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 1.41 2005/01/14 02:20:22 dillon Exp $
  41  */
  42
  43 #include "opt_ktrace.h"
  44
  45 #include <sys/param.h>
  46 #include <sys/systm.h>
  47 #include <sys/proc.h>
  48 #include <sys/kernel.h>
  49 #include <sys/signalvar.h>
  50 #include <sys/resourcevar.h>
  51 #include <sys/vmmeter.h>
  52 #include <sys/sysctl.h>
  53 #include <sys/thread2.h>
  54 #ifdef KTRACE
  55 #include <sys/uio.h>
  56 #include <sys/ktrace.h>
  57 #endif
  58 #include <sys/xwait.h>
  59
  60 #include <machine/cpu.h>
  61 #include <machine/ipl.h>
  62 #include <machine/smp.h>
  63
  64 static void sched_setup (void *dummy);
  65 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
  66
  67 int     hogticks;
  68 int     lbolt;
  69 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
  70 int     ncpus;
  71 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;
  72
  73 static struct callout loadav_callout;
  74 static struct callout roundrobin_callout;
  75 static struct callout schedcpu_callout;
  76
  77 struct loadavg averunnable =
  78         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
  79 /*
  80  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
  81  * when sampling at 5 second intervals.
  82  */
  83 static fixpt_t cexp[3] = {
  84         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
  85         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
  86         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
  87 };
  88
  89 static void     endtsleep (void *);
  90 static void     loadav (void *arg);
  91 static void     roundrobin (void *arg);
  92 static void     schedcpu (void *arg);
  93 static void     updatepri (struct proc *p);
  94 static void     crit_panicints(void);
  95
  96 static int
  97 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
  98 {
  99         int error, new_val;
 100
 101         new_val = sched_quantum * tick;
 102         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 103         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 104                 return (error);
 105         if (new_val < tick)
 106                 return (EINVAL);
 107         sched_quantum = new_val / tick;
 108         hogticks = 2 * sched_quantum;
 109         return (0);
 110 }
 111
 112 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 113         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 114
 115 int
 116 roundrobin_interval(void)
 117 {
 118         return (sched_quantum);
 119 }
 120
 121 /*
 122  * Force switch among equal priority processes every 100ms.
 123  *
 124  * WARNING!  The MP lock is not held on ipi message remotes.
 125  */
 126 #ifdef SMP
 127
 128 static void
 129 roundrobin_remote(void *arg)
 130 {
 131         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 132         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 133                 need_user_resched();
 134 }
 135
 136 #endif
 137
 138 static void
 139 roundrobin(void *arg)
 140 {
 141         struct proc *p = lwkt_preempted_proc();
 142         if (p == NULL || RTP_PRIO_NEED_RR(p->p_rtprio.type))
 143                 need_user_resched();
 144 #ifdef SMP
 145         lwkt_send_ipiq_mask(mycpu->gd_other_cpus, roundrobin_remote, NULL);
 146 #endif
 147         callout_reset(&roundrobin_callout, sched_quantum, roundrobin, NULL);
 148 }
 149
 150 #ifdef SMP
 151
 152 void
 153 resched_cpus(u_int32_t mask)
 154 {
 155         lwkt_send_ipiq_mask(mask, roundrobin_remote, NULL);
 156 }
 157
 158 #endif
 159
 160 /*
 161  * The load average is scaled by FSCALE (2048 typ).  The estimated cpu is
 162  * incremented at a rate of ESTCPUVFREQ per second (40hz typ), but this is
 163  * divided up across all cpu bound processes running in the system so an
 164  * individual process will get less under load.  ESTCPULIM typicaly caps
 165  * out at ESTCPUMAX (around 376, or 11 nice levels).
 166  *
 167  * Generally speaking the decay equation needs to break-even on growth
 168  * at the limit at all load levels >= 1.0, so if the estimated cpu for
 169  * a process increases by (ESTVCPUFREQ / load) per second, then the decay
 170  * should reach this value when estcpu reaches ESTCPUMAX.  That calculation
 171  * is:
 172  *
 173  *      ESTCPUMAX * decay = ESTCPUVFREQ / load
 174  *      decay = ESTCPUVFREQ / (load * ESTCPUMAX)
 175  *      decay = estcpu * 0.053 / load
 176  *
 177  * If the load is less then 1.0 we assume a load of 1.0.
