP));
 518                 p->p_wchan = NULL;
 519                 p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 520                 if (p->p_stat == SSLEEP) {
 521                         /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 522                         if (p->p_slptime > 1)
 523                                 updatepri(p);
 524                         p->p_slptime = 0;
 525                         p->p_stat = SRUN;
 526                         if (p->p_flag & P_INMEM) {
 527                                 lwkt_schedule(td);
 528                         } else {
 529                                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 530                                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 531                         }
 532                 }
 533         }
 534         crit_exit();
 535 }
 536 #endif
 537
 538 /*
 539  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 540  */
 541 static void
 542 _wakeup(void *ident, int count)
 543 {
 544         struct slpquehead *qp;
 545         struct thread *td;
 546         struct thread *ntd;
 547         struct proc *p;
 548         int id = LOOKUP(ident);
 549
 550         crit_enter();
 551         qp = &slpque[id];
 552 restart:
 553         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 554                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 555                 if (td->td_wchan == ident) {
 556                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 557                         td->td_wchan = NULL;
 558                         if ((p = td->td_proc) != NULL && p->p_stat == SSLEEP) {
 559                                 /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 560                                 if (p->p_slptime > 1)
 561                                         updatepri(p);
 562                                 p->p_slptime = 0;
 563                                 p->p_stat = SRUN;
 564                                 if (p->p_flag & P_INMEM) {
 565                                         /*
 566                                          * LWKT scheduled now, there is no
 567                                          * userland runq interaction until
 568                                          * the thread tries to return to user
 569                                          * mode.
 570                                          *
 571                                          * setrunqueue(p);
 572                                          */
 573                                         lwkt_schedule(td);
 574                                 } else {
 575                                         p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 576                                         wakeup((caddr_t)&proc0);
 577                                 }
 578                                 /* END INLINE EXPANSION */
 579                         } else if (p == NULL) {
 580                                 lwkt_schedule(td);
 581                         }
 582                         if (--count == 0)
 583                                 break;
 584                         goto restart;
 585                 }
 586         }
 587         crit_exit();
 588 }
 589
 590 void
 591 wakeup(void *ident)
 592 {
 593     _wakeup(ident, 0);
 594 }
 595
 596 void
 597 wakeup_one(void *ident)
 598 {
 599     _wakeup(ident, 1);
 600 }
 601
 602 /*
 603  * The machine independent parts of mi_switch().
 604  *
 605  * 'p' must be the current process.
 606  */
 607 void
 608 mi_switch(struct proc *p)
 609 {
 610         thread_t td = p->p_thread;
 611         struct rlimit *rlim;
 612         u_int64_t ttime;
 613
 614         KKASSERT(td == mycpu->gd_curthread);
 615
 616         crit_enter_quick(td);
 617
 618         /*
 619          * Check if the process exceeds its cpu resource allocation.
 620          * If over max, kill it.  Time spent in interrupts is not
 621          * included.  YYY 64 bit match is expensive.  Ick.
 622          */
 623         ttime = td->td_sticks + td->td_uticks;
 624         if (p->p_stat != SZOMB && p->p_limit->p_cpulimit != RLIM_INFINITY &&
 625             ttime > p->p_limit->p_cpulimit) {
 626                 rlim = &p->p_rlimit[RLIMIT_CPU];
 627                 if (ttime / (rlim_t)1000000 >= rlim->rlim_max) {
 628                         killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 629                 } else {
 630                         psignal(p, SIGXCPU);
 631                         if (rlim->rlim_cur < rlim->rlim_max) {
 632                                 /* XXX: we should make a private copy */
 633                                 rlim->rlim_cur += 5;
 634                         }
 635                 }
 636         }
 637
 638         /*
 639          * If we are in a SSTOPped state we deschedule ourselves.
 640          * YYY this needs to be cleaned up, remember that LWKTs stay on
 641          * their run queue which works differently then the user scheduler
 642          * which removes the process from the runq when it runs it.
