Remove newline from panic(9) message, it is redundant.
[dragonfly.git] / sys / kern / lwkt_thread.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003 Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
24  * SUCH DAMAGE.
25  *
26  * $DragonFly: src/sys/kern/lwkt_thread.c,v 1.60 2004/05/10 10:51:31 hmp Exp $
27  */
28
29 /*
30  * Each cpu in a system has its own self-contained light weight kernel
31  * thread scheduler, which means that generally speaking we only need
32  * to use a critical section to avoid problems.  Foreign thread 
33  * scheduling is queued via (async) IPIs.
34  */
35
36 #ifdef _KERNEL
37
38 #include <sys/param.h>
39 #include <sys/systm.h>
40 #include <sys/kernel.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/rtprio.h>
43 #include <sys/queue.h>
44 #include <sys/thread2.h>
45 #include <sys/sysctl.h>
46 #include <sys/kthread.h>
47 #include <machine/cpu.h>
48 #include <sys/lock.h>
49 #include <sys/caps.h>
50
51 #include <vm/vm.h>
52 #include <vm/vm_param.h>
53 #include <vm/vm_kern.h>
54 #include <vm/vm_object.h>
55 #include <vm/vm_page.h>
56 #include <vm/vm_map.h>
57 #include <vm/vm_pager.h>
58 #include <vm/vm_extern.h>
59 #include <vm/vm_zone.h>
60
61 #include <machine/stdarg.h>
62 #include <machine/ipl.h>
63 #include <machine/smp.h>
64
65 #define THREAD_STACK    (UPAGES * PAGE_SIZE)
66
67 #else
68
69 #include <sys/stdint.h>
70 #include <libcaps/thread.h>
71 #include <sys/thread.h>
72 #include <sys/msgport.h>
73 #include <sys/errno.h>
74 #include <libcaps/globaldata.h>
75 #include <sys/thread2.h>
76 #include <sys/msgport2.h>
77 #include <stdio.h>
78 #include <stdlib.h>
79 #include <string.h>
80 #include <machine/cpufunc.h>
81 #include <machine/lock.h>
82
83 #endif
84
85 static int untimely_switch = 0;
86 #ifdef  INVARIANTS
87 static int panic_on_cscount = 0;
88 #endif
89 static __int64_t switch_count = 0;
90 static __int64_t preempt_hit = 0;
91 static __int64_t preempt_miss = 0;
92 static __int64_t preempt_weird = 0;
93
94 #ifdef _KERNEL
95
96 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, untimely_switch, CTLFLAG_RW, &untimely_switch, 0, "");
97 #ifdef  INVARIANTS
98 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, panic_on_cscount, CTLFLAG_RW, &panic_on_cscount, 0, "");
99 #endif
100 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, switch_count, CTLFLAG_RW, &switch_count, 0, "");
101 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_hit, CTLFLAG_RW, &preempt_hit, 0, "");
102 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_miss, CTLFLAG_RW, &preempt_miss, 0, "");
103 SYSCTL_QUAD(_lwkt, OID_AUTO, preempt_weird, CTLFLAG_RW, &preempt_weird, 0, "");
104
105 #endif
106
107 /*
108  * These helper procedures handle the runq, they can only be called from
109  * within a critical section.
110  *
111  * WARNING!  Prior to SMP being brought up it is possible to enqueue and
112  * dequeue threads belonging to other cpus, so be sure to use td->td_gd
113  * instead of 'mycpu' when referencing the globaldata structure.   Once
114  * SMP live enqueuing and dequeueing only occurs on the current cpu.
115  */
116 static __inline
117 void
118 _lwkt_dequeue(thread_t td)
119 {
120     if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
121         int nq = td->td_pri & TDPRI_MASK;
122         struct globaldata *gd = td->td_gd;
123
124         td->td_flags &= ~TDF_RUNQ;
125         TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq[nq], td, td_threadq);
126         /* runqmask is passively cleaned up by the switcher */
127     }
128 }
129
130 static __inline
131 void
132 _lwkt_enqueue(thread_t td)
133 {
134     if ((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0) {
135         int nq = td->td_pri & TDPRI_MASK;
136         struct globaldata *gd = td->td_gd;
137
138         td->td_flags |= TDF_RUNQ;
139         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq[nq], td, td_threadq);
140         gd->gd_runqmask |= 1 << nq;
141     }
142 }
143
144 /*
145  * Schedule a thread to run.  As the current thread we can always safely
146  * schedule ourselves, and a shortcut procedure is provided for that
147  * function.
148  *
149  * (non-blocking, self contained on a per cpu basis)
150  */
151 void
152 lwkt_schedule_self(thread_t td)
153 {
154     crit_enter_quick(td);
155     KASSERT(td->td_wait == NULL, ("lwkt_schedule_self(): td_wait not NULL!"));
156     KASSERT(td != &td->td_gd->gd_idlethread, ("lwkt_schedule_self(): scheduling gd_idlethread is illegal!"));
157     _lwkt_enqueue(td);
158 #ifdef _KERNEL
159     if (td->td_proc && td->td_proc->p_stat == SSLEEP)
160         panic("SCHED SELF PANIC");
161 #endif
162     crit_exit_quick(td);
163 }
164
165 /*
166  * Deschedule a thread.