 178  */
 179
 180 #define cload(loadav)   ((loadav) < FSCALE ? FSCALE : (loadav))
 181 #define decay_cpu(loadav,estcpu)        \
 182     ((estcpu) * (FSCALE * ESTCPUVFREQ / ESTCPUMAX) / cload(loadav))
 183
 184 /* decay 95% of `p_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
 185 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 186 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 187
 188 /* kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale */
 189 static int      fscale __unused = FSCALE;
 190 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 191
 192 /*
 193  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 194  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 195  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 196  *
 197  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 198  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 199  *
 200  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 201  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 202  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 203  */
 204 #define CCPU_SHIFT      11
 205
 206 /*
 207  * Recompute process priorities, once a second.
 208  */
 209 /* ARGSUSED */
 210 static void
 211 schedcpu(void *arg)
 212 {
 213         fixpt_t loadfac = averunnable.ldavg[0];
 214         struct proc *p;
 215         int s;
 216         unsigned int ndecay;
 217
 218         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 219                 /*
 220                  * Increment time in/out of memory and sleep time
 221                  * (if sleeping).  We ignore overflow; with 16-bit int's
 222                  * (remember them?) overflow takes 45 days.
 223                  */
 224                 p->p_swtime++;
 225                 if (p->p_stat == SSLEEP || p->p_stat == SSTOP)
 226                         p->p_slptime++;
 227                 p->p_pctcpu = (p->p_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 228
 229                 /*
 230                  * If the process has slept the entire second,
 231                  * stop recalculating its priority until it wakes up.
 232                  *
 233                  * Note that interactive calculations do not occur for
 234                  * long sleeps (because that isn't necessarily indicative
 235                  * of an interactive process).
 236                  */
 237                 if (p->p_slptime > 1)
 238                         continue;
 239                 /* prevent state changes and protect run queue */
 240                 s = splhigh();
 241                 /*
 242                  * p_cpticks runs at ESTCPUFREQ but must be divided by the
 243                  * load average for par-100% use.  Higher p_interactive
 244                  * values mean less interactive, lower values mean more
 245                  * interactive.
 246                  */
 247                 if ((((fixpt_t)p->p_cpticks * cload(loadfac)) >> FSHIFT)  >
 248                     ESTCPUFREQ / 4) {
 249                         if (p->p_interactive < 127)
 250                                 ++p->p_interactive;
 251                 } else {
 252                         if (p->p_interactive > -127)
 253                                 --p->p_interactive;
 254                 }
 255                 /*
 256                  * p_pctcpu is only for ps.
 257                  */
 258 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
 259                 p->p_pctcpu += (ESTCPUFREQ == 100)?
 260                         ((fixpt_t) p->p_cpticks) << (FSHIFT - CCPU_SHIFT):
 261                         100 * (((fixpt_t) p->p_cpticks)
 262                                 << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / ESTCPUFREQ;
 263 #else
 264                 p->p_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
 265                         (p->p_cpticks * FSCALE / ESTCPUFREQ)) >> FSHIFT;
 266 #endif
 267                 p->p_cpticks = 0;
 268                 ndecay = decay_cpu(loadfac, p->p_estcpu);
 269                 if (p->p_estcpu > ndecay)
 270                         p->p_estcpu -= ndecay;
 271                 else
 272                         p->p_estcpu = 0;
 273                 resetpriority(p);
 274                 splx(s);
 275         }
 276         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 277         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
 278 }
 279
 280 /*
 281  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
 282  * For all load averages >= 1 and max p_estcpu of 255, sleeping for at
 283  * least six times the loadfactor will decay p_estcpu to zero.
