Merge remote branch 'crater/vendor/MDOCML' into HEAD
[dragonfly.git] / 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 1.91 2008/09/09 04:06:13 dillon Exp $
41  */
42
43 #include "opt_ktrace.h"
44
45 #include <sys/param.h>
46 #include <sys/systm.h>
47 #include <sys/proc.h>
48 #include <sys/kernel.h>
49 #include <sys/signalvar.h>
50 #include <sys/resourcevar.h>
51 #include <sys/vmmeter.h>
52 #include <sys/sysctl.h>
53 #include <sys/lock.h>
54 #include <sys/uio.h>
55 #ifdef KTRACE
56 #include <sys/ktrace.h>
57 #endif
58 #include <sys/xwait.h>
59 #include <sys/ktr.h>
60 #include <sys/serialize.h>
61
62 #include <sys/signal2.h>
63 #include <sys/thread2.h>
64 #include <sys/spinlock2.h>
65 #include <sys/mutex2.h>
66 #include <sys/mplock2.h>
67
68 #include <machine/cpu.h>
69 #include <machine/smp.h>
70
71 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
72
73 static void sched_setup (void *dummy);
74 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
75
76 int     hogticks;
77 int     lbolt;
78 int     lbolt_syncer;
79 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
80 int     ncpus;
81 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;      /* note: mask not cpumask_t */
82 int     ncpus_fit, ncpus_fit_mask;              /* note: mask not cpumask_t */
83 int     safepri;
84 int     tsleep_now_works;
85 int     tsleep_crypto_dump = 0;
86
87 static struct callout loadav_callout;
88 static struct callout schedcpu_callout;
89 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
90
91 #define __DEALL(ident)  __DEQUALIFY(void *, ident)
92
93 #if !defined(KTR_TSLEEP)
94 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
95 #endif
96 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
97 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter %p", sizeof(void *));
98 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 1, "tsleep exit", 0);
99 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 2, "wakeup enter %p", sizeof(void *));
100 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 3, "wakeup exit", 0);
101 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, ilockfail,  4, "interlock failed %p", sizeof(void *));
102
103 #define logtsleep1(name)        KTR_LOG(tsleep_ ## name)
104 #define logtsleep2(name, val)   KTR_LOG(tsleep_ ## name, val)
105
106 struct loadavg averunnable =
107         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
108 /*
109  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
110  * when sampling at 5 second intervals.
111  */
112 static fixpt_t cexp[3] = {
113         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
114         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
115         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
116 };
117
118 static void     endtsleep (void *);
119 static void     loadav (void *arg);
120 static void     schedcpu (void *arg);
121 #ifdef SMP
122 static void     tsleep_wakeup_remote(struct thread *td);
123 #endif
124
125 /*
126  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
127  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
128  */
129 static int
130 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
131 {
132         int error, new_val;
133
134         new_val = sched_quantum * ustick;
135         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
136         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
137                 return (error);
138         if (new_val < ustick)
139                 return (EINVAL);
140         sched_quantum = new_val / ustick;
141         hogticks = 2 * sched_quantum;
142         return (0);
143 }
144
145 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
146         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
147
148 /*
149  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
150  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
151  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
152  *
153  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
154  *     1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
155  *
156  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
157  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
158  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
159  *
160  * decay 95% of `lwp_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing
161  */
162 #define CCPU_SHIFT      11
163
164 static fixpt_t ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
165 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
166
167 /*
168  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale 
169  */
170 int     fscale __unused = FSCALE;       /* exported to systat */
171 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
172
173 /*
174  * Recompute process priorities, once a second.
175  *
176  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
177  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
178  * process runnable relative to other processes in the system we have
179  * a 1-second recalc to help out.
180  *
181  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
182  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold 
183  * several seconds worth of count.
