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 1.86 2007/06/08 02:02:27 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/signal2.h>
  51 #include <sys/resourcevar.h>
  52 #include <sys/vmmeter.h>
  53 #include <sys/sysctl.h>
  54 #include <sys/lock.h>
  55 #ifdef KTRACE
  56 #include <sys/uio.h>
  57 #include <sys/ktrace.h>
  58 #endif
  59 #include <sys/xwait.h>
  60 #include <sys/ktr.h>
  61
  62 #include <sys/thread2.h>
  63 #include <sys/spinlock2.h>
  64
  65 #include <machine/cpu.h>
  66 #include <machine/smp.h>
  67
  68 TAILQ_HEAD(tslpque, thread);
  69
  70 static void sched_setup (void *dummy);
  71 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_KICK_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
  72
  73 int     hogticks;
  74 int     lbolt;
  75 int     lbolt_syncer;
  76 int     sched_quantum;          /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
  77 int     ncpus;
  78 int     ncpus2, ncpus2_shift, ncpus2_mask;
  79 int     ncpus_fit, ncpus_fit_mask;
  80 int     safepri;
  81 int     tsleep_now_works;
  82
  83 static struct callout loadav_callout;
  84 static struct callout schedcpu_callout;
  85 MALLOC_DEFINE(M_TSLEEP, "tslpque", "tsleep queues");
  86
  87 #if !defined(KTR_TSLEEP)
  88 #define KTR_TSLEEP      KTR_ALL
  89 #endif
  90 KTR_INFO_MASTER(tsleep);
  91 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_beg, 0, "tsleep enter %p", sizeof(void *));
  92 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, tsleep_end, 1, "tsleep exit", 0);
  93 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_beg, 2, "wakeup enter %p", sizeof(void *));
  94 KTR_INFO(KTR_TSLEEP, tsleep, wakeup_end, 3, "wakeup exit", 0);
  95
  96 #define logtsleep1(name)        KTR_LOG(tsleep_ ## name)
  97 #define logtsleep2(name, val)   KTR_LOG(tsleep_ ## name, val)
  98
  99 struct loadavg averunnable =
 100         { {0, 0, 0}, FSCALE };  /* load average, of runnable procs */
 101 /*
 102  * Constants for averages over 1, 5, and 15 minutes
 103  * when sampling at 5 second intervals.
 104  */
 105 static fixpt_t cexp[3] = {
 106         0.9200444146293232 * FSCALE,    /* exp(-1/12) */
 107         0.9834714538216174 * FSCALE,    /* exp(-1/60) */
 108         0.9944598480048967 * FSCALE,    /* exp(-1/180) */
 109 };
 110
 111 static void     endtsleep (void *);
 112 static void     unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td);
 113 static void     loadav (void *arg);
 114 static void     schedcpu (void *arg);
 115
 116 /*
 117  * Adjust the scheduler quantum.  The quantum is specified in microseconds.
 118  * Note that 'tick' is in microseconds per tick.
 119  */
 120 static int
 121 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 122 {
 123         int error, new_val;
 124
 125         new_val = sched_quantum * tick;
 126         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 127         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 128                 return (error);
 129         if (new_val < tick)
 130                 return (EINVAL);
 131         sched_quantum = new_val / tick;
 132         hogticks = 2 * sched_quantum;
 133         return (0);
 134 }
 135
 136 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 137         0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I", "");
 138
 139 /*
 140  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 141  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 142  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 143  *
 144  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 145  *     1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 146  *
 147  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 148  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 149  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 150  *
 151  * decay 95% of `lwp_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing
 152  */
 153 #define CCPU_SHIFT      11
 154
 155 static fixpt_t ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 156 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 157
 158 /*
 159  * kernel uses `FSCALE', userland (SHOULD) use kern.fscale
 160  */
 161 int     fscale __unused = FSCALE;       /* exported to systat */
 162 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, fscale, CTLFLAG_RD, 0, FSCALE, "");
 163
 164 /*
 165  * Recompute process priorities, once a second.
 166  *
 167  * Since the userland schedulers are typically event oriented, if the
 168  * estcpu calculation at wakeup() time is not sufficient to make a
 169  * process runnable relative to other processes in the system we have
 170  * a 1-second recalc to help out.
 171  *
 172  * This code also allows us to store sysclock_t data in the process structure
 173  * without fear of an overrun, since sysclock_t are guarenteed to hold
 174  * several seconds worth of count.
 175  *
 176  * WARNING!  callouts can preempt normal threads.  However, they will not
 177  * preempt a thread holding a spinlock so we *can* safely use spinlocks.
 178  */
 179 static int schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused);
 180 static int schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused);
 181
 182 static void
 183 schedcpu(void *arg)
 184 {
 185         allproc_scan(schedcpu_stats, NULL);
 186         allproc_scan(schedcpu_resource, NULL);
 187         wakeup((caddr_t)&lbolt);
 188         wakeup((caddr_t)&lbolt_syncer);
 189         callout_reset(&schedcpu_callout, hz, schedcpu, NULL);
 190 }
 191
 192 /*
 193  * General process statistics once a second
 194  */
 195 static int
 196 schedcpu_stats(struct proc *p, void *data __unused)
 197 {
 198         struct lwp *lp;
 199
 200         crit_enter();
 201         p->p_swtime++;
 202         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
 203                 if (lp->lwp_stat == LSSLEEP)
 204                         lp->lwp_slptime++;
 205
 206                 /*
 207                  * Only recalculate processes that are active or have slept
 208                  * less then 2 seconds.  The schedulers understand this.
 209                  */
 210                 if (lp->lwp_slptime <= 1) {
 211                         p->p_usched->recalculate(lp);
 212                 } else {
 213                         lp->lwp_pctcpu = (lp->lwp_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 214                 }
 215         }
 216         crit_exit();
 217         return(0);
 218 }
 219
 220 /*
 221  * Resource checks.  XXX break out since ksignal/killproc can block,
 222  * limiting us to one process killed per second.  There is probably
 223  * a better way.
 224  */
 225 static int
 226 schedcpu_resource(struct proc *p, void *data __unused)
 227 {
 228         u_int64_t ttime;
 229         struct lwp *lp;
 230
 231         crit_enter();
 232         if (p->p_stat == SIDL ||
 233             p->p_stat == SZOMB ||
 234             p->p_limit == NULL
 235         ) {
 236                 crit_exit();
 237                 return(0);
 238         }
 239
 240         ttime = 0;
 241         FOREACH_LWP_IN_PROC(lp, p) {
 242                 ttime += lp->lwp_thread->td_sticks;
 243                 ttime += lp->lwp_thread->td_uticks;
 244         }
 245
 246         switch(plimit_testcpulimit(p->p_limit, ttime)) {
 247         case PLIMIT_TESTCPU_KILL:
 248                 