 284  */
 285 static void
 286 updatepri(struct proc *p)
 287 {
 288         unsigned int ndecay;
 289
 290         ndecay = decay_cpu(averunnable.ldavg[0], p->p_estcpu) * p->p_slptime;
 291         if (p->p_estcpu > ndecay)
 292                 p->p_estcpu -= ndecay;
 293         else
 294                 p->p_estcpu = 0;
 295         resetpriority(p);
 296 }
 297
 298 /*
 299  * We're only looking at 7 bits of the address; everything is
 300  * aligned to 4, lots of things are aligned to greater powers
 301  * of 2.  Shift right by 8, i.e. drop the bottom 256 worth.
 302  */
 303 #define TABLESIZE       128
 304 static TAILQ_HEAD(slpquehead, thread) slpque[TABLESIZE];
 305 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 8) & (TABLESIZE - 1))
 306
 307 /*
 308  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 309  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 310  * The priority to be used (safepri) is machine-dependent, thus this
 311  * value is initialized and maintained in the machine-dependent layers.
 312  * This priority will typically be 0, or the lowest priority
 313  * that is safe for use on the interrupt stack; it can be made
 314  * higher to block network software interrupts after panics.
 315  */
 316 int safepri;
 317
 318 void
 319 sleepinit(void)
 320 {
 321         int i;
 322
 323         sched_quantum = hz/10;
 324         hogticks = 2 * sched_quantum;
 325         for (i = 0; i < TABLESIZE; i++)
 326                 TAILQ_INIT(&slpque[i]);
 327 }
 328
 329 /*
 330  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 331  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 332  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 333  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 334  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 335  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 336  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 337  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 338  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 339  *
 340  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
 341  * the LWKT scheduler.
 342  */
 343 int
 344 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 345 {
 346         struct thread *td = curthread;
 347         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 348         int sig = 0, catch = flags & PCATCH;
 349         int id = LOOKUP(ident);
 350         struct callout thandle;
 351
 352         /*
 353          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 354          * even in stable.  Just scrap it for now.
 355          */
 356         if (cold || panicstr) {
 357                 /*
 358                  * After a panic, or during autoconfiguration,
 359                  * just give interrupts a chance, then just return;
 360                  * don't run any other procs or panic below,
 361                  * in case this is the idle process and already asleep.
 362                  */
 363                 crit_panicints();
 364                 return (0);
 365         }
 366         KKASSERT(td != &mycpu->gd_idlethread);  /* you must be kidding! */
 367         crit_enter_quick(td);
 368         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 369         KASSERT(p == NULL || p->p_stat == SRUN, ("tsleep %p %s %d",
 370                 ident, wmesg, p->p_stat));
 371
 372         td->td_wchan = ident;
 373         td->td_wmesg = wmesg;
 374         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
 375         if (p) {
 376                 if (flags & PNORESCHED)
 377                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
 378                 release_curproc(p);
 379                 p->p_slptime = 0;
 380         }
 381         lwkt_deschedule_self(td);
 382         TAILQ_INSERT_TAIL(&slpque[id], td, td_threadq);
 383         if (timo) {
 384                 callout_init(&thandle);
 385                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
 386         }
 387         /*
 388          * We put ourselves on the sleep queue and start our timeout
 389          * before calling CURSIG, as we could stop there, and a wakeup
 390          * or a SIGCONT (or both) could occur while we were stopped.
 391          * A SIGCONT would cause us to be marked as SSLEEP
 392          * without resuming us, thus we must be ready for sleep
 393          * when CURSIG is called.  If the wakeup happens while we're
 394          * stopped, td->td_wchan will be 0 upon return from CURSIG.
 395          */
 396         if (p) {
 397                 if (catch) {
 398                         p->p_flag |= P_SINTR;
 399                         if ((sig = CURSIG(p))) {
 400                                 if (td->td_wchan) {
 401                                         unsleep(td);
 402                                         lwkt_schedule_self(td);
 403                                 }
 404                                 p->p_stat = SRUN;
 405                                 goto resume;
 406                         }
 407                         if (td->td_wchan == NULL) {
 408                                 catch = 0;
 409                                 goto resume;
 410                         }
 411                 } else {
 412                         sig = 0;
 413                 }
 414
 415                 /*
 416                  * If we are not the current process we have to remove ourself
 417                  * from the run queue.