184  *
185  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
186  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
187  */
188 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
189 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
190
191 static void
192 schedcpu(void *arg)
193 {
194         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
195         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
196         wakeup((caddr_t)&lbolt);
197         wakeup((caddr_t)&lbolt_syncer);
198         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
199 }
200
201 /*
202  * General process statistics once a second
203  */
204 static int
205 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
206 {
207         struct lwp *lp;
208
209         /*
210          * Threads may not be completely set up if process in SIDL state.
211          */
212         if (p->p_stat == SIDL)
213                 return(0);
214
215         PHOLD(p);
216         lwkt_gettoken(&p->p_token);
217
218         p->p_swtime++;
219         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
220                 if (lp->lwp_stat == LSSLEEP)
221                         lp->lwp_slptime++;
222
223                 /*
224                  * Only recalculate processes that are active or have slept
225                  * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
226                  */
227                 if (lp->lwp_slptime <= 1) {
228                         p->p_usched->recalculate(lp);
229                 } else {
230                         lp->lwp_pctcpu = (lp->lwp_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
231                 }
232         }
233         lwkt_reltoken(&p->p_token);
234         PRELE(p);
235         return(0);
236 }
237
238 /*
239  * Resource checks.  XXX break out since ksignal/killproc can block,
240  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
241  * a better way.
242  */
243 static int
244 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
245 {
246         u_int64_t ttime;
247         struct lwp *lp;
248
249         if (p->p_stat == SIDL)
250                 return(0);
251
252         PHOLD(p);
253         lwkt_gettoken(&p->p_token);
254
255         if (p->p_stat == SZOMB || p->p_limit == NULL) {
256                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
257                 PRELE(p);
258                 return(0);
259         }
260
261         ttime = 0;
262         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
263                 /*
264                  * We may have caught an lp in the middle of being
265                  * created, lwp_thread can be NULL.
266                  */
267                 if (lp->lwp_thread) {
268                         ttime += lp->lwp_thread->td_sticks;
269                         ttime += lp->lwp_thread->td_uticks;
270                 }
271         }
272
273         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
274         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
275                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
276                 break;
277         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
278                 if ((p->p_flag & P_XCPU) == 0) {
279                         p->p_flag |= P_XCPU;
280                         ksignal(p, SIGXCPU);
281                 }
282                 break;
283         default:
284                 break;
285         }
286         lwkt_reltoken(&p->p_token);
287         PRELE(p);
288         return(0);
289 }
290
291 /*
292  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
293  * a period of one second.
294  *
295  * MPSAFE
296  */
297 void
298 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
299 {
300         fixpt_t acc;
301         int remticks;
302
303         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
304         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
305                 lp->lwp_pctcpu = acc;
306         } else {
307                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
308                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
309                                 ESTCPUFREQ;
310         }
311 }
312
313 /*
314  * tsleep/wakeup hash table parameters.  Try to find the sweet spot for
315  * like addresses being slept on.
316  */
317 #define TABLESIZE       1024
318 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 6) & (TABLESIZE - 1))
319
320 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
321
322 /*
323  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
324  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
325  * cannot make any high level calls.
326  *
327  * Each cpu has its own sleep queue.
328  */
329 void
330 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
331 {
332         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
333         int i;
334
335         if (gd->gd_cpuid == 0) {
336                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
337                 hogticks = 2 * sched_quantum;
338
339                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
340         } else {
341                 gd->gd_tsleep_hash = kmalloc(sizeof(slpque_cpu0), 
342                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
343         }
344         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
345                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
346 }
347
348 /*
349  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
350  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
351  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
352  *
353  *      (acquire upper level lock)
354  *      tsleep_interlock(blah)
355  *      (release upper level lock)
356  *      tsleep(blah, ...)
357  *
358  * Basically this functions queues us on the tsleep queue without actually
359  * descheduling us.  When tsleep() is later called with PINTERLOCK it
360  * assumes the thread was already queued, otherwise it queues it there.