167  *
168  * (non-blocking, self contained on a per cpu basis)
169  */
170 void
171 lwkt_deschedule_self(thread_t td)
172 {
173     crit_enter_quick(td);
174     KASSERT(td->td_wait == NULL, ("lwkt_schedule_self(): td_wait not NULL!"));
175     _lwkt_dequeue(td);
176     crit_exit_quick(td);
177 }
178
179 #ifdef _KERNEL
180
181 /*
182  * LWKTs operate on a per-cpu basis
183  *
184  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
185  */
186 void
187 lwkt_gdinit(struct globaldata *gd)
188 {
189     int i;
190
191     for (i = 0; i < sizeof(gd->gd_tdrunq)/sizeof(gd->gd_tdrunq[0]); ++i)
192         TAILQ_INIT(&gd->gd_tdrunq[i]);
193     gd->gd_runqmask = 0;
194     TAILQ_INIT(&gd->gd_tdallq);
195 }
196
197 #endif /* _KERNEL */
198
199 /*
200  * Initialize a thread wait structure prior to first use.
201  *
202  * NOTE!  called from low level boot code, we cannot do anything fancy!
203  */
204 void
205 lwkt_wait_init(lwkt_wait_t w)
206 {
207     lwkt_token_init(&w->wa_token);
208     TAILQ_INIT(&w->wa_waitq);
209     w->wa_gen = 0;
210     w->wa_count = 0;
211 }
212
213 /*
214  * Create a new thread.  The thread must be associated with a process context
215  * or LWKT start address before it can be scheduled.  If the target cpu is
216  * -1 the thread will be created on the current cpu.
217  *
218  * If you intend to create a thread without a process context this function
219  * does everything except load the startup and switcher function.
220  */
221 thread_t
222 lwkt_alloc_thread(struct thread *td, int cpu)
223 {
224     void *stack;
225     int flags = 0;
226     globaldata_t gd = mycpu;
227
228     if (td == NULL) {
229         crit_enter_gd(gd);
230         if (gd->gd_tdfreecount > 0) {
231             --gd->gd_tdfreecount;
232             td = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdfreeq);
233             KASSERT(td != NULL && (td->td_flags & TDF_RUNNING) == 0,
234                 ("lwkt_alloc_thread: unexpected NULL or corrupted td"));
235             TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdfreeq, td, td_threadq);
236             crit_exit_gd(gd);
237             stack = td->td_kstack;
238             flags = td->td_flags & (TDF_ALLOCATED_STACK|TDF_ALLOCATED_THREAD);
239         } else {
240             crit_exit_gd(gd);
241 #ifdef _KERNEL
242             td = zalloc(thread_zone);
243 #else
244             td = malloc(sizeof(struct thread));
245 #endif
246             td->td_kstack = NULL;
247             flags |= TDF_ALLOCATED_THREAD;
248         }
249     }
250     if ((stack = td->td_kstack) == NULL) {
251 #ifdef _KERNEL
252         stack = (void *)kmem_alloc(kernel_map, THREAD_STACK);
253 #else
254         stack = libcaps_alloc_stack(THREAD_STACK);
255 #endif
256         flags |= TDF_ALLOCATED_STACK;
257     }
258     if (cpu < 0)
259         lwkt_init_thread(td, stack, flags, mycpu);
260     else
261         lwkt_init_thread(td, stack, flags, globaldata_find(cpu));
262     return(td);
263 }
264
265 #ifdef _KERNEL
266
267 /*
268  * Initialize a preexisting thread structure.  This function is used by
269  * lwkt_alloc_thread() and also used to initialize the per-cpu idlethread.
270  *
271  * All threads start out in a critical section at a priority of
272  * TDPRI_KERN_DAEMON.  Higher level code will modify the priority as
273  * appropriate.  This function may send an IPI message when the 
274  * requested cpu is not the current cpu and consequently gd_tdallq may
275  * not be initialized synchronously from the point of view of the originating
276  * cpu.
277  *
278  * NOTE! we have to be careful in regards to creating threads for other cpus
279  * if SMP has not yet been activated.
280  */
281 #ifdef SMP
282
283 static void
284 lwkt_init_thread_remote(void *arg)
285 {
286     thread_t td = arg;
287
288     TAILQ_INSERT_TAIL(&td->td_gd->gd_tdallq, td, td_allq);
289 }
290
291 #endif
292
293 void
294 lwkt_init_thread(thread_t td, void *stack, int flags, struct globaldata *gd)
295 {
296     globaldata_t mygd = mycpu;
297
298     bzero(td, sizeof(struct thread));
299     td->td_kstack = stack;
300     td->td_flags |= flags;
301     td->td_gd = gd;
302     td->td_pri = TDPRI_KERN_DAEMON + TDPRI_CRIT;
303     lwkt_initport(&td->td_msgport, td);
304     pmap_init_thread(td);
305 #ifdef SMP
306     if (gd == mygd) {
307         crit_enter_gd(mygd);
308         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
309         crit_exit_gd(mygd);
310     } else {
311         lwkt_send_ipiq(gd, lwkt_init_thread_remote, td);
312     }
313 #else
314     crit_enter_gd(mygd);
315     TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
316     crit_exit_gd(mygd);
317 #endif
318 }
319
320 #endif /* _KERNEL */
321
322 void
323 lwkt_set_comm(thread_t td, const char *ctl, ...)