 418                  */
 419                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("PSTAT NOT SRUN %d %d", p->p_pid, p->p_stat));
 420                 /*
 421                  * If this is the current 'user' process schedule another one.
 422                  */
 423                 clrrunnable(p, SSLEEP);
 424                 p->p_stats->p_ru.ru_nvcsw++;
 425                 mi_switch(p);
 426                 KASSERT(p->p_stat == SRUN, ("tsleep: stat not srun"));
 427         } else {
 428                 lwkt_switch();
 429         }
 430 resume:
 431         if (p)
 432                 p->p_flag &= ~P_SINTR;
 433         crit_exit_quick(td);
 434         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
 435         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 436                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 437                 if (sig == 0)
 438                         return (EWOULDBLOCK);
 439         } else if (timo) {
 440                 callout_stop(&thandle);
 441         } else if (td->td_wmesg) {
 442                 /*
 443                  * This can happen if a thread is woken up directly.  Clear
 444                  * wmesg to avoid debugging confusion.
 445                  */
 446                 td->td_wmesg = NULL;
 447         }
 448         /* inline of iscaught() */
 449         if (p) {
 450                 if (catch && (sig != 0 || (sig = CURSIG(p)))) {
 451                         if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 452                                 return (EINTR);
 453                         return (ERESTART);
 454                 }
 455         }
 456         return (0);
 457 }
 458
 459 /*
 460  * Implement the timeout for tsleep.  We interlock against
 461  * wchan when setting TDF_TIMEOUT.  For processes we remove
 462  * the sleep if the process is stopped rather then sleeping,
 463  * so it remains stopped.
 464  */
 465 static void
 466 endtsleep(void *arg)
 467 {
 468         thread_t td = arg;
 469         struct proc *p;
 470
 471         crit_enter();
 472         if (td->td_wchan) {
 473                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 474                 if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 475                         if (p->p_stat == SSLEEP)
 476                                 setrunnable(p);
 477                         else
 478                                 unsleep(td);
 479                 } else {
 480                         unsleep(td);
 481                         lwkt_schedule(td);
 482                 }
 483         }
 484         crit_exit();
 485 }
 486
 487 /*
 488  * Remove a process from its wait queue
 489  */
 490 void
 491 unsleep(struct thread *td)
 492 {
 493         crit_enter();
 494         if (td->td_wchan) {
 495 #if 0
 496                 if (p->p_flag & P_XSLEEP) {
 497                         struct xwait *w = p->p_wchan;
 498                         TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 499                         p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 500                 } else
 501 #endif
 502                 TAILQ_REMOVE(&slpque[LOOKUP(td->td_wchan)], td, td_threadq);
 503                 td->td_wchan = NULL;
 504         }
 505         crit_exit();
 506 }
 507
 508 #if 0
 509 /*
 510  * Make all processes sleeping on the explicit lock structure runnable.