361  *
362  * Thus it is possible to receive the wakeup prior to going to sleep and
363  * the race conditions are covered.
364  */
365 static __inline void
366 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, const volatile void *ident, int flags)
367 {
368         thread_t td = gd->gd_curthread;
369         int id;
370
371         crit_enter_quick(td);
372         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
373                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
374                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
375                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
376                         atomic_clear_cpumask(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
377         } else {
378                 td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
379         }
380         id = LOOKUP(ident);
381         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
382         atomic_set_cpumask(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
383         td->td_wchan = ident;
384         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
385         crit_exit_quick(td);
386 }
387
388 void
389 tsleep_interlock(const volatile void *ident, int flags)
390 {
391         _tsleep_interlock(mycpu, ident, flags);
392 }
393
394 /*
395  * Remove thread from sleepq.  Must be called with a critical section held.
396  */
397 static __inline void
398 _tsleep_remove(thread_t td)
399 {
400         globaldata_t gd = mycpu;
401         int id;
402
403         KKASSERT(td->td_gd == gd);
404         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
405                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
406                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
407                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_sleepq);
408                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
409                         atomic_clear_cpumask(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
410                 td->td_wchan = NULL;
411                 td->td_wdomain = 0;
412         }
413 }
414
415 void
416 tsleep_remove(thread_t td)
417 {
418         _tsleep_remove(td);
419 }
420
421 /*
422  * This function removes a thread from the tsleep queue and schedules
423  * it.  This function may act asynchronously.  The target thread may be
424  * sleeping on a different cpu.
425  *
426  * This function mus be called while in a critical section but if the
427  * target thread is sleeping on a different cpu we cannot safely probe
428  * td_flags.
429  *
430  * This function is only called from a different cpu via setrunnable()
431  * when the thread is in a known sleep.  However, multiple wakeups are
432  * possible and we must hold the td to prevent a race against the thread
433  * exiting.
434  */
435 static __inline
436 void
437 _tsleep_wakeup(struct thread *td)
438 {
439 #ifdef SMP
440         globaldata_t gd = mycpu;
441
442         if (td->td_gd != gd) {
443                 lwkt_hold(td);
444                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)tsleep_wakeup_remote, td);
445                 return;
446         }
447 #endif
448         _tsleep_remove(td);
449         if (td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED) {
450                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
451                 lwkt_schedule(td);
452         }
453 }
454
455 #ifdef SMP
456 static
457 void
458 tsleep_wakeup_remote(struct thread *td)
459 {
460         _tsleep_wakeup(td);
461         lwkt_rele(td);
462 }
463 #endif
464
465
466 /*
467  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
468  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
469  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
470  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
471  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
472  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
473  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
474  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
475  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
476  *
477  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
478  * the LWKT scheduler.
479  *
480  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
481  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
482  */
483 int
484 tsleep(const volatile void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
485 {
486         struct thread *td = curthread;
487         struct lwp *lp = td->td_lwp;
488         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
489         globaldata_t gd;
490         int sig;
491         int catch;
492         int id;
493         int error;
494         int oldpri;
495         struct callout thandle;
496
497         /*
498          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
499          * even in stable.  Just scrap it for now.
500          */
501         if (!tsleep_crypto_dump && (tsleep_now_works == 0 || panicstr)) {
502                 /*
503                  * After a panic, or before we actually have an operational
504                  * softclock, just give interrupts a chance, then just return;
505                  *
506                  * don't run any other procs or panic below,
507                  * in case this is the idle process and already asleep.
508                  */
509                 splz();
510                 oldpri = td->td_pri;
511                 lwkt_setpri_self(safepri);
512                 lwkt_switch();
513                 lwkt_setpri_self(oldpri);
514                 return (0);
515         }
516         logtsleep2(tsleep_beg, ident);
517         gd = td->td_gd;
518         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
519
520         /*
521          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
522          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
523          * interlock.
