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 1.46 2005/06/26 22:03:22 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 int     safepri;
  73
  74 static struct callout loadav_callout;
  75 static struct callout roundrobin_callout;
  76 static struct callout schedcpu_callout;
  77
  78 struct loadavg averunnable =
  79         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
  80 /*
  81  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
  82  * when sampling at 5 second intervals.
  83  */
  84 static fixpt_t cexp[3] = {
  85         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
  86         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
  87         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
  88 };
  89
  90 static void     endtsleep (void *);
  91 static void     loadav (void *arg);
  92 static void     roundrobin (void *arg);
  93 static void     schedcpu (void *arg);
  94 static void     updatepri (struct proc *p);
  95
  96 /*
  97  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
  98  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
  99  */
 100 static int
 101 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 102 {
 103         int error, new_val;
 104
 105         new_val = sched_quantum * tick;
 106         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 107         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 108                 return (error);
 109         if (new_val < tick)
 110                 return (EINVAL);
 111         sched_quantum = new_val / tick;
 112         hogticks = 2 * sched_quantum;
 113         return (0);
 114 }
 115
 116 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 117         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 118
 119 int
 120 roundrobin_interval(void)
 121 {
 122         return (sched_quantum);
 123 }
 124
 125 /*
 126  * Force switch among equal priority processes every 100ms.
 127  *
 128  * WARNING!  The MP lock is not held on ipi message remotes.
 129  */
 130 #ifdef SMP
 131
 132 static void
 133 roundrobin_remote(void *arg)
 134 {
 135         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 136         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 137                 need_user_resched();
 138 }
 139
 140 #endif
 141
 142 static void
 143 roundrobin(void *arg)
 144 {
 145         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 146         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 147                 need_user_resched();
 148 #ifdef SMP
 149         lwkt_send_ipiq_mask(mycpu->gd_other_cpus, roundrobin_remote, NULL);
 150 #endif
 151         callout_reset(&roundrobin_callout, sched_quantum, roundrobin, NULL);
 152 }
 153
 154 #ifdef SMP
 155
 156 void
 157 resched_cpus(u_int32_t mask)
 158 {
 159         lwkt_send_ipiq_mask(mask, roundrobin_remote, NULL);
 160 }
 161
 162 #endif
 163
 164 /*
 165  * The load average is scaled by FSCALE (2048 typ).  The estimated cpu is
 166  * incremented at a rate of ESTCPUFREQ per second (50hz typ), but this is
 167  * divided up across all cpu bound processes running in the system so an
 168  * individual process will get less under load.  ESTCPULIM typicaly caps
 169  * out at ESTCPUMAX (around 376, or 11 nice levels).
 170  *
 171  * Generally speaking the decay equation needs to break-even on growth
 172  * at the limit at all load levels >= 1.0, so if the estimated cpu for
 173  * a process increases by (ESTVCPUFREQ / load) per second, then the decay
 174  * should reach this value when estcpu reaches ESTCPUMAX.  That calculation
 175  * is:
 176  *
 177  *      ESTCPUMAX * decay = ESTCPUFREQ / load
 178  *      decay = ESTCPUFREQ / (load * ESTCPUMAX)
 179  *      decay = estcpu * 0.053 / load
 180  *
 181  * If the load is less then 1.0 we assume a load of 1.0.
 182  */
 183
 184 #define cload(loadav)   ((loadav) < FSCALE ? FSCALE : (loadav))
 185
 186 /* decay 95% of `p_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
 187 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 188 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 189
 190 /* kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale */
 191 static int      fscale __unused = FSCALE;
 192 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 193
 194 /*
 195  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 196  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 197  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 198  *
 199  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 200  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 201  *
 202  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 203  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 204  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 205  */
 206 #define CCPU_SHIFT      11
 207
 208 /*
 209  * Recompute process priorities, once a second.