 511  */
 512 void
 513 xwakeup(struct xwait *w)
 514 {
 515         struct proc *p;
 516
 517         crit_enter();
 518         ++w->gen;
 519         while ((p = TAILQ_FIRST(&w->waitq)) != NULL) {
 520                 TAILQ_REMOVE(&w->waitq, p, p_procq);
 521                 KASSERT(p->p_wchan == w && (p->p_flag & P_XSLEEP),
 522                     ("xwakeup: wchan mismatch for %p (%p/%p) %08x", p, p->p_wchan, w, p->p_flag & P_XSLEEP));
 523                 p->p_wchan = NULL;
 524                 p->p_flag &= ~P_XSLEEP;
 525                 if (p->p_stat == SSLEEP) {
 526                         /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 527                         if (p->p_slptime > 1)
 528                                 updatepri(p);
 529                         p->p_slptime = 0;
 530                         p->p_stat = SRUN;
 531                         if (p->p_flag & P_INMEM) {
 532                                 lwkt_schedule(td);
 533                         } else {
 534                                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 535                                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 536                         }
 537                 }
 538         }
 539         crit_exit();
 540 }
 541 #endif
 542
 543 /*
 544  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 545  */
 546 static void
 547 _wakeup(void *ident, int domain, int count)
 548 {
 549         struct slpquehead *qp;
 550         struct thread *td;
 551         struct thread *ntd;
 552         struct proc *p;
 553         int id = LOOKUP(ident);
 554
 555         crit_enter();
 556         qp = &slpque[id];
 557 restart:
 558         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 559                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 560                 if (td->td_wchan == ident && td->td_wdomain == domain) {
 561                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 562                         td->td_wchan = NULL;
 563                         if ((p = td->td_proc) != NULL && p->p_stat == SSLEEP) {
 564                                 /* OPTIMIZED EXPANSION OF setrunnable(p); */
 565                                 if (p->p_slptime > 1)
 566                                         updatepri(p);
 567                                 p->p_slptime = 0;
 568                                 p->p_stat = SRUN;
 569                                 if (p->p_flag & P_INMEM) {
 570                                         /*
 571                                          * LWKT scheduled now, there is no
 572                                          * userland runq interaction until
 573                                          * the thread tries to return to user
 574                                          * mode.
 575                                          *
 576                                          * setrunqueue(p);
 577                                          */
 578                                         lwkt_schedule(td);
 579                                 } else {
 580                                         p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 581                                         wakeup((caddr_t)&proc0);
 582                                 }
 583                                 /* END INLINE EXPANSION */
 584                         } else if (p == NULL) {
 585                                 lwkt_schedule(td);
 586                         }
 587                         if (--count == 0)
 588                                 break;
 589                         goto restart;
 590                 }
 591         }
 592         crit_exit();
 593 }
 594
 595 void
 596 wakeup(void *ident)
 597 {
 598     _wakeup(ident, 0, 0);
 599 }
 600
 601 void
 602 wakeup_one(void *ident)
 603 {
 604     _wakeup(ident, 0, 1);
 605 }
 606
 607 void
 608 wakeup_domain(void *ident, int domain)
 609 {
 610     _wakeup(ident, domain, 0);
 611 }
 612
 613 void
 614 wakeup_domain_one(void *ident, int domain)
 615 {
 616     _wakeup(ident, domain, 1);
 617 }
 618
 619 /*
 620  * The machine independent parts of mi_switch().
 621  *
 622  * 'p' must be the current process.
 623  */
 624 void
 625 mi_switch(struct proc *p)
 626 {
 627         thread_t td = p->p_thread;
 628         struct rlimit *rlim;
 629         u_int64_t ttime;
 630
 631         KKASSERT(td == mycpu->gd_curthread);
 632
 633         crit_enter_quick(td);
 634
 635         /*
 636          * Check if the process exceeds its cpu resource allocation.
 637          * If over max, kill it.  Time spent in interrupts is not
 638          * included.  YYY 64 bit match is expensive.  Ick.
 639          */
 640         ttime = td->td_sticks + td->td_uticks;
 641         if (p->p_stat != SZOMB && p->p_limit->p_cpulimit != RLIM_INFINITY &&
 642             ttime > p->p_limit->p_cpulimit) {
 643                 rlim = &p->p_rlimit[RLIMIT_CPU];
 644                 if (ttime / (rlim_t)1000000 >= rlim->rlim_max) {
 645                         killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 646                 } else {
 647                         psignal(p, SIGXCPU);
 648                         if (rlim->rlim_cur < rlim->rlim_max) {
 649                                 /* XXX: we should make a private copy */
 650                                 rlim->rlim_cur += 5;
 651                         }
 652                 }
 653         }
 654
 655         /*
 656          * If we are in a SSTOPped state we deschedule ourselves.
 657          * YYY this needs to be cleaned up, remember that LWKTs stay on
 658          * their run queue which works differently then the user scheduler
 659          * which removes the process from the runq when it runs it.
