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 1.31 2004/03/30 19:14:11 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                  * If the process has slept the entire second,
 228                  * stop recalculating its priority until it wakes up.
 229                  */
 230                 if (p->p_slptime > 1)
 231                         continue;
 232                 s = splhigh();  /* prevent state changes and protect run queue */
 233                 /*
 234                  * p_pctcpu is only for ps.
 235                  */
 236 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
 237                 p->p_pctcpu += (ESTCPUFREQ == 100)?
 238                         ((fixpt_t) p->p_cpticks) << (FSHIFT - CCPU_SHIFT):
 239                         100 * (((fixpt_t) p->p_cpticks)
 240                                 << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / ESTCPUFREQ;
 241 #else
 242                 p->p_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
 243                         (p->p_cpticks * FSCALE / ESTCPUFREQ)) >> FSHIFT;
 244 #endif
 245                 p->p_cpticks = 0;
 246                 ndecay = decay_cpu(loadfac, p->p_estcpu);
 247                 if (p->p_estcpu > ndecay)
 248                         p->p_estcpu -= ndecay;
 249                 else
 250                         p->p_estcpu = 0;
 251                 resetpriority(p);
 252                 splx(s);
 253         }
 254         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 255         timeout(schedcpu, (void *)0, hz);
 256 }
 257
 258 /*
 259  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
 260  * For all load averages >= 1 and max p_estcpu of 255, sleeping for at
 261  * least six times the loadfactor will decay p_estcpu to zero.
 262  */
 263 static void
 264 updatepri(struct proc *p)
 265 {
 266         unsigned int ndecay;
 267
 268         ndecay = decay_cpu(averunnable.ldavg[0], p->p_estcpu) * p->p_slptime;
 269         if (p->p_estcpu > ndecay)
 270                 p->p_estcpu -= ndecay;
 271         else
 272                 p->p_estcpu = 0;
 273         resetpriority(p);
 274 }
 275
 276 /*
 277  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 278  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 279  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 280  */
 281 #define TABLESIZE       128
 282 static TAILQ_HEAD(slpquehead, thread) slpque[TABLESIZE];
 283 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 284
 285 /*
 286  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 287  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 288  * The priority to be used (safepri) is machine-dependent, thus this
 289  * value is initialized and maintained in the machine-dependent layers.
 290  * This priority will typically be 0, or the lowest priority
 291  * that is safe for use on the interrupt stack; it can be made
 292  * higher to block network software interrupts after panics.
 293  */
 294 int safepri;
 295
 296 void
 297 sleepinit(void)
 298 {
 299         int i;
 300
 301         sched_quantum = hz/10;
 302         hogticks = 2 * sched_quantum;
 303         for (i = 0; i < TABLESIZE; i++)
 304                 TAILQ_INIT(&slpque[i]);
 305 }
 306
 307 /*
 308  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 309  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 310  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 311  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 312  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 313  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 314  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 315  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 316  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 317  *
 318  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
 319  * the LWKT scheduler.
 320  */
 321 int
 322 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 323 {
 324         struct thread *td = curthread;
 325         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 326         int s, sig = 0, catch = flags & PCATCH;
 327         int id = LOOKUP(ident);
 328         struct callout_handle thandle;
 329
 330         /*
 331          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 332          * even in stable.  Just scrap it for now.
 333          */
 334         if (cold || panicstr) {
 335                 /*
 336                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 337                  * just give interrupts a chance, then just return;
 338                  * don't run any other procs or panic below,
 339                  * in case this is the idle process and already asleep.
 340                  */
 341                 crit_panicints();
 342                 return (0);
 343         }
 344         KKASSERT(td != &mycpu->gd_idlethread);  /* you must be kidding! */
 345         s = splhigh();
 346         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 347         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 348                 ident, wmesg, p->p_stat));
 349
 350         crit_enter();
 351         td->td_wchan = ident;
 352         td->td_wmesg = wmesg;
 353         if (p) {
 354                 if (flags & PNORESCHED)
 355                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
 356                 release_curproc(p);
 357                 p->p_slptime = 0;
 358         }
 359         lwkt_deschedule_self();
 360         TAILQ_INSERT_TAIL(&slpque[id], td, td_threadq);
 361         if (timo)
 362                 thandle = timeout(endtsleep, (void *)td, timo);
 363         /*
 364          * We put ourselves on the sleep queue and start our timeout
 365          * before calling CURSIG, as we could stop there, and a wakeup
 366          * or a SIGCONT (or both) could occur while we were stopped.