324 {
325     __va_list va;
326
327     __va_start(va, ctl);
328     vsnprintf(td->td_comm, sizeof(td->td_comm), ctl, va);
329     __va_end(va);
330 }
331
332 void
333 lwkt_hold(thread_t td)
334 {
335     ++td->td_refs;
336 }
337
338 void
339 lwkt_rele(thread_t td)
340 {
341     KKASSERT(td->td_refs > 0);
342     --td->td_refs;
343 }
344
345 #ifdef _KERNEL
346
347 void
348 lwkt_wait_free(thread_t td)
349 {
350     while (td->td_refs)
351         tsleep(td, 0, "tdreap", hz);
352 }
353
354 #endif
355
356 void
357 lwkt_free_thread(thread_t td)
358 {
359     struct globaldata *gd = mycpu;
360
361     KASSERT((td->td_flags & TDF_RUNNING) == 0,
362         ("lwkt_free_thread: did not exit! %p", td));
363
364     crit_enter_gd(gd);
365     TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);
366     if (gd->gd_tdfreecount < CACHE_NTHREADS &&
367         (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD)
368     ) {
369         ++gd->gd_tdfreecount;
370         TAILQ_INSERT_HEAD(&gd->gd_tdfreeq, td, td_threadq);
371         crit_exit_gd(gd);
372     } else {
373         crit_exit_gd(gd);
374         if (td->td_kstack && (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_STACK)) {
375 #ifdef _KERNEL
376             kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)td->td_kstack, THREAD_STACK);
377 #else
378             libcaps_free_stack(td->td_kstack, THREAD_STACK);
379 #endif
380             /* gd invalid */
381             td->td_kstack = NULL;
382         }
383         if (td->td_flags & TDF_ALLOCATED_THREAD) {
384 #ifdef _KERNEL
385             zfree(thread_zone, td);
386 #else
387             free(td);
388 #endif
389         }
390     }
391 }
392
393
394 /*
395  * Switch to the next runnable lwkt.  If no LWKTs are runnable then 
396  * switch to the idlethread.  Switching must occur within a critical
397  * section to avoid races with the scheduling queue.
398  *
399  * We always have full control over our cpu's run queue.  Other cpus
400  * that wish to manipulate our queue must use the cpu_*msg() calls to
401  * talk to our cpu, so a critical section is all that is needed and
402  * the result is very, very fast thread switching.
403  *
404  * The LWKT scheduler uses a fixed priority model and round-robins at
405  * each priority level.  User process scheduling is a totally
406  * different beast and LWKT priorities should not be confused with
407  * user process priorities.
408  *
409  * The MP lock may be out of sync with the thread's td_mpcount.  lwkt_switch()
410  * cleans it up.  Note that the td_switch() function cannot do anything that
411  * requires the MP lock since the MP lock will have already been setup for
412  * the target thread (not the current thread).  It's nice to have a scheduler
413  * that does not need the MP lock to work because it allows us to do some
414  * really cool high-performance MP lock optimizations.
415  */
416
417 void
418 lwkt_switch(void)
419 {
420     globaldata_t gd = mycpu;
421     thread_t td = gd->gd_curthread;
422     thread_t ntd;
423 #ifdef SMP
424     int mpheld;
425 #endif
426
427     /*
428      * Switching from within a 'fast' (non thread switched) interrupt is
429      * illegal.
430      */
431     if (gd->gd_intr_nesting_level && panicstr == NULL) {
432         panic("lwkt_switch: cannot switch from within a fast interrupt, yet");
433     }
434
435     /*
436      * Passive release (used to transition from user to kernel mode
437      * when we block or switch rather then when we enter the kernel).
438      * This function is NOT called if we are switching into a preemption
439      * or returning from a preemption.  Typically this causes us to lose
440      * our current process designation (if we have one) and become a true
441      * LWKT thread, and may also hand the current process designation to
442      * another process and schedule thread.
443      */
444     if (td->td_release)
445             td->td_release(td);
446
447     crit_enter_gd(gd);
448     ++switch_count;
449
450 #ifdef SMP
451     /*
452      * td_mpcount cannot be used to determine if we currently hold the
453      * MP lock because get_mplock() will increment it prior to attempting
454      * to get the lock, and switch out if it can't.  Our ownership of 
455      * the actual lock will remain stable while we are in a critical section
456      * (but, of course, another cpu may own or release the lock so the
457      * actual value of mp_lock is not stable).
458      */
459     mpheld = MP_LOCK_HELD();
460 #ifdef  INVARIANTS
461     if (td->td_cscount) {
462         printf("Diagnostic: attempt to switch while mastering cpusync: %p\n",
463                 td);
464         if (panic_on_cscount)
465             panic("switching while mastering cpusync");
466     }
467 #endif
468 #endif
469     if ((ntd = td->td_preempted) != NULL) {
470         /*
471          * We had preempted another thread on this cpu, resume the preempted
472          * thread.  This occurs transparently, whether the preempted thread
473          * was scheduled or not (it may have been preempted after descheduling
474          * itself). 
475          *
476          * We have to setup the MP lock for the original thread after backing
477          * out the adjustment that was made to curthread when the original
478          * was preempted.