 660          */
 661         mycpu->gd_cnt.v_swtch++;
 662         if (p->p_stat == SSTOP)
 663                 lwkt_deschedule_self(td);
 664         lwkt_switch();
 665         crit_exit_quick(td);
 666 }
 667
 668 /*
 669  * Change process state to be runnable,
 670  * placing it on the run queue if it is in memory,
 671  * and awakening the swapper if it isn't in memory.
 672  */
 673 void
 674 setrunnable(struct proc *p)
 675 {
 676         int s;
 677
 678         s = splhigh();
 679         switch (p->p_stat) {
 680         case 0:
 681         case SRUN:
 682         case SZOMB:
 683         default:
 684                 panic("setrunnable");
 685         case SSTOP:
 686         case SSLEEP:
 687                 unsleep(p->p_thread);   /* e.g. when sending signals */
 688                 break;
 689
 690         case SIDL:
 691                 break;
 692         }
 693         p->p_stat = SRUN;
 694
 695         /*
 696          * The process is controlled by LWKT at this point, we do not mess
 697          * around with the userland scheduler until the thread tries to
 698          * return to user mode.
 699          */
 700 #if 0
 701         if (p->p_flag & P_INMEM)
 702                 setrunqueue(p);
 703 #endif
 704         if (p->p_flag & P_INMEM)
 705                 lwkt_schedule(p->p_thread);
 706         splx(s);
 707         if (p->p_slptime > 1)
 708                 updatepri(p);
 709         p->p_slptime = 0;
 710         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 711                 p->p_flag |= P_SWAPINREQ;
 712                 wakeup((caddr_t)&proc0);
 713         }
 714 }
 715
 716 /*
 717  * Change the process state to NOT be runnable, removing it from the run
 718  * queue.
 719  */
 720 void
 721 clrrunnable(struct proc *p, int stat)
 722 {
 723         crit_enter_quick(p->p_thread);
 724         if (p->p_stat == SRUN && (p->p_flag & P_ONRUNQ))
 725                 remrunqueue(p);
 726         p->p_stat = stat;
 727         crit_exit_quick(p->p_thread);
 728 }
 729
 730 /*
 731  * Compute the priority of a process when running in user mode.
 732  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
 733  * than that of the current process.
 734  */
 735 void
 736 resetpriority(struct proc *p)
 737 {
 738         int newpriority;
 739         int interactive;
 740         int opq;
 741         int npq;
 742
 743         /*
 744          * Set p_priority for general process comparisons
 745          */
 746         switch(p->p_rtprio.type) {
 747         case RTP_PRIO_REALTIME:
 748                 p->p_priority = PRIBASE_REALTIME + p->p_rtprio.prio;
 749                 return;
 750         case RTP_PRIO_NORMAL:
 751                 break;
 752         case RTP_PRIO_IDLE:
 753                 p->p_priority = PRIBASE_IDLE + p->p_rtprio.prio;
 754                 return;
 755         case RTP_PRIO_THREAD:
 756                 p->p_priority = PRIBASE_THREAD + p->p_rtprio.prio;
 757                 return;
 758         }
 759
 760         /*
 761          * NORMAL priorities fall through.  These are based on niceness
 762          * and cpu use.  Lower numbers == higher priorities.
 763          */
 764         newpriority = (int)(NICE_ADJUST(p->p_nice - PRIO_MIN) +
 765                         p->p_estcpu / ESTCPURAMP);
 766
 767         /*
 768          * p_interactive is -128 to +127 and represents very long term
 769          * interactivity or batch (whereas estcpu is a much faster variable).
 770          * Interactivity can modify the priority by up to 8 units either way.
 771          * (8 units == approximately 4 nice levels).
 772          */
 773         interactive = p->p_interactive / 10;
 774         newpriority += interactive;
 775
 776         newpriority = MIN(newpriority, MAXPRI);
 777         newpriority = MAX(newpriority, 0);
 778         npq = newpriority / PPQ;
 779         crit_enter();
 780         opq = (p->p_priority & PRIMASK) / PPQ;
 781         if (p->p_stat == SRUN && (p->p_flag & P_ONRUNQ) && opq != npq) {
 782                 /*
 783                  * We have to move the process to another queue
 784                  */
 785                 remrunqueue(p);
 786                 p->p_priority = PRIBASE_NORMAL + newpriority;
 787                 setrunqueue(p);
 788         } else {
 789                 /*
 790                  * We can just adjust the priority and it will be picked
 791                  * up later.