 210  */
 211 /* ARGSUSED */
 212 static void
 213 schedcpu(void *arg)
 214 {
 215         fixpt_t loadfac = averunnable.ldavg[0];
 216         struct proc *p;
 217         int ndecay;
 218
 219         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 220                 /*
 221                  * Increment time in/out of memory and sleep time
 222                  * (if sleeping).  We ignore overflow; with 16-bit int's
 223                  * (remember them?) overflow takes 45 days.
 224                  */
 225                 p->p_swtime++;
 226                 if (p->p_stat == SSLEEP || p->p_stat == SSTOP)
 227                         p->p_slptime++;
 228                 p->p_pctcpu = (p->p_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 229
 230                 /*
 231                  * If the process has slept the entire second,
 232                  * stop recalculating its priority until it wakes up.
 233                  */
 234                 if (p->p_slptime > 1)
 235                         continue;
 236                 /* prevent state changes and protect run queue */
 237                 crit_enter();
 238
 239                 /*
 240                  * p_pctcpu is only for ps.
 241                  */
 242 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
 243                 p->p_pctcpu += (ESTCPUFREQ == 100)?
 244                         ((fixpt_t) p->p_cpticks) << (FSHIFT - CCPU_SHIFT):
 245                         100 * (((fixpt_t) p->p_cpticks)
 246                                 << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / ESTCPUFREQ;
 247 #else
 248                 p->p_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
 249                         (p->p_cpticks * FSCALE / ESTCPUFREQ)) >> FSHIFT;
 250 #endif
 251                 /*
 252                  * A single cpu-bound process with a system load of 1.0 will
 253                  * increment cpticks by ESTCPUFREQ per second.  Scale
 254                  * cpticks by the load to normalize it relative to
 255                  * ESTCPUFREQ.  This gives us an indication as to what
 256                  * proportional percentage of available cpu the process has
 257                  * used with a nominal range of 0 to ESTCPUFREQ.
 258                  *
 259                  * It should be noted that since the load average is a
 260                  * trailing indicator, a jump in the load will cause this
 261                  * calculation to be higher then normal.  This is desireable
 262                  * because it penalizes the processes responsible for the
 263                  * spike.
 264                  */
 265                 ndecay = (int)((p->p_cpticks * cload(loadfac)) >> FSHIFT);
 266
 267                 /*
 268                  * Reduce p_estcpu based on the amount of cpu that could
 269                  * have been used but wasn't.  Convert ndecay from the
 270                  * amount used to the amount not used, and scale with our
 271                  * nice value.
 272                  *
 273                  * The nice scaling determines how much the nice value
 274                  * effects the cpu the process gets.
 275                  */
 276                 ndecay = ESTCPUFREQ - ndecay;
 277                 ndecay -= p->p_nice * (ESTCPUMAX / 16) / PRIO_MAX;
 278
 279                 p->p_cpticks = 0;
 280                 if (ndecay > 0) {
 281                         if (ndecay > p->p_estcpu / 2)
 282                                 ndecay = p->p_estcpu / 2;
 283                         p->p_estcpu -= ndecay;
 284                         p->p_usched->resetpriority(p);
 285                 }
 286                 crit_exit();
 287         }
 288         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 289         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
 290 }
 291
 292 /*
 293  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
 294  * For all load averages >= 1 and max p_estcpu of 255, sleeping for at
 295  * least six times the loadfactor will decay p_estcpu to zero.
 296  */
 297 static void
 298 updatepri(struct proc *p)
 299 {
 300         int ndecay;
 301
 302         ndecay = p->p_slptime * ESTCPUFREQ;
 303         if (ndecay > 0) {
 304                 if (p->p_estcpu > ndecay)
 305                         p->p_estcpu -= ndecay;
 306                 else
 307                         p->p_estcpu = 0;
 308                 p->p_usched->resetpriority(p);
 309         }
 310 }
 311
 312 /*
 313  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 314  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 315  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 316  */
 317 #define TABLESIZE       128
 318 static TAILQ_HEAD(slpquehead, thread) slpque[TABLESIZE];
 319 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 320
 321 /*
 322  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
 323  * a second by default.