479          */
480         KKASSERT(ntd->td_flags & TDF_PREEMPT_LOCK);
481 #ifdef SMP
482         if (ntd->td_mpcount && mpheld == 0) {
483             panic("MPLOCK NOT HELD ON RETURN: %p %p %d %d",
484                td, ntd, td->td_mpcount, ntd->td_mpcount);
485         }
486         if (ntd->td_mpcount) {
487             td->td_mpcount -= ntd->td_mpcount;
488             KKASSERT(td->td_mpcount >= 0);
489         }
490 #endif
491         ntd->td_flags |= TDF_PREEMPT_DONE;
492         /* YYY release mp lock on switchback if original doesn't need it */
493     } else {
494         /*
495          * Priority queue / round-robin at each priority.  Note that user
496          * processes run at a fixed, low priority and the user process
497          * scheduler deals with interactions between user processes
498          * by scheduling and descheduling them from the LWKT queue as
499          * necessary.
500          *
501          * We have to adjust the MP lock for the target thread.  If we 
502          * need the MP lock and cannot obtain it we try to locate a
503          * thread that does not need the MP lock.  If we cannot, we spin
504          * instead of HLT.
505          *
506          * A similar issue exists for the tokens held by the target thread.
507          * If we cannot obtain ownership of the tokens we cannot immediately
508          * schedule the thread.
509          */
510
511         /*
512          * We are switching threads.  If there are any pending requests for
513          * tokens we can satisfy all of them here.
514          */
515 #ifdef SMP
516         if (gd->gd_tokreqbase)
517                 lwkt_drain_token_requests();
518 #endif
519
520 again:
521         if (gd->gd_runqmask) {
522             int nq = bsrl(gd->gd_runqmask);
523             if ((ntd = TAILQ_FIRST(&gd->gd_tdrunq[nq])) == NULL) {
524                 gd->gd_runqmask &= ~(1 << nq);
525                 goto again;
526             }
527 #ifdef SMP
528             /*
529              * If the target needs the MP lock and we couldn't get it,
530              * or if the target is holding tokens and we could not 
531              * gain ownership of the tokens, continue looking for a
532              * thread to schedule and spin instead of HLT if we can't.
533              */
534             if ((ntd->td_mpcount && mpheld == 0 && !cpu_try_mplock()) ||
535                 (ntd->td_toks && lwkt_chktokens(ntd) == 0)
536             ) {
537                 u_int32_t rqmask = gd->gd_runqmask;
538                 while (rqmask) {
539                     TAILQ_FOREACH(ntd, &gd->gd_tdrunq[nq], td_threadq) {
540                         if (ntd->td_mpcount && !mpheld && !cpu_try_mplock())
541                             continue;
542                         mpheld = MP_LOCK_HELD();
543                         if (ntd->td_toks && !lwkt_chktokens(ntd))
544                             continue;
545                         break;
546                     }
547                     if (ntd)
548                         break;
549                     rqmask &= ~(1 << nq);
550                     nq = bsrl(rqmask);
551                 }
552                 if (ntd == NULL) {
553                     ntd = &gd->gd_idlethread;
554                     ntd->td_flags |= TDF_IDLE_NOHLT;
555                 } else {
556                     TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq[nq], ntd, td_threadq);
557                     TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq[nq], ntd, td_threadq);
558                 }
559             } else {
560                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq[nq], ntd, td_threadq);
561                 TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq[nq], ntd, td_threadq);
562             }
563 #else
564             TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdrunq[nq], ntd, td_threadq);
565             TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tdrunq[nq], ntd, td_threadq);
566 #endif
567         } else {
568             /*
569              * We have nothing to run but only let the idle loop halt
570              * the cpu if there are no pending interrupts.
571              */
572             ntd = &gd->gd_idlethread;
573             if (gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_MASK)
574                 ntd->td_flags |= TDF_IDLE_NOHLT;
575         }
576     }
577     KASSERT(ntd->td_pri >= TDPRI_CRIT,
578         ("priority problem in lwkt_switch %d %d", td->td_pri, ntd->td_pri));
579
580     /*
581      * Do the actual switch.  If the new target does not need the MP lock
582      * and we are holding it, release the MP lock.  If the new target requires
583      * the MP lock we have already acquired it for the target.
584      */
585 #ifdef SMP
586     if (ntd->td_mpcount == 0 ) {
587         if (MP_LOCK_HELD())
588             cpu_rel_mplock();
589     } else {
590         ASSERT_MP_LOCK_HELD();
591     }
592 #endif
593     if (td != ntd)
594         td->td_switch(ntd);
595     /* NOTE: current cpu may have changed after switch */
596     crit_exit_quick(td);
597 }
598
599 /*
600  * Request that the target thread preempt the current thread.  Preemption
601  * only works under a specific set of conditions:
602  *
603  *      - We are not preempting ourselves
604  *      - The target thread is owned by the current cpu
605  *      - We are not currently being preempted
606  *      - The target is not currently being preempted
607  *      - We are able to satisfy the target's MP lock requirements (if any).
608  *
609  * THE CALLER OF LWKT_PREEMPT() MUST BE IN A CRITICAL SECTION.  Typically
610  * this is called via lwkt_schedule() through the td_preemptable callback.
611  * critpri is the managed critical priority that we should ignore in order
612  * to determine whether preemption is possible (aka usually just the crit
613  * priority of lwkt_schedule() itself).
614  *
615  * XXX at the moment we run the target thread in a critical section during
616  * the preemption in order to prevent the target from taking interrupts
617  * that *WE* can't.  Preemption is strictly limited to interrupt threads
618  * and interrupt-like threads, outside of a critical section, and the
619  * preempted source thread will be resumed the instant the target blocks
620  * whether or not the source is scheduled (i.e. preemption is supposed to
621  * be as transparent as possible).