524          *
525          * The entire sequence through to where we actually sleep must
526          * run without breaking the critical section.
527          */
528         catch = flags & PCATCH;
529         error = 0;
530         sig = 0;
531
532         crit_enter_quick(td);
533
534         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
535         KASSERT(lp == NULL ||
536                 lp->lwp_stat == LSRUN ||        /* Obvious */
537                 lp->lwp_stat == LSSTOP,         /* Set in tstop */
538                 ("tsleep %p %s %d",
539                         ident, wmesg, lp->lwp_stat));
540
541         /*
542          * We interlock the sleep queue if the caller has not already done
543          * it for us.  This must be done before we potentially acquire any
544          * tokens or we can loose the wakeup.
545          */
546         if ((flags & PINTERLOCKED) == 0) {
547                 id = LOOKUP(ident);
548                 _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
549         }
550
551         /*
552          * Setup for the current process (if this is a process). 
553          *
554          * We hold the process token if lp && catch.  The resume
555          * code will release it.
556          */
557         if (lp) {
558                 if (catch) {
559                         /*
560                          * Early termination if PCATCH was set and a
561                          * signal is pending, interlocked with the
562                          * critical section.
563                          *
564                          * Early termination only occurs when tsleep() is
565                          * entered while in a normal LSRUN state.
566                          */
567                         lwkt_gettoken(&p->p_token);
568                         if ((sig = CURSIG(lp)) != 0)
569                                 goto resume;
570
571                         /*
572                          * Early termination if PCATCH was set and a
573                          * mailbox signal was possibly delivered prior to
574                          * the system call even being made, in order to
575                          * allow the user to interlock without having to
576                          * make additional system calls.
577                          */
578                         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
579                                 goto resume;
580
581                         /*
582                          * Causes ksignal to wake us up if a signal is
583                          * received (interlocked with p->p_token).
584                          */
585                         lp->lwp_flag |= LWP_SINTR;
586                 }
587         } else {
588                 KKASSERT(p == NULL);
589         }
590
591         /*
592          * Make sure the current process has been untangled from
593          * the userland scheduler and initialize slptime to start
594          * counting.
595          */
596         if (lp) {
597                 p->p_usched->release_curproc(lp);
598                 lp->lwp_slptime = 0;
599         }
600
601         /*
602          * If the interlocked flag is set but our cpu bit in the slpqueue
603          * is no longer set, then a wakeup was processed inbetween the
604          * tsleep_interlock() (ours or the callers), and here.  This can
605          * occur under numerous circumstances including when we release the
606          * current process.
607          *
608          * Extreme loads can cause the sending of an IPI (e.g. wakeup()'s)
609          * to process incoming IPIs, thus draining incoming wakeups.
610          */
611         if ((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0) {
612                 logtsleep2(ilockfail, ident);
613                 goto resume;
614         }
615
616         /*
617          * scheduling is blocked while in a critical section.  Coincide
618          * the descheduled-by-tsleep flag with the descheduling of the
619          * lwkt.
620          */
621         lwkt_deschedule_self(td);
622         td->td_flags |= TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
623         td->td_wmesg = wmesg;
624
625         /*
626          * Setup the timeout, if any
627          */
628         if (timo) {
629                 callout_init(&thandle);
630                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
631         }
632
633         /*
634          * Beddy bye bye.
635          */
636         if (lp) {
637                 /*
638                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
639                  */
640                 KKASSERT((lp->lwp_flag & LWP_ONRUNQ) == 0);
641                 /*
642                  * tstop() sets LSSTOP, so don't fiddle with that.
643                  */
644                 if (lp->lwp_stat != LSSTOP)
645                         lp->lwp_stat = LSSLEEP;
646                 lp->lwp_ru.ru_nvcsw++;
647                 lwkt_switch();
648
649                 /*
650                  * And when we are woken up, put us back in LSRUN.  If we
651                  * slept for over a second, recalculate our estcpu.