 643          */
 644         mycpu->gd_cnt.v_swtch++;
 645         if (p->p_stat == SSTOP)
 646                 lwkt_deschedule_self(td);
 647         lwkt_switch();
 648         crit_exit_quick(td);
 649 }
 650
 651 /*
 652  * Change process state to be runnable,
 653  * placing it on the run queue if it is in memory,
 654  * and awakening the swapper if it isn't in memory.
 655  */
 656 void
 657 setrunnable(struct proc *p)
 658 {
 659         int s;
 660
 661         s = splhigh();
 662         switch (p->p_stat) {
 663         case 0:
 664         case SRUN:
 665         case SZOMB:
 666         default:
 667                 panic("setrunnable");
 668         case SSTOP:
 669         case SSLEEP:
 670                 unsleep(p->p_thread);   /* e.g. when sending signals */
 671                 break;
 672
 673         case SIDL:
 674                 break;
 675         }
 676         p->p_stat = SRUN;
 677
 678         /*
 679          * The process is controlled by LWKT at this point, we do not mess
 680          * around with the userland scheduler until the thread tries to
 681          * return to user mode.
 682          */
 683 #if 0
 684         if (p->p_flag & P_INMEM)
 685                 setrunqueue(p);
 686 #endif
 687         if (p->p_flag & P_INMEM)
 688                 lwkt_schedule(p->p_thread);
 689         splx(s);
 690         if (p->p_slptime > 1)
 691                 updatepri(p);
 692         p->p_slptime = 0;
 693         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 694                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 695                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 696         }
 697 }
 698
 699 /*
 700  * Change the process state to NOT be runnable, removing it from the run
 701  * queue.
 702  */
 703 void
 704 clrrunnable(struct proc *p, int stat)
 705 {
 706         crit_enter_quick(p->p_thread);
 707         if (p->p_stat == SRUN && (p->p_flag & P_ONRUNQ))
 708                 remrunqueue(p);
 709         p->p_stat = stat;
 710         crit_exit_quick(p->p_thread);
 711 }
 712
 713 /*
 714  * Compute the priority of a process when running in user mode.
 715  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
 716  * than that of the current process.
 717  */
 718 void
 719 resetpriority(struct proc *p)
 720 {
 721         int newpriority;
 722         int interactive;
 723         int opq;
 724         int npq;
 725
 726         /*
 727          * Set p_priority for general process comparisons
 728          */
 729         switch(p->p_rtprio.type) {
 730         case RTP_PRIO_REALTIME:
 731                 p->p_priority = PRIBASE_REALTIME + p->p_rtprio.prio;
 732                 return;
 733         case RTP_PRIO_NORMAL:
 734                 break;
 735         case RTP_PRIO_IDLE:
 736                 p->p_priority = PRIBASE_IDLE + p->p_rtprio.prio;
 737                 return;
 738         case RTP_PRIO_THREAD:
 739                 p->p_priority = PRIBASE_THREAD + p->p_rtprio.prio;
 740                 return;
 741         }
 742
 743         /*
 744          * NORMAL priorities fall through.  These are based on niceness
 745          * and cpu use.  Lower numbers == higher priorities.
 746          */
 747         newpriority = (int)(NICE_ADJUST(p->p_nice - PRIO_MIN) +
 748                         p->p_estcpu / ESTCPURAMP);
 749
 750         /*
 751          * p_interactive is -128 to +127 and represents very long term
 752          * interactivity or batch (whereas estcpu is a much faster variable).
 753          * Interactivity can modify the priority by up to 8 units either way.
 754          * (8 units == approximately 4 nice levels).