622  *
623  * The target thread inherits our MP count (added to its own) for the
624  * duration of the preemption in order to preserve the atomicy of the
625  * MP lock during the preemption.  Therefore, any preempting targets must be
626  * careful in regards to MP assertions.  Note that the MP count may be
627  * out of sync with the physical mp_lock, but we do not have to preserve
628  * the original ownership of the lock if it was out of synch (that is, we
629  * can leave it synchronized on return).
630  */
631 void
632 lwkt_preempt(thread_t ntd, int critpri)
633 {
634     struct globaldata *gd = mycpu;
635     thread_t td;
636 #ifdef SMP
637     int mpheld;
638     int savecnt;
639 #endif
640
641     /*
642      * The caller has put us in a critical section.  We can only preempt
643      * if the caller of the caller was not in a critical section (basically
644      * a local interrupt), as determined by the 'critpri' parameter. 
645      *
646      * YYY The target thread must be in a critical section (else it must
647      * inherit our critical section?  I dunno yet).
648      *
649      * Any tokens held by the target may not be held by thread(s) being
650      * preempted.  We take the easy way out and do not preempt if
651      * the target is holding tokens.
652      *
653      * Set need_lwkt_resched() unconditionally for now YYY.
654      */
655     KASSERT(ntd->td_pri >= TDPRI_CRIT, ("BADCRIT0 %d", ntd->td_pri));
656
657     td = gd->gd_curthread;
658     need_lwkt_resched();
659     if ((ntd->td_pri & TDPRI_MASK) <= (td->td_pri & TDPRI_MASK)) {
660         ++preempt_miss;
661         return;
662     }
663     if ((td->td_pri & ~TDPRI_MASK) > critpri) {
664         ++preempt_miss;
665         return;
666     }
667 #ifdef SMP
668     if (ntd->td_gd != gd) {
669         ++preempt_miss;
670         return;
671     }
672 #endif
673     /*
674      * Take the easy way out and do not preempt if the target is holding
675      * one or more tokens.  We could test whether the thread(s) being
676      * preempted interlock against the target thread's tokens and whether
677      * we can get all the target thread's tokens, but this situation 
678      * should not occur very often so its easier to simply not preempt.
679      */
680     if (ntd->td_toks != NULL) {
681         ++preempt_miss;
682         return;
683     }
684     if (td == ntd || ((td->td_flags | ntd->td_flags) & TDF_PREEMPT_LOCK)) {
685         ++preempt_weird;
686         return;
687     }
688     if (ntd->td_preempted) {
689         ++preempt_hit;
690         return;
691     }
692 #ifdef SMP
693     /*
694      * note: an interrupt might have occured just as we were transitioning
695      * to or from the MP lock.  In this case td_mpcount will be pre-disposed
696      * (non-zero) but not actually synchronized with the actual state of the
697      * lock.  We can use it to imply an MP lock requirement for the
698      * preemption but we cannot use it to test whether we hold the MP lock
699      * or not.
700      */
701     savecnt = td->td_mpcount;
702     mpheld = MP_LOCK_HELD();
703     ntd->td_mpcount += td->td_mpcount;
704     if (mpheld == 0 && ntd->td_mpcount && !cpu_try_mplock()) {
705         ntd->td_mpcount -= td->td_mpcount;
706         ++preempt_miss;
707         return;
708     }
709 #endif
710
711     ++preempt_hit;
712     ntd->td_preempted = td;
713     td->td_flags |= TDF_PREEMPT_LOCK;
714     td->td_switch(ntd);
715     KKASSERT(ntd->td_preempted && (td->td_flags & TDF_PREEMPT_DONE));
716 #ifdef SMP
717     KKASSERT(savecnt == td->td_mpcount);
718     mpheld = MP_LOCK_HELD();
719     if (mpheld && td->td_mpcount == 0)
720         cpu_rel_mplock();
721     else if (mpheld == 0 && td->td_mpcount)
722         panic("lwkt_preempt(): MP lock was not held through");
723 #endif
724     ntd->td_preempted = NULL;
725     td->td_flags &= ~(TDF_PREEMPT_LOCK|TDF_PREEMPT_DONE);
726 }
727
728 /*
729  * Yield our thread while higher priority threads are pending.  This is
730  * typically called when we leave a critical section but it can be safely
731  * called while we are in a critical section.
732  *
733  * This function will not generally yield to equal priority threads but it
734  * can occur as a side effect.  Note that lwkt_switch() is called from
735  * inside the critical section to prevent its own crit_exit() from reentering
736  * lwkt_yield_quick().
737  *
738  * gd_reqflags indicates that *something* changed, e.g. an interrupt or softint
739  * came along but was blocked and made pending.
740  *
741  * (self contained on a per cpu basis)
742  */
743 void
744 lwkt_yield_quick(void)
745 {
746     globaldata_t gd = mycpu;
747     thread_t td = gd->gd_curthread;
748
749     /*
750      * gd_reqflags is cleared in splz if the cpl is 0.  If we were to clear
751      * it with a non-zero cpl then we might not wind up calling splz after
752      * a task switch when the critical section is exited even though the
753      * new task could accept the interrupt.
754      *
755      * XXX from crit_exit() only called after last crit section is released.
756      * If called directly will run splz() even if in a critical section.