652                  */
653                 lp->lwp_stat = LSRUN;
654                 if (lp->lwp_slptime)
655                         p->p_usched->recalculate(lp);
656                 lp->lwp_slptime = 0;
657         } else {
658                 lwkt_switch();
659         }
660
661         /* 
662          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
663          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
664          */
665         KKASSERT(gd == td->td_gd);
666
667         /*
668          * Cleanup the timeout.
669          */
670         if (timo) {
671                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
672                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
673                         error = EWOULDBLOCK;
674                 } else {
675                         callout_stop(&thandle);
676                 }
677         }
678
679         /*
680          * Make sure we have been removed from the sleepq.  This should
681          * have been done for us already.
682          *
683          * However, it is possible for a scheduling IPI to be in flight
684          * from a previous tsleep/tsleep_interlock or due to a straight-out
685          * call to lwkt_schedule() (in the case of an interrupt thread).
686          * So don't complain if DESCHEDULED is still set.
687          */
688         _tsleep_remove(td);
689         td->td_wmesg = NULL;
690         if (td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED) {
691                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
692         }
693
694         /*
695          * Figure out the correct error return.  If interrupted by a
696          * signal we want to return EINTR or ERESTART.  
697          *
698          * If P_MAILBOX is set no automatic system call restart occurs
699          * and we return EINTR.  P_MAILBOX is meant to be used as an
700          * interlock, the user must poll it prior to any system call
701          * that it wishes to interlock a mailbox signal against since
702          * the flag is cleared on *any* system call that sleeps.
703          *
704          * p->p_token is held in the p && catch case.
705          */
706 resume:
707         if (p) {
708                 if (catch && error == 0) {
709                         if ((p->p_flag & P_MAILBOX) && sig == 0) {
710                                 error = EINTR;
711                         } else if (sig != 0 || (sig = CURSIG(lp))) {
712                                 if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
713                                         error = EINTR;
714                                 else
715                                         error = ERESTART;
716                         }
717                 }
718                 if (catch)
719                         lwkt_reltoken(&p->p_token);
720                 lp->lwp_flag &= ~(LWP_BREAKTSLEEP | LWP_SINTR);
721                 p->p_flag &= ~P_MAILBOX;
722         }
723         logtsleep1(tsleep_end);
724         crit_exit_quick(td);
725         return (error);
726 }
727
728 /*
729  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
730  * be passed to ssleep().  The function will atomically release the
731  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
732  * return.
733  *
734  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
735  * heavily.
736  */
737 int
738 ssleep(const volatile void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
739        const char *wmesg, int timo)
740 {
741         globaldata_t gd = mycpu;
742         int error;
743
744         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
745         spin_unlock_quick(gd, spin);
746         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
747         spin_lock_quick(gd, spin);
748
749         return (error);
750 }
751
752 int
753 lksleep(const volatile void *ident, struct lock *lock, int flags,
754         const char *wmesg, int timo)
755 {
756         globaldata_t gd = mycpu;
757         int error;
758
759         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
760         lockmgr(lock, LK_RELEASE);
761         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
762         lockmgr(lock, LK_EXCLUSIVE);
763
764         return (error);
765 }
766
767 /*
768  * Interlocked mutex sleep.  An exclusively held mutex must be passed
769  * to mtxsleep().  The function will atomically release the mutex
770  * and tsleep on the ident, then reacquire the mutex and return.
771  */
772 int
773 mtxsleep(const volatile void *ident, struct mtx *mtx, int flags,
774          const char *wmesg, int timo)
775 {
776         globaldata_t gd = mycpu;
777         int error;
778
779         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
780         mtx_unlock(mtx);
781         error = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
782         mtx_lock_ex_quick(mtx, wmesg);
783
784         return (error);
785 }
786
787 /*
788  * Interlocked serializer sleep.  An exclusively held serializer must
789  * be passed to zsleep().  The function will atomically release
790  * the serializer and tsleep on the ident, then reacquire the serializer
791  * and return.