 324  */
 325 void
 326 sleepinit(void)
 327 {
 328         int i;
 329
 330         sched_quantum = (hz + 24) / 25;
 331         hogticks = 2 * sched_quantum;
 332         for (i = 0; i < TABLESIZE; i++)
 333                 TAILQ_INIT(&slpque[i]);
 334 }
 335
 336 /*
 337  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 338  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 339  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 340  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 341  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 342  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 343  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 344  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 345  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 346  *
 347  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
 348  * the LWKT scheduler.
 349  *
 350  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 351  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 352  */
 353 int
 354 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 355 {
 356         struct thread *td = curthread;
 357         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 358         int sig = 0, catch = flags & PCATCH;
 359         int id = LOOKUP(ident);
 360         int oldpri;
 361         struct callout thandle;
 362
 363         /*
 364          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 365          * even in stable.  Just scrap it for now.
 366          */
 367         if (cold || panicstr) {
 368                 /*
 369                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 370                  * just give interrupts a chance, then just return;
 371                  * don't run any other procs or panic below,
 372                  * in case this is the idle process and already asleep.
 373                  */
 374                 splz();
 375                 oldpri = td->td_pri & TDPRI_MASK;
 376                 lwkt_setpri_self(safepri);
 377                 lwkt_switch();
 378                 lwkt_setpri_self(oldpri);
 379                 return (0);
 380         }
 381         KKASSERT(td != &mycpu->gd_idlethread);  /* you must be kidding! */
 382         crit_enter_quick(td);
 383         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 384         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 385                 ident, wmesg, p->p_stat));
 386
 387         td->td_wchan = ident;
 388         td->td_wmesg = wmesg;
 389         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
 390         if (p) {
 391                 if (flags & PNORESCHED)
 392                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
 393                 p->p_usched->release_curproc(p);
 394                 p->p_slptime = 0;
 395         }
 396         lwkt_deschedule_self(td);
 397         TAILQ_INSERT_TAIL(&slpque[id], td, td_threadq);
 398         if (timo) {
 399                 callout_init(&thandle);
 400                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
 401         }
 402         /*
 403          * We put ourselves on the sleep queue and start our timeout
 404          * before calling CURSIG, as we could stop there, and a wakeup
 405          * or a SIGCONT (or both) could occur while we were stopped.
 406          * A SIGCONT would cause us to be marked as SSLEEP
 407          * without resuming us, thus we must be ready for sleep
 408          * when CURSIG is called.  If the wakeup happens while we're
 409          * stopped, td->td_wchan will be 0 upon return from CURSIG.
 410          */
 411         if (p) {
 412                 if (catch) {
 413                         p->p_flag |= P_SINTR;
 414                         if ((sig = CURSIG(p))) {
 415                                 if (td->td_wchan) {
 416                                         unsleep(td);
 417                                         lwkt_schedule_self(td);
 418                                 }
 419                                 p->p_stat = SRUN;
 420                                 goto resume;
 421                         }
 422                         if (td->td_wchan == NULL) {
 423                                 catch = 0;
 424                                 goto resume;
 425                         }
 426                 } else {
 427                         sig = 0;
 428                 }
 429
 430                 /*
 431                  * If we are not the current process we have to remove ourself
 432                  * from the run queue.
 433                  */
 434                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("PSTAT NOT SRUN %d %d", p->p_pid, p->p_stat));
 435                 /*
 436                  * If this is the current 'user' process schedule another one.