757      *
758      * td_nest_count prevent deep nesting via splz() or doreti().  Note that
759      * except for this special case, we MUST call splz() here to handle any
760      * pending ints, particularly after we switch, or we might accidently
761      * halt the cpu with interrupts pending.
762      */
763     if (gd->gd_reqflags && td->td_nest_count < 2)
764         splz();
765
766     /*
767      * YYY enabling will cause wakeup() to task-switch, which really
768      * confused the old 4.x code.  This is a good way to simulate
769      * preemption and MP without actually doing preemption or MP, because a
770      * lot of code assumes that wakeup() does not block.
771      */
772     if (untimely_switch && td->td_nest_count == 0 &&
773         gd->gd_intr_nesting_level == 0
774     ) {
775         crit_enter_quick(td);
776         /*
777          * YYY temporary hacks until we disassociate the userland scheduler
778          * from the LWKT scheduler.
779          */
780         if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
781             lwkt_switch();              /* will not reenter yield function */
782         } else {
783             lwkt_schedule_self(td);     /* make sure we are scheduled */
784             lwkt_switch();              /* will not reenter yield function */
785             lwkt_deschedule_self(td);   /* make sure we are descheduled */
786         }
787         crit_exit_noyield(td);
788     }
789 }
790
791 /*
792  * This implements a normal yield which, unlike _quick, will yield to equal
793  * priority threads as well.  Note that gd_reqflags tests will be handled by
794  * the crit_exit() call in lwkt_switch().
795  *
796  * (self contained on a per cpu basis)
797  */
798 void
799 lwkt_yield(void)
800 {
801     lwkt_schedule_self(curthread);
802     lwkt_switch();
803 }
804
805 /*
806  * Generic schedule.  Possibly schedule threads belonging to other cpus and
807  * deal with threads that might be blocked on a wait queue.
808  *
809  * We have a little helper inline function which does additional work after
810  * the thread has been enqueued, including dealing with preemption and
811  * setting need_lwkt_resched() (which prevents the kernel from returning
812  * to userland until it has processed higher priority threads).
813  */
814 static __inline
815 void
816 _lwkt_schedule_post(thread_t ntd, int cpri)
817 {
818     if (ntd->td_preemptable) {
819         ntd->td_preemptable(ntd, cpri); /* YYY +token */
820     } else {
821         if ((ntd->td_flags & TDF_NORESCHED) == 0) {
822             if ((ntd->td_pri & TDPRI_MASK) >= TDPRI_KERN_USER)
823                 need_lwkt_resched();
824         }
825     }
826 }
827
828 void
829 lwkt_schedule(thread_t td)
830 {
831     globaldata_t mygd = mycpu;
832
833 #ifdef  INVARIANTS
834     KASSERT(td != &td->td_gd->gd_idlethread, ("lwkt_schedule(): scheduling gd_idlethread is illegal!"));
835     if ((td->td_flags & TDF_PREEMPT_LOCK) == 0 && td->td_proc 
836         && td->td_proc->p_stat == SSLEEP
837     ) {
838         printf("PANIC schedule curtd = %p (%d %d) target %p (%d %d)\n",
839             curthread,
840             curthread->td_proc ? curthread->td_proc->p_pid : -1,
841             curthread->td_proc ? curthread->td_proc->p_stat : -1,
842             td,
843             td->td_proc ? curthread->td_proc->p_pid : -1,
844             td->td_proc ? curthread->td_proc->p_stat : -1
845         );
846         panic("SCHED PANIC");
847     }
848 #endif
849     crit_enter_gd(mygd);
850     if (td == mygd->gd_curthread) {
851         _lwkt_enqueue(td);
852     } else {
853         lwkt_wait_t w;
854
855         /*
856          * If the thread is on a wait list we have to send our scheduling
857          * request to the owner of the wait structure.  Otherwise we send
858          * the scheduling request to the cpu owning the thread.  Races
859          * are ok, the target will forward the message as necessary (the
860          * message may chase the thread around before it finally gets
861          * acted upon).
862          *
863          * (remember, wait structures use stable storage)
864          *
865          * NOTE: tokens no longer enter a critical section, so we only need
866          * to account for the crit_enter() above when calling
867          * _lwkt_schedule_post().
868          */
869         if ((w = td->td_wait) != NULL) {
870             lwkt_tokref wref;
871
872             if (lwkt_trytoken(&wref, &w->wa_token)) {
873                 TAILQ_REMOVE(&w->wa_waitq, td, td_threadq);
874                 --w->wa_count;
875                 td->td_wait = NULL;
876 #ifdef SMP
877                 if (td->td_gd == mycpu) {
878                     _lwkt_enqueue(td);
879                     _lwkt_schedule_post(td, TDPRI_CRIT);
880                 } else {
881                     lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc_t)lwkt_schedule, td);
882                 }
883 #else
884                 _lwkt_enqueue(td);
885                 _lwkt_schedule_post(td, TDPRI_CRIT);
886 #endif
887                 lwkt_reltoken(&wref);
888             } else {
889                 lwkt_send_ipiq(w->wa_token.t_cpu, (ipifunc_t)lwkt_schedule, td);
890             }
891         } else {
892             /*
893              * If the wait structure is NULL and we own the thread, there
894              * is no race (since we are in a critical section).  If we
895              * do not own the thread there might be a race but the
896              * target cpu will deal with it.