792  */
793 int
794 zsleep(const volatile void *ident, struct lwkt_serialize *slz, int flags,
795        const char *wmesg, int timo)
796 {
797         globaldata_t gd = mycpu;
798         int ret;
799
800         ASSERT_SERIALIZED(slz);
801
802         _tsleep_interlock(gd, ident, flags);
803         lwkt_serialize_exit(slz);
804         ret = tsleep(ident, flags | PINTERLOCKED, wmesg, timo);
805         lwkt_serialize_enter(slz);
806
807         return ret;
808 }
809
810 /*
811  * Directly block on the LWKT thread by descheduling it.  This
812  * is much faster then tsleep(), but the only legal way to wake
813  * us up is to directly schedule the thread.
814  *
815  * Setting TDF_SINTR will cause new signals to directly schedule us.
816  *
817  * This routine must be called while in a critical section.
818  */
819 int
820 lwkt_sleep(const char *wmesg, int flags)
821 {
822         thread_t td = curthread;
823         int sig;
824
825         if ((flags & PCATCH) == 0 || td->td_lwp == NULL) {
826                 td->td_flags |= TDF_BLOCKED;
827                 td->td_wmesg = wmesg;
828                 lwkt_deschedule_self(td);
829                 lwkt_switch();
830                 td->td_wmesg = NULL;
831                 td->td_flags &= ~TDF_BLOCKED;
832                 return(0);
833         }
834         if ((sig = CURSIG(td->td_lwp)) != 0) {
835                 if (SIGISMEMBER(td->td_proc->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
836                         return(EINTR);
837                 else
838                         return(ERESTART);
839                         
840         }
841         td->td_flags |= TDF_BLOCKED | TDF_SINTR;
842         td->td_wmesg = wmesg;
843         lwkt_deschedule_self(td);
844         lwkt_switch();
845         td->td_flags &= ~(TDF_BLOCKED | TDF_SINTR);
846         td->td_wmesg = NULL;
847         return(0);
848 }
849
850 /*
851  * Implement the timeout for tsleep.
852  *
853  * We set LWP_BREAKTSLEEP to indicate that an event has occured, but
854  * we only call setrunnable if the process is not stopped.
855  *
856  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
857  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
858  */
859 static void
860 endtsleep(void *arg)
861 {
862         thread_t td = arg;
863         struct lwp *lp;
864
865         crit_enter();
866         lp = td->td_lwp;
867
868         if (lp)
869                 lwkt_gettoken(&lp->lwp_proc->p_token);
870
871         /*
872          * cpu interlock.  Thread flags are only manipulated on
873          * the cpu owning the thread.  proc flags are only manipulated
874          * by the holder of p->p_token.  We have both.
875          */
876         if (td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED) {
877                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
878
879                 if (lp) {
880                         lp->lwp_flag |= LWP_BREAKTSLEEP;
881                         if (lp->lwp_proc->p_stat != SSTOP)
882                                 setrunnable(lp);
883                 } else {
884                         _tsleep_wakeup(td);
885                 }
886         }
887         if (lp)
888                 lwkt_reltoken(&lp->lwp_proc->p_token);
889         crit_exit();
890 }
891
892 /*
893  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
894  * count may be zero or one only.
895  *
896  * The domain encodes the sleep/wakeup domain AND the first cpu to check
897  * (which is always the current cpu).  As we iterate across cpus
898  *
899  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
900  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
901  * at all.
902  *
903  * _wakeup() can be passed to an IPI so we can't use (const volatile
904  * void *ident).