 755          */
 756         interactive = p->p_interactive / 10;
 757         newpriority += interactive;
 758
 759         newpriority = min(newpriority, MAXPRI);
 760         newpriority = max(newpriority, 0);
 761         npq = newpriority / PPQ;
 762         crit_enter();
 763         opq = (p->p_priority & PRIMASK) / PPQ;
 764         if (p->p_stat == SRUN && (p->p_flag & P_ONRUNQ) && opq != npq) {
 765                 /*
 766                  * We have to move the process to another queue
 767                  */
 768                 remrunqueue(p);
 769                 p->p_priority = PRIBASE_NORMAL + newpriority;
 770                 setrunqueue(p);
 771         } else {
 772                 /*
 773                  * We can just adjust the priority and it will be picked
 774                  * up later.
 775                  */
 776                 KKASSERT(opq == npq || (p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
 777                 p->p_priority = PRIBASE_NORMAL + newpriority;
 778         }
 779         crit_exit();
 780 }
 781
 782 /*
 783  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 784  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 785  */
 786 static void
 787 loadav(void *arg)
 788 {
 789         int i, nrun;
 790         struct loadavg *avg;
 791         struct proc *p;
 792         thread_t td;
 793
 794         avg = &averunnable;
 795         nrun = 0;
 796         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 797                 switch (p->p_stat) {
 798                 case SRUN:
 799                         if ((td = p->p_thread) == NULL)
 800                                 break;
 801                         if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
 802                                 break;
 803                         /* fall through */
 804                 case SIDL:
 805                         nrun++;
 806                         break;
 807                 default:
 808                         break;
 809                 }
 810         }
 811         for (i = 0; i < 3; i++)
 812                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 813                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 814
 815         /*
 816          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 817          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 818          * run at regular intervals.
 819          */
 820         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(random() % (hz * 2 + 1)),
 821             loadav, NULL);
 822 }
 823
 824 /* ARGSUSED */
 825 static void
 826 sched_setup(void *dummy)
 827 {
 828
 829         callout_init(&loadav_callout);
 830
 831         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
 832         roundrobin(NULL);
 833         schedcpu(NULL);
 834         loadav(NULL);
 835 }
 836
 837 /*
 838  * We adjust the priority of the current process.  The priority of
 839  * a process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
 840  * estimator (p_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
 841  * compute a different priority each time p_estcpu increases by
 842  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT * (until MAXPRI is reached).
 843  *
 844  * The cpu usage estimator ramps up quite quickly when the process is
 845  * running (linearly), and decays away exponentially, at a rate which
 846  * is proportionally slower when the system is busy.  The basic principle
 847  * is that the system will 90% forget that the process used a lot of CPU
 848  * time in 5 * loadav seconds.  This causes the system to favor processes
 849  * which haven't run much recently, and to round-robin among other processes.
 850  *
 851  * The actual schedulerclock interrupt rate is ESTCPUFREQ, but we generally
 852  * want to ramp-up at a faster rate, ESTCPUVFREQ, so p_estcpu is scaled
 853  * by (ESTCPUVFREQ / ESTCPUFREQ).  You can control the ramp-up/ramp-down
 854  * rate by adjusting ESTCPUVFREQ in sys/proc.h in integer multiples
 855  * of ESTCPUFREQ.
 856  *
 857  * WARNING! called from a fast-int or an IPI, the MP lock MIGHT NOT BE HELD
 858  * and we cannot block.
 859  */
 860 void
 861 schedulerclock(void *dummy)
 862 {
 863         struct thread *td;
 864         struct proc *p;
 865
 866         td = curthread;
 867         if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 868                 p->p_cpticks++;         /* cpticks runs at ESTCPUFREQ */
 869                 p->p_estcpu = ESTCPULIM(p->p_estcpu + ESTCPUVFREQ / ESTCPUFREQ);
 870                 if (try_mplock()) {
 871                         resetpriority(p);
 872                         rel_mplock();
 873                 }
 874         }
 875 }
 876
 877 static
 878 void
 879 crit_panicints(void)
 880 {
 881     int s;
 882     int cpri;
 883
 884     s = splhigh();
 885     cpri = crit_panic_save();
 886     splx(safepri);
 887     crit_panic_restore(cpri);
 888     splx(s);
 889 }
 890