897              */
898 #ifdef SMP
899             if (td->td_gd == mygd) {
900                 _lwkt_enqueue(td);
901                 _lwkt_schedule_post(td, TDPRI_CRIT);
902             } else {
903                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc_t)lwkt_schedule, td);
904             }
905 #else
906             _lwkt_enqueue(td);
907             _lwkt_schedule_post(td, TDPRI_CRIT);
908 #endif
909         }
910     }
911     crit_exit_gd(mygd);
912 }
913
914 /*
915  * Managed acquisition.  This code assumes that the MP lock is held for
916  * the tdallq operation and that the thread has been descheduled from its
917  * original cpu.  We also have to wait for the thread to be entirely switched
918  * out on its original cpu (this is usually fast enough that we never loop)
919  * since the LWKT system does not have to hold the MP lock while switching
920  * and the target may have released it before switching.
921  */
922 void
923 lwkt_acquire(thread_t td)
924 {
925     globaldata_t gd;
926     globaldata_t mygd;
927
928     gd = td->td_gd;
929     mygd = mycpu;
930     KKASSERT((td->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
931     while (td->td_flags & TDF_RUNNING)  /* XXX spin */
932         ;
933     if (gd != mygd) {
934         crit_enter_gd(mygd);
935         TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tdallq, td, td_allq);      /* protected by BGL */
936         td->td_gd = mygd;
937         TAILQ_INSERT_TAIL(&mygd->gd_tdallq, td, td_allq); /* protected by BGL */
938         crit_exit_gd(mygd);
939     }
940 }
941
942 /*
943  * Generic deschedule.  Descheduling threads other then your own should be
944  * done only in carefully controlled circumstances.  Descheduling is 
945  * asynchronous.  
946  *
947  * This function may block if the cpu has run out of messages.
948  */
949 void
950 lwkt_deschedule(thread_t td)
951 {
952     crit_enter();
953     if (td == curthread) {
954         _lwkt_dequeue(td);
955     } else {
956         if (td->td_gd == mycpu) {
957             _lwkt_dequeue(td);
958         } else {
959             lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc_t)lwkt_deschedule, td);
960         }
961     }
962     crit_exit();
963 }
964
965 /*
966  * Set the target thread's priority.  This routine does not automatically
967  * switch to a higher priority thread, LWKT threads are not designed for
968  * continuous priority changes.  Yield if you want to switch.
969  *
970  * We have to retain the critical section count which uses the high bits
971  * of the td_pri field.  The specified priority may also indicate zero or
972  * more critical sections by adding TDPRI_CRIT*N.
973  *
974  * Note that we requeue the thread whether it winds up on a different runq
975  * or not.  uio_yield() depends on this and the routine is not normally
976  * called with the same priority otherwise.
977  */
978 void
979 lwkt_setpri(thread_t td, int pri)
980 {
981     KKASSERT(pri >= 0);
982     KKASSERT(td->td_gd == mycpu);
983     crit_enter();
984     if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
985         _lwkt_dequeue(td);
986         td->td_pri = (td->td_pri & ~TDPRI_MASK) + pri;
987         _lwkt_enqueue(td);
988     } else {
989         td->td_pri = (td->td_pri & ~TDPRI_MASK) + pri;
990     }
991     crit_exit();
992 }
993
994 void
995 lwkt_setpri_self(int pri)
996 {
997     thread_t td = curthread;
998
999     KKASSERT(pri >= 0 && pri <= TDPRI_MAX);
1000     crit_enter();
1001     if (td->td_flags & TDF_RUNQ) {
1002         _lwkt_dequeue(td);
1003         td->td_pri = (td->td_pri & ~TDPRI_MASK) + pri;
1004         _lwkt_enqueue(td);
1005     } else {
1006         td->td_pri = (td->td_pri & ~TDPRI_MASK) + pri;
1007     }
1008     crit_exit();
1009 }
1010
1011 struct proc *
1012 lwkt_preempted_proc(void)
1013 {
1014     thread_t td = curthread;
1015     while (td->td_preempted)
1016         td = td->td_preempted;
1017     return(td->td_proc);
1018 }
1019
1020 /*
1021  * Block on the specified wait queue until signaled.  A generation number
1022  * must be supplied to interlock the wait queue.  The function will
1023  * return immediately if the generation number does not match the wait
1024  * structure's generation number.
1025  */
1026 void
1027 lwkt_block(lwkt_wait_t w, const char *wmesg, int *gen)
1028 {
1029     thread_t td = curthread;
1030     lwkt_tokref ilock;
1031
1032     lwkt_gettoken(&ilock, &w->wa_token);
1033     crit_enter();
1034     if (w->wa_gen == *gen) {
1035         _lwkt_dequeue(td);
1036         TAILQ_INSERT_TAIL(&w->wa_waitq, td, td_threadq);
1037         ++w->wa_count;
1038         td->td_wait = w;
1039         td->td_wmesg = wmesg;
1040     again:
1041         lwkt_switch();
1042         if (td->td_wmesg != NULL) {
1043             _lwkt_dequeue(td);
1044             goto again;
1045         }
1046     }
1047     crit_exit();
1048     *gen = w->wa_gen;
1049     lwkt_reltoken(&ilock);
1050 }
1051
1052 /*
1053  * Signal a wait queue.  We gain ownership of the wait queue in order to
1054  * signal it.  Once a thread is removed from the wait queue we have to
1055  * deal with the cpu owning the thread.
1056  *
1057  * Note: alternatively we could message the target cpu owning the wait
1058  * queue.  YYY implement as sysctl.