 792                  */
 793                 KKASSERT(opq == npq || (p->p_flag & P_ONRUNQ) == 0);
 794                 p->p_priority = PRIBASE_NORMAL + newpriority;
 795         }
 796         crit_exit();
 797 }
 798
 799 /*
 800  * Compute a tenex style load average of a quantity on
 801  * 1, 5 and 15 minute intervals.
 802  */
 803 static void
 804 loadav(void *arg)
 805 {
 806         int i, nrun;
 807         struct loadavg *avg;
 808         struct proc *p;
 809         thread_t td;
 810
 811         avg = &averunnable;
 812         nrun = 0;
 813         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 814                 switch (p->p_stat) {
 815                 case SRUN:
 816                         if ((td = p->p_thread) == NULL)
 817                                 break;
 818                         if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
 819                                 break;
 820                         /* fall through */
 821                 case SIDL:
 822                         nrun++;
 823                         break;
 824                 default:
 825                         break;
 826                 }
 827         }
 828         for (i = 0; i < 3; i++)
 829                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
 830                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
 831
 832         /*
 833          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
 834          * random variation to avoid synchronisation with processes that
 835          * run at regular intervals.
 836          */
 837         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(random() % (hz * 2 + 1)),
 838             loadav, NULL);
 839 }
 840
 841 /* ARGSUSED */
 842 static void
 843 sched_setup(void *dummy)
 844 {
 845         callout_init(&loadav_callout);
 846         callout_init(&roundrobin_callout);
 847         callout_init(&schedcpu_callout);
 848
 849         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
 850         roundrobin(NULL);
 851         schedcpu(NULL);
 852         loadav(NULL);
 853 }
 854
 855 /*
 856  * We adjust the priority of the current process.  The priority of
 857  * a process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
 858  * estimator (p_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
 859  * compute a different priority each time p_estcpu increases by
 860  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT * (until MAXPRI is reached).
 861  *
 862  * The cpu usage estimator ramps up quite quickly when the process is
 863  * running (linearly), and decays away exponentially, at a rate which
 864  * is proportionally slower when the system is busy.  The basic principle
 865  * is that the system will 90% forget that the process used a lot of CPU
 866  * time in 5 * loadav seconds.  This causes the system to favor processes
 867  * which haven't run much recently, and to round-robin among other processes.
 868  *
 869  * The actual schedulerclock interrupt rate is ESTCPUFREQ, but we generally
 870  * want to ramp-up at a faster rate, ESTCPUVFREQ, so p_estcpu is scaled
 871  * by (ESTCPUVFREQ / ESTCPUFREQ).  You can control the ramp-up/ramp-down
 872  * rate by adjusting ESTCPUVFREQ in sys/proc.h in integer multiples
 873  * of ESTCPUFREQ.
 874  *
 875  * WARNING! called from a fast-int or an IPI, the MP lock MIGHT NOT BE HELD
 876  * and we cannot block.
 877  */
 878 void
 879 schedulerclock(void *dummy)
 880 {
 881         struct thread *td;
 882         struct proc *p;
 883
 884         td = curthread;
 885         if ((p = td->td_proc) != NULL) {
 886                 p->p_cpticks++;         /* cpticks runs at ESTCPUFREQ */
 887                 p->p_estcpu = ESTCPULIM(p->p_estcpu + ESTCPUVFREQ / ESTCPUFREQ);
 888                 if (try_mplock()) {
 889                         resetpriority(p);
 890                         rel_mplock();
 891                 }
 892         }
 893 }
 894
 895 static
 896 void
 897 crit_panicints(void)
 898 {
 899     int s;
 900     int cpri;
 901
 902     s = splhigh();
 903     cpri = crit_panic_save();
 904     splx(safepri);
 905     crit_panic_restore(cpri);
 906     splx(s);
 907 }
 908