905  */
906 static void
907 _wakeup(void *ident, int domain)
908 {
909         struct tslpque *qp;
910         struct thread *td;
911         struct thread *ntd;
912         globaldata_t gd;
913 #ifdef SMP
914         cpumask_t mask;
915 #endif
916         int id;
917
918         crit_enter();
919         logtsleep2(wakeup_beg, ident);
920         gd = mycpu;
921         id = LOOKUP(ident);
922         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
923 restart:
924         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
925                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_sleepq);
926                 if (td->td_wchan == ident && 
927                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
928                 ) {
929                         KKASSERT(td->td_gd == gd);
930                         _tsleep_remove(td);
931                         if (td->td_flags & TDF_TSLEEP_DESCHEDULED) {
932                                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEP_DESCHEDULED;
933                                 lwkt_schedule(td);
934                                 if (domain & PWAKEUP_ONE)
935                                         goto done;
936                         }
937                         goto restart;
938                 }
939         }
940
941 #ifdef SMP
942         /*
943          * We finished checking the current cpu but there still may be
944          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
945          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
946          * to continue checking cpus.
947          *
948          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
949          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send 
950          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
951          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
952          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
953          * needed to be woken up.
954          *
955          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
956          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
957          * thread pointers.
958          */
959         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0 &&
960             (mask = slpque_cpumasks[id] & gd->gd_other_cpus) != 0) {
961                 lwkt_send_ipiq2_mask(mask, _wakeup, ident,
962                                      domain | PWAKEUP_MYCPU);
963         }
964 #endif
965 done:
966         logtsleep1(wakeup_end);
967         crit_exit();
968 }
969
970 /*
971  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
972  */
973 void
974 wakeup(const volatile void *ident)
975 {
976     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid));
977 }
978
979 /*
980  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
981  */
982 void
983 wakeup_one(const volatile void *ident)
984 {
985     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
986     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
987 }
988
989 /*
990  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
991  * only.
992  */
993 void
994 wakeup_mycpu(const volatile void *ident)
995 {
996     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU);
997 }
998
999 /*
1000  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
1001  * only.
1002  */
1003 void
1004 wakeup_mycpu_one(const volatile void *ident)
1005 {
1006     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
1007     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU|PWAKEUP_ONE);
1008 }
1009
1010 /*
1011  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
1012  * only.
1013  */
1014 void
1015 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, const volatile void *ident)
1016 {
1017 #ifdef SMP
1018     if (gd == mycpu) {
1019         _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU);
1020     } else {
1021         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, __DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU);
1022     }
1023 #else
1024     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU);
1025 #endif
1026 }
1027
1028 /*
1029  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
1030  * only.
1031  */
1032 void
1033 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, const volatile void *ident)
1034 {
1035 #ifdef SMP
1036     if (gd == mycpu) {
1037         _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
1038     } else {
1039         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, __DEALL(ident),
1040                         PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
1041     }
1042 #else
1043     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
1044 #endif
1045 }
1046
1047 /*
1048  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
1049  * the specified domain, on all cpus.
1050  */
1051 void
1052 wakeup_domain(const volatile void *ident, int domain)
1053 {
1054     _wakeup(__DEALL(ident), PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
1055 }
1056
1057 /*
1058  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
1059  * the specified  domain, on any cpu.
1060  */
1061 void
1062 wakeup_domain_one(const volatile void *ident, int domain)
1063 {
1064     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
1065     _wakeup(__DEALL(ident),
1066             PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
1067 }
1068
1069 /*
1070  * setrunnable()
1071  *
1072  * Make a process runnable.  lp->lwp_proc->p_token must be held on call.
1073  * This only has an effect if we are in SSLEEP.  We only break out of the
1074  * tsleep if LWP_BREAKTSLEEP is set, otherwise we just fix-up the state.
1075  *
1076  * NOTE: With p_token held we can only safely manipulate the process
1077  * structure and the lp's lwp_stat.