1059  */
1060 void
1061 lwkt_signal(lwkt_wait_t w, int count)
1062 {
1063     thread_t td;
1064     lwkt_tokref ilock;
1065
1066     lwkt_gettoken(&ilock, &w->wa_token);
1067     ++w->wa_gen;
1068     crit_enter();
1069     if (count < 0)
1070         count = w->wa_count;
1071     while ((td = TAILQ_FIRST(&w->wa_waitq)) != NULL && count) {
1072         --count;
1073         --w->wa_count;
1074         TAILQ_REMOVE(&w->wa_waitq, td, td_threadq);
1075         td->td_wait = NULL;
1076         td->td_wmesg = NULL;
1077         if (td->td_gd == mycpu) {
1078             _lwkt_enqueue(td);
1079         } else {
1080             lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc_t)lwkt_schedule, td);
1081         }
1082     }
1083     crit_exit();
1084     lwkt_reltoken(&ilock);
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Create a kernel process/thread/whatever.  It shares it's address space
1089  * with proc0 - ie: kernel only.
1090  *
1091  * NOTE!  By default new threads are created with the MP lock held.  A 
1092  * thread which does not require the MP lock should release it by calling
1093  * rel_mplock() at the start of the new thread.
1094  */
1095 int
1096 lwkt_create(void (*func)(void *), void *arg,
1097     struct thread **tdp, thread_t template, int tdflags, int cpu,
1098     const char *fmt, ...)
1099 {
1100     thread_t td;
1101     __va_list ap;
1102
1103     td = lwkt_alloc_thread(template, cpu);
1104     if (tdp)
1105         *tdp = td;
1106     cpu_set_thread_handler(td, lwkt_exit, func, arg);
1107     td->td_flags |= TDF_VERBOSE | tdflags;
1108 #ifdef SMP
1109     td->td_mpcount = 1;
1110 #endif
1111
1112     /*
1113      * Set up arg0 for 'ps' etc
1114      */
1115     __va_start(ap, fmt);
1116     vsnprintf(td->td_comm, sizeof(td->td_comm), fmt, ap);
1117     __va_end(ap);
1118
1119     /*
1120      * Schedule the thread to run
1121      */
1122     if ((td->td_flags & TDF_STOPREQ) == 0)
1123         lwkt_schedule(td);
1124     else
1125         td->td_flags &= ~TDF_STOPREQ;
1126     return 0;
1127 }
1128
1129 /*
1130  * kthread_* is specific to the kernel and is not needed by userland.
1131  */
1132 #ifdef _KERNEL
1133
1134 /*
1135  * Destroy an LWKT thread.   Warning!  This function is not called when
1136  * a process exits, cpu_proc_exit() directly calls cpu_thread_exit() and
1137  * uses a different reaping mechanism.
1138  */
1139 void
1140 lwkt_exit(void)
1141 {
1142     thread_t td = curthread;
1143
1144     if (td->td_flags & TDF_VERBOSE)
1145         printf("kthread %p %s has exited\n", td, td->td_comm);
1146     caps_exit(td);
1147     crit_enter_quick(td);
1148     lwkt_deschedule_self(td);
1149     ++mycpu->gd_tdfreecount;
1150     TAILQ_INSERT_TAIL(&mycpu->gd_tdfreeq, td, td_threadq);
1151     cpu_thread_exit();
1152 }
1153
1154 /*
1155  * Create a kernel process/thread/whatever.  It shares it's address space
1156  * with proc0 - ie: kernel only.  5.x compatible.
1157  *
1158  * NOTE!  By default kthreads are created with the MP lock held.  A
1159  * thread which does not require the MP lock should release it by calling
1160  * rel_mplock() at the start of the new thread.
1161  */
1162 int
1163 kthread_create(void (*func)(void *), void *arg,
1164     struct thread **tdp, const char *fmt, ...)
1165 {
1166     thread_t td;
1167     __va_list ap;
1168
1169     td = lwkt_alloc_thread(NULL, -1);
1170     if (tdp)
1171         *tdp = td;
1172     cpu_set_thread_handler(td, kthread_exit, func, arg);
1173     td->td_flags |= TDF_VERBOSE;
1174 #ifdef SMP
1175     td->td_mpcount = 1;
1176 #endif
1177
1178     /*
1179      * Set up arg0 for 'ps' etc
1180      */
1181     __va_start(ap, fmt);
1182     vsnprintf(td->td_comm, sizeof(td->td_comm), fmt, ap);
1183     __va_end(ap);
1184
1185     /*
1186      * Schedule the thread to run
1187      */
1188     lwkt_schedule(td);
1189     return 0;
1190 }
1191
1192 /*
1193  * Destroy an LWKT thread.   Warning!  This function is not called when
1194  * a process exits, cpu_proc_exit() directly calls cpu_thread_exit() and
1195  * uses a different reaping mechanism.
1196  *
1197  * XXX duplicates lwkt_exit()
1198  */
1199 void
1200 kthread_exit(void)
1201 {
1202     lwkt_exit();
1203 }
1204
1205 #endif /* _KERNEL */
1206
1207 void
1208 crit_panic(void)
1209 {
1210     thread_t td = curthread;
1211     int lpri = td->td_pri;
1212
1213     td->td_pri = 0;
1214     panic("td_pri is/would-go negative! %p %d", td, lpri);
1215 }
1216