 437                  */
 438                 clrrunnable(p, SSLEEP);
 439                 p->p_stats->p_ru.ru_nvcsw++;
 440                 mi_switch(p);
 441                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("tsleep: stat not srun"));
 442         } else {
 443                 lwkt_switch();
 444         }
 445 resume:
 446         if (p)
 447                 p->p_flag &= ~P_SINTR;
 448         crit_exit_quick(td);
 449         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
 450         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 451                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 452                 if (sig == 0)
 453                         return (EWOULDBLOCK);
 454         } else if (timo) {
 455                 callout_stop(&thandle);
 456         } else if (td->td_wmesg) {
 457                 /*
 458                  * This can happen if a thread is woken up directly.  Clear
 459                  * wmesg to avoid debugging confusion.
 460                  */
 461                 td->td_wmesg = NULL;
 462         }
 463         /* inline of iscaught() */
 464         if (p) {
 465                 if (catch && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 466                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 467                                 return (EINTR);
 468                         return (ERESTART);
 469                 }
 470         }
 471         return (0);
 472 }
 473
 474 /*
 475  * Implement the timeout for tsleep.  We interlock against
 476  * wchan when setting TDF_TIMEOUT.  For processes we remove
 477  * the sleep if the process is stopped rather then sleeping,
 478  * so it remains stopped.
 479  */
 480 static void
 481 endtsleep(void *arg)
 482 {
 483         thread_t td = arg;
 484         struct proc *p;
 485
 486         crit_enter();
 487         if (td->td_wchan) {
 488                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 489                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 490                         if (p->p_stat == SSLEEP)
 491                                 setrunnable(p);
 492                         else
 493                                 unsleep(td);
 494                 } else {
 495                         unsleep(td);
 496                         lwkt_schedule(td);
 497                 }
 498         }
 499         crit_exit();
 500 }
 501
 502 /*
 503  * Remove a process from its wait queue
 504  */
 505 void
 506 unsleep(struct thread *td)
 507 {
 508         crit_enter();
 509         if (td->td_wchan) {
 510                 TAILQ_REMOVE(&slpque[LOOKUP(td->td_wchan)], td, td_threadq);
 511                 td->td_wchan = NULL;
 512         }
 513         crit_exit();
 514 }
 515
 516 /*
 517  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 518  */
 519 static void
 520 _wakeup(void *ident, int domain, int count)
 521 {
 522         struct slpquehead *qp;
 523         struct thread *td;
 524         struct thread *ntd;
 525         struct proc *p;
 526         int id = LOOKUP(ident);
 527
 528         crit_enter();
 529         qp = &slpque[id];
 530 restart:
 531         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 532                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 533                 if (td->td_wchan == ident && td->td_wdomain == domain) {
 534                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 535                         td->td_wchan = NULL;
 536                         if ((p = td->td_proc) != NULL && p->p_stat == SSLEEP) {
 537                                 /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 538                                 if (p->p_slptime > 1)
 539                                         updatepri(p);
 540                                 p->p_slptime = 0;
 541                                 p->p_stat = SRUN;
 542                                 if (p->p_flag & P_INMEM) {
 543                                         /*
 544                                          * LWKT scheduled now, there is no
 545                                          * userland runq interaction until
 546                                          * the thread tries to return to user
 547                                          * mode.
 548                                          *
 549                                          * setrunqueue(p);
 550                                          */
 551                                         lwkt_schedule(td);
 552                                 } else {
 553                                         p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 554                                         wakeup((caddr_t)&proc0);
 555                                 }
 556                                 /* END INLINE EXPANSION */
 557                         } else if (p == NULL) {
 558                                 lwkt_schedule(td);
 559                         }
 560                         if (--count == 0)
 561                                 break;
 562                         goto restart;
 563                 }
 564         }
 565         crit_exit();
 566 }
 567
 568 void
 569 wakeup(void *ident)
 570 {
 571     _wakeup(ident, 0, 0);
 572 }
 573
 574 void
 575 wakeup_one(void *ident)
 576 {
 577     _wakeup(ident, 0, 1);
 578 }
 579
 580 void
 581 wakeup_domain(void *ident, int domain)
 582 {
 583     _wakeup(ident, domain, 0);
 584 }
 585
 586 void
 587 wakeup_domain_one(void *ident, int domain)
 588 {
 589     _wakeup(ident, domain, 1);
 590 }
 591
 592 /*
 593  * The machine independent parts of mi_switch().