 367          * A SIGCONT would cause us to be marked as SSLEEP
 368          * without resuming us, thus we must be ready for sleep
 369          * when CURSIG is called.  If the wakeup happens while we're
 370          * stopped, td->td_wchan will be 0 upon return from CURSIG.
 371          */
 372         if (p) {
 373                 if (catch) {
 374                         p->p_flag |= P_SINTR;
 375                         if ((sig = CURSIG(p))) {
 376                                 if (td->td_wchan) {
 377                                         unsleep(td);
 378                                         lwkt_schedule_self();
 379                                 }
 380                                 p->p_stat = SRUN;
 381                                 goto resume;
 382                         }
 383                         if (td->td_wchan == NULL) {
 384                                 catch = 0;
 385                                 goto resume;
 386                         }
 387                 } else {
 388                         sig = 0;
 389                 }
 390
 391                 /*
 392                  * If we are not the current process we have to remove ourself
 393                  * from the run queue.
 394                  */
 395                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("PSTAT NOT SRUN %d %d", p->p_pid, p->p_stat));
 396                 /*
 397                  * If this is the current 'user' process schedule another one.
 398                  */
 399                 clrrunnable(p, SSLEEP);
 400                 p->p_stats->p_ru.ru_nvcsw++;
 401                 mi_switch();
 402                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("tsleep: stat not srun"));
 403         } else {
 404                 lwkt_switch();
 405         }
 406 resume:
 407         crit_exit();
 408         if (p)
 409                 p->p_flag &= ~P_SINTR;
 410         splx(s);
 411         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
 412         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 413                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 414                 if (sig == 0)
 415                         return (EWOULDBLOCK);
 416         } else if (timo) {
 417                 untimeout(endtsleep, (void *)td, thandle);
 418         } else if (td->td_wmesg) {
 419                 /*
 420                  * This can happen if a thread is woken up directly.  Clear
 421                  * wmesg to avoid debugging confusion.
 422                  */
 423                 td->td_wmesg = NULL;
 424         }
 425         /* inline of iscaught() */
 426         if (p) {
 427                 if (catch && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 428                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 429                                 return (EINTR);
 430                         return (ERESTART);
 431                 }
 432         }
 433         return (0);
 434 }
 435
 436 /*
 437  * Implement the timeout for tsleep.  We interlock against
 438  * wchan when setting TDF_TIMEOUT.  For processes we remove
 439  * the sleep if the process is stopped rather then sleeping,
 440  * so it remains stopped.
 441  */
 442 static void
 443 endtsleep(void *arg)
 444 {
 445         thread_t td = arg;
 446         struct proc *p;
 447         int s;
 448
 449         s = splhigh();
 450         if (td->td_wchan) {
 451                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 452                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 453                         if (p->p_stat == SSLEEP)
 454                                 setrunnable(p);
 455                         else
 456                                 unsleep(td);
 457                 } else {
 458                         unsleep(td);
 459                         lwkt_schedule(td);
 460                 }
 461         }
 462         splx(s);
 463 }
 464
 465 /*
 466  * Remove a process from its wait queue
 467  */
 468 void
 469 unsleep(struct thread *td)
 470 {
 471         int s;
 472
 473         s = splhigh();
 474         if (td->td_wchan) {
 475 #if 0
 476                 if (p->p_flag & P_XSLEEP) {
 477                         struct xwait *w = p->p_wchan;
 478                         TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 479                         p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 480                 } else
 481 #endif
 482                 TAILQ_REMOVE(&slpque[LOOKUP(td->td_wchan)], td, td_threadq);
 483                 td->td_wchan = NULL;
 484         }
 485         splx(s);
 486 }
 487
 488 #if 0
 489 /*
 490  * Make all processes sleeping on the explicit lock structure runnable.