1078  */
1079 void
1080 setrunnable(struct lwp *lp)
1081 {
1082         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&lp->lwp_proc->p_token);
1083         crit_enter();
1084         if (lp->lwp_stat == LSSTOP)
1085                 lp->lwp_stat = LSSLEEP;
1086         if (lp->lwp_stat == LSSLEEP && (lp->lwp_flag & LWP_BREAKTSLEEP))
1087                 _tsleep_wakeup(lp->lwp_thread);
1088         crit_exit();
1089 }
1090
1091 /*
1092  * The process is stopped due to some condition, usually because p_stat is
1093  * set to SSTOP, but also possibly due to being traced.  
1094  *
1095  * NOTE!  If the caller sets SSTOP, the caller must also clear P_WAITED
1096  * because the parent may check the child's status before the child actually
1097  * gets to this routine.
1098  *
1099  * This routine is called with the current lwp only, typically just
1100  * before returning to userland.
1101  *
1102  * Setting LWP_BREAKTSLEEP before entering the tsleep will cause a passive
1103  * SIGCONT to break out of the tsleep.
1104  */
1105 void
1106 tstop(void)
1107 {
1108         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
1109         struct proc *p = lp->lwp_proc;
1110
1111         crit_enter();
1112         /*
1113          * If LWP_WSTOP is set, we were sleeping
1114          * while our process was stopped.  At this point
1115          * we were already counted as stopped.
1116          */
1117         if ((lp->lwp_flag & LWP_WSTOP) == 0) {
1118                 /*
1119                  * If we're the last thread to stop, signal
1120                  * our parent.
1121                  */
1122                 p->p_nstopped++;
1123                 lp->lwp_flag |= LWP_WSTOP;
1124                 wakeup(&p->p_nstopped);
1125                 if (p->p_nstopped == p->p_nthreads) {
1126                         p->p_flag &= ~P_WAITED;
1127                         wakeup(p->p_pptr);
1128                         if ((p->p_pptr->p_sigacts->ps_flag & PS_NOCLDSTOP) == 0)
1129                                 ksignal(p->p_pptr, SIGCHLD);
1130                 }
1131         }
1132         while (p->p_stat == SSTOP) {
1133                 lp->lwp_flag |= LWP_BREAKTSLEEP;
1134                 lp->lwp_stat = LSSTOP;
1135                 tsleep(p, 0, "stop", 0);
1136         }
1137         p->p_nstopped--;
1138         lp->lwp_flag &= ~LWP_WSTOP;
1139         crit_exit();
1140 }
1141
1142 /*
1143  * Compute a tenex style load average of a quantity on
1144  * 1, 5 and 15 minute intervals.
1145  */
1146 static int loadav_count_runnable(struct lwp *p, void *data);
1147
1148 static void
1149 loadav(void *arg)
1150 {
1151         struct loadavg *avg;
1152         int i, nrun;
1153
1154         nrun = 0;
1155         alllwp_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
1156         avg = &averunnable;
1157         for (i = 0; i < 3; i++) {
1158                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
1159                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
1160         }
1161
1162         /*
1163          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
1164          * random variation to avoid synchronisation with processes that
1165          * run at regular intervals.
1166          */
1167         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(krandom() % (hz * 2 + 1)),
1168                       loadav, NULL);
1169 }
1170
1171 static int
1172 loadav_count_runnable(struct lwp *lp, void *data)
1173 {
1174         int *nrunp = data;
1175         thread_t td;
1176
1177         switch (lp->lwp_stat) {
1178         case LSRUN:
1179                 if ((td = lp->lwp_thread) == NULL)
1180                         break;
1181                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
1182                         break;
1183                 ++*nrunp;
1184                 break;
1185         default:
1186                 break;
1187         }
1188         return(0);
1189 }
1190
1191 /* ARGSUSED */
1192 static void
1193 sched_setup(void *dummy)
1194 {
1195         callout_init(&loadav_callout);
1196         callout_init(&schedcpu_callout);
1197
1198         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
1199         schedcpu(NULL);
1200         loadav(NULL);
1201 }
1202