 594  *
 595  * 'p' must be the current process.
 596  */
 597 void
 598 mi_switch(struct proc *p)
 599 {
 600         thread_t td = p->p_thread;
 601         struct rlimit *rlim;
 602         u_int64_t ttime;
 603
 604         KKASSERT(td == mycpu->gd_curthread);
 605
 606         crit_enter_quick(td);
 607
 608         /*
 609          * Check if the process exceeds its cpu resource allocation.
 610          * If over max, kill it.  Time spent in interrupts is not
 611          * included.  YYY 64 bit match is expensive.  Ick.
 612          */
 613         ttime = td->td_sticks + td->td_uticks;
 614         if (p->p_stat != SZOMB && p->p_limit->p_cpulimit != RLIM_INFINITY &&
 615             ttime > p->p_limit->p_cpulimit) {
 616                 rlim = &p->p_rlimit[RLIMIT_CPU];
 617                 if (ttime / (rlim_t)1000000 >= rlim->rlim_max) {
 618                         killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 619                 } else {
 620                         psignal(p, SIGXCPU);
 621                         if (rlim->rlim_cur < rlim->rlim_max) {
 622                                 /* XXX: we should make a private copy */
 623                                 rlim->rlim_cur += 5;
 624                         }
 625                 }
 626         }
 627
 628         /*
 629          * If we are in a SSTOPped state we deschedule ourselves.
 630          * YYY this needs to be cleaned up, remember that LWKTs stay on
 631          * their run queue which works differently then the user scheduler
 632          * which removes the process from the runq when it runs it.
 633          */
 634         mycpu->gd_cnt.v_swtch++;
 635         if (p->p_stat == SSTOP)
 636                 lwkt_deschedule_self(td);
 637         lwkt_switch();
 638         crit_exit_quick(td);
 639 }
 640
 641 /*
 642  * Change process state to be runnable,
 643  * placing it on the run queue if it is in memory,
 644  * and awakening the swapper if it isn't in memory.
 645  */
 646 void
 647 setrunnable(struct proc *p)
 648 {
 649         crit_enter();
 650
 651         switch (p->p_stat) {
 652         case 0:
 653         case SRUN:
 654         case SZOMB:
 655         default:
 656                 panic("setrunnable");
 657         case SSTOP:
 658         case SSLEEP:
 659                 unsleep(p->p_thread);   /* e.g. when sending signals */
 660                 break;
 661
 662         case SIDL:
 663                 break;
 664         }
 665         p->p_stat = SRUN;
 666
 667         /*
 668          * The process is controlled by LWKT at this point, we do not mess
 669          * around with the userland scheduler until the thread tries to
 670          * return to user mode.
 671          */
 672         if (p->p_flag & P_INMEM)
 673                 lwkt_schedule(p->p_thread);
 674         crit_exit();
 675         if (p->p_slptime > 1)
 676                 updatepri(p);
 677         p->p_slptime = 0;
 678         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 679                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 680                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 681         }
 682 }
 683
 684 /*
 685  * Yield / synchronous reschedule.  This is a bit tricky because the trap
 686  * code might have set a lazy release on the switch function.   Setting
 687  * P_PASSIVE_ACQ will ensure that the lazy release executes when we call
 688  * switch, and that we are given a greater chance of affinity with our
 689  * current cpu.
 690  *
 691  * We call lwkt_setpri_self() to rotate our thread to the end of the lwkt
 692  * run queue.  lwkt_switch() will also execute any assigned passive release
 693  * (which usually calls release_curproc()), allowing a same/higher priority
 694  * process to be designated as the current process.