 491  */
 492 void
 493 xwakeup(struct xwait *w)
 494 {
 495         struct proc *p;
 496         int s;
 497
 498         s = splhigh();
 499         ++w->gen;
 500         while ((p = TAILQ_FIRST(&w->waitq)) != NULL) {
 501                 TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 502                 KASSERT(p->p_wchan == w && (p->p_flag & P_XSLEEP),
 503                     ("xwakeup: wchan mismatch for %p (%p/%p) %08x", p, p->p_wchan, w, p->p_flag & P_XSLEEP));
 504                 p->p_wchan = NULL;
 505                 p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 506                 if (p->p_stat == SSLEEP) {
 507                         /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 508                         if (p->p_slptime > 1)
 509                                 updatepri(p);
 510                         p->p_slptime = 0;
 511                         p->p_stat = SRUN;
 512                         if (p->p_flag & P_INMEM) {
 513                                 setrunqueue(p);
 514                         } else {
 515                                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 516                                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 517                         }
 518                 }
 519         }
 520         splx(s);
 521 }
 522 #endif
 523
 524 /*
 525  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 526  */
 527 static void
 528 _wakeup(void *ident, int count)
 529 {
 530         struct slpquehead *qp;
 531         struct thread *td;
 532         struct thread *ntd;
 533         struct proc *p;
 534         int s;
 535         int id = LOOKUP(ident);
 536
 537         s = splhigh();
 538         qp = &slpque[id];
 539 restart:
 540         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 541                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 542                 if (td->td_wchan == ident) {
 543                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 544                         td->td_wchan = NULL;
 545                         if ((p = td->td_proc) != NULL && p->p_stat == SSLEEP) {
 546                                 /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 547                                 if (p->p_slptime > 1)
 548                                         updatepri(p);
 549                                 p->p_slptime = 0;
 550                                 p->p_stat = SRUN;
 551                                 if (p->p_flag & P_INMEM) {
 552                                         setrunqueue(p);
 553                                 } else {
 554                                         p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 555                                         wakeup((caddr_t)&proc0);
 556                                 }
 557                                 /* END INLINE EXPANSION */
 558                         } else if (p == NULL) {
 559                                 lwkt_schedule(td);
 560                         }
 561                         if (--count == 0)
 562                                 break;
 563                         goto restart;
 564                 }
 565         }
 566         splx(s);
 567 }
 568
 569 void
 570 wakeup(void *ident)
 571 {
 572     _wakeup(ident, 0);
 573 }
 574
 575 void
 576 wakeup_one(void *ident)
 577 {
 578     _wakeup(ident, 1);
 579 }
 580
 581 /*
 582  * The machine independent parts of mi_switch().
 583  * Must be called at splstatclock() or higher.
 584  */
 585 void
 586 mi_switch()
 587 {
 588         struct thread *td = curthread;
 589         struct proc *p = td->td_proc;   /* XXX */
 590         struct rlimit *rlim;
 591         int x;
 592         u_int64_t ttime;
 593
 594         /*
 595          * XXX this spl is almost unnecessary.  It is partly to allow for
 596          * sloppy callers that don't do it (issignal() via CURSIG() is the
 597          * main offender).  It is partly to work around a bug in the i386
 598          * cpu_switch() (the ipl is not preserved).  We ran for years
 599          * without it.  I think there was only a interrupt latency problem.
 600          * The main caller, tsleep(), does an splx() a couple of instructions
 601          * after calling here.  The buggy caller, issignal(), usually calls
 602          * here at spl0() and sometimes returns at splhigh().  The process
 603          * then runs for a little too long at splhigh().  The ipl gets fixed
 604          * when the process returns to user mode (or earlier).
 605          *
 606          * It would probably be better to always call here at spl0(). Callers
 607          * are prepared to give up control to another process, so they must
 608          * be prepared to be interrupted.  The clock stuff here may not
 609          * actually need splstatclock().