 695  *
 696  * While it is possible for a lower priority process to be designated,
 697  * it's call to lwkt_maybe_switch() in acquire_curproc() will likely
 698  * round-robin back to us and we will be able to re-acquire the current
 699  * process designation.
 700  */
 701 void
 702 uio_yield(void)
 703 {
 704         struct thread *td = curthread;
 705         struct proc *p = td->td_proc;
 706
 707         lwkt_setpri_self(td->td_pri & TDPRI_MASK);
 708         if (p) {
 709                 p->p_flag |= P_PASSIVE_ACQ;
 710                 lwkt_switch();
 711                 p->p_flag &= ~P_PASSIVE_ACQ;
 712         } else {
 713                 lwkt_switch();
 714         }
 715 }
 716
 717 /*
 718  * Change the process state to NOT be runnable, removing it from the run
 719  * queue.
 720  */
 721 void
 722 clrrunnable(struct proc *p, int stat)
 723 {
 724         crit_enter_quick(p->p_thread);
 725         if (p->p_stat == SRUN && (p->p_flag & P_ONRUNQ))
 726                 p->p_usched->remrunqueue(p);
 727         p->p_stat = stat;
 728         crit_exit_quick(p->p_thread);
 729 }
 730
 731 /*
 732  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 733  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 734  */
 735 static void
 736 loadav(void *arg)
 737 {
 738         int i, nrun;
 739         struct loadavg *avg;
 740         struct proc *p;
 741         thread_t td;
 742
 743         avg = &averunnable;
 744         nrun = 0;
 745         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 746                 switch (p->p_stat) {
 747                 case SRUN:
 748                         if ((td = p->p_thread) == NULL)
 749                                 break;
 750                         if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
 751                                 break;
 752                         /* fall through */
 753                 case SIDL:
 754                         nrun++;
 755                         break;
 756                 default:
 757                         break;
 758                 }
 759         }
 760         for (i = 0; i < 3; i++)
 761                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 762                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 763
 764         /*
 765          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 766          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 767          * run at regular intervals.
 768          */
 769         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(random() % (hz * 2 + 1)),
 770             loadav, NULL);
 771 }
 772
 773 /* ARGSUSED */
 774 static void
 775 sched_setup(void *dummy)
 776 {
 777         callout_init(&loadav_callout);
 778         callout_init(&roundrobin_callout);
 779         callout_init(&schedcpu_callout);
 780
 781         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
 782         roundrobin(NULL);
 783         schedcpu(NULL);
 784         loadav(NULL);
 785 }
 786
 787 /*
 788  * We adjust the priority of the current process.  The priority of
 789  * a process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
 790  * estimator (p_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
 791  * compute a different priority each time p_estcpu increases by
 792  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT * (until MAXPRI is reached).
 793  *
 794  * The cpu usage estimator ramps up quite quickly when the process is
 795  * running (linearly), and decays away exponentially, at a rate which
 796  * is proportionally slower when the system is busy.  The basic principle
 797  * is that the system will 90% forget that the process used a lot of CPU
 798  * time in 5 * loadav seconds.  This causes the system to favor processes
 799  * which haven't run much recently, and to round-robin among other processes.
 800  *
 801  * WARNING! called from a fast-int or an IPI, the MP lock MIGHT NOT BE HELD
 802  * and we cannot block.
 803  */
 804 void
 805 schedulerclock(void *dummy)
 806 {
 807         struct thread *td;
 808         struct proc *p;
 809
 810         td = curthread;
 811         if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 812                 p->p_cpticks++;         /* cpticks runs at ESTCPUFREQ */
 813                 p->p_estcpu = ESTCPULIM(p->p_estcpu + 1);
 814                 if (try_mplock()) {
 815                         p->p_usched->resetpriority(p);
 816                         rel_mplock();
 817                 }
 818         }
 819 }
 820