 610          */
 611         x = splstatclock();
 612
 613         /*
 614          * Check if the process exceeds its cpu resource allocation.
 615          * If over max, kill it.  Time spent in interrupts is not
 616          * included.  YYY 64 bit match is expensive.  Ick.
 617          */
 618         ttime = td->td_sticks + td->td_uticks;
 619         if (p->p_stat != SZOMB && p->p_limit->p_cpulimit != RLIM_INFINITY &&
 620             ttime > p->p_limit->p_cpulimit) {
 621                 rlim = &p->p_rlimit[RLIMIT_CPU];
 622                 if (ttime / (rlim_t)1000000 >= rlim->rlim_max) {
 623                         killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 624                 } else {
 625                         psignal(p, SIGXCPU);
 626                         if (rlim->rlim_cur < rlim->rlim_max) {
 627                                 /* XXX: we should make a private copy */
 628                                 rlim->rlim_cur += 5;
 629                         }
 630                 }
 631         }
 632
 633         /*
 634          * Pick a new current process and record its start time.  If we
 635          * are in a SSTOPped state we deschedule ourselves.  YYY this needs
 636          * to be cleaned up, remember that LWKTs stay on their run queue
 637          * which works differently then the user scheduler which removes
 638          * the process from the runq when it runs it.
 639          */
 640         mycpu->gd_cnt.v_swtch++;
 641         if (p->p_stat == SSTOP)
 642                 lwkt_deschedule_self();
 643         lwkt_switch();
 644
 645         splx(x);
 646 }
 647
 648 /*
 649  * Change process state to be runnable,
 650  * placing it on the run queue if it is in memory,
 651  * and awakening the swapper if it isn't in memory.
 652  */
 653 void
 654 setrunnable(struct proc *p)
 655 {
 656         int s;
 657
 658         s = splhigh();
 659         switch (p->p_stat) {
 660         case 0:
 661         case SRUN:
 662         case SZOMB:
 663         default:
 664                 panic("setrunnable");
 665         case SSTOP:
 666         case SSLEEP:
 667                 unsleep(p->p_thread);   /* e.g. when sending signals */
 668                 break;
 669
 670         case SIDL:
 671                 break;
 672         }
 673         p->p_stat = SRUN;
 674         if (p->p_flag & P_INMEM)
 675                 setrunqueue(p);
 676         splx(s);
 677         if (p->p_slptime > 1)
 678                 updatepri(p);
 679         p->p_slptime = 0;
 680         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 681                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 682                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 683         }
 684 }
 685
 686 /*
 687  * Change the process state to NOT be runnable, removing it from the run
 688  * queue.
 689  */
 690 void
 691 clrrunnable(struct proc *p, int stat)
 692 {
 693         crit_enter_quick(p->p_thread);
 694         if (p->p_stat == SRUN && (p->p_flag & P_ONRUNQ))
 695                 remrunqueue(p);
 696         p->p_stat = stat;
 697         crit_exit_quick(p->p_thread);
 698 }
 699
 700 /*
 701  * Compute the priority of a process when running in user mode.
 702  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
 703  * than that of the current process.
 704  */
 705 void
 706 resetpriority(struct proc *p)
 707 {
 708         unsigned int newpriority;
 709         int opq;
 710         int npq;
 711
 712         /*
 713          * Set p_priority for general process comparisons
 714          */
 715         switch(p->p_rtprio.type) {
 716         case RTP_PRIO_REALTIME:
 717                 p->p_priority = PRIBASE_REALTIME + p->p_rtprio.prio;
 718                 return;
 719         case RTP_PRIO_NORMAL:
 720                 break;
 721         case RTP_PRIO_IDLE:
 722                 p->p_priority = PRIBASE_IDLE + p->p_rtprio.prio;
 723                 return;
 724         case RTP_PRIO_THREAD:
 725                 p->p_priority = PRIBASE_THREAD + p->p_rtprio.prio;
 726                 return;
 727         }
 728
 729         /*
 730          * NORMAL priorities fall through.  These are based on niceness
 731          * and cpu use.
 732          */
 733         newpriority = NICE_ADJUST(p->p_nice - PRIO_MIN) +
 734                         p->p_estcpu / ESTCPURAMP;
 735         newpriority = min(newpriority, MAXPRI);
 736         npq = newpriority / PPQ;
 737         crit_enter();
 738         opq = (p->p_priority & PRIMASK) / PPQ;
 739         if (p->p_stat == SRUN && (p->p_flag & P_ONRUNQ) && opq != npq) {
 740                 /*
 741                  * We have to move the process to another queue
 742                  */
 743                 remrunqueue(p);
 744                 p->p_priority = PRIBASE_NORMAL + newpriority;
 745                 setrunqueue(p);
 746         } else {
 747                 /*
 748                  * We can just adjust the priority and it will be picked
 749                  * up later.
 750                  */
 751                 KKASSERT(opq == npq || (p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
 752                 p->p_priority = PRIBASE_NORMAL + newpriority;
 753         }
 754         crit_exit();
 755 }
 756
 757 /*
 758  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 759  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 760  */
 761 static void
 762 loadav(void *arg)
 763 {
 764         int i, nrun;
 765         struct loadavg *avg;
 766         struct proc *p;
 767
 768         avg = &averunnable;
 769         nrun = 0;
 770         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 771                 switch (p->p_stat) {
 772                 case SRUN:
 773                 case SIDL:
 774                         nrun++;
 775                 }
 776         }
 777         for (i = 0; i < 3; i++)
 778                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 779                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 780
 781         /*
 782          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 783          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 784          * run at regular intervals.
 785          */
 786         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(random() % (hz * 2 + 1)),
 787             loadav, NULL);
 788 }
 789
 790 /* ARGSUSED */
 791 static void
 792 sched_setup(void *dummy)
 793 {
 794
 795         callout_init(&loadav_callout);
 796
 797         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
 798         roundrobin(NULL);
 799         schedcpu(NULL);
 800         loadav(NULL);
 801 }
 802
 803 /*
 804  * We adjust the priority of the current process.  The priority of
 805  * a process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
 806  * estimator (p_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
 807  * compute a different priority each time p_estcpu increases by
 808  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT * (until MAXPRI is reached).
 809  *
 810  * The cpu usage estimator ramps up quite quickly when the process is
 811  * running (linearly), and decays away exponentially, at a rate which
 812  * is proportionally slower when the system is busy.  The basic principle
 813  * is that the system will 90% forget that the process used a lot of CPU
 814  * time in 5 * loadav seconds.  This causes the system to favor processes
 815  * which haven't run much recently, and to round-robin among other processes.
 816  *
 817  * The actual schedulerclock interrupt rate is ESTCPUFREQ, but we generally
 818  * want to ramp-up at a faster rate, ESTCPUVFREQ, so p_estcpu is scaled
 819  * by (ESTCPUVFREQ / ESTCPUFREQ).  You can control the ramp-up/ramp-down
 820  * rate by adjusting ESTCPUVFREQ in sys/proc.h in integer multiples
 821  * of ESTCPUFREQ.
 822  *
 823  * WARNING! called from a fast-int or an IPI, the MP lock MIGHT NOT BE HELD
 824  * and we cannot block.
 825  */
 826 void
 827 schedulerclock(void *dummy)
 828 {
 829         struct thread *td;
 830         struct proc *p;
 831
 832         td = curthread;
 833         if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 834                 p->p_cpticks++;         /* cpticks runs at ESTCPUFREQ */
 835                 p->p_estcpu = ESTCPULIM(p->p_estcpu + ESTCPUVFREQ / ESTCPUFREQ);
 836                 if (try_mplock()) {
 837                         resetpriority(p);
 838                         rel_mplock();
 839                 }
 840         }
 841 }
 842
 843 static
 844 void
 845 crit_panicints(void)
 846 {
 847     int s;
 848     int cpri;
 849
 850     s = splhigh();
 851     cpri = crit_panic_save();
 852     splx(safepri);
 853     crit_panic_restore(cpri);
 854     splx(s);
 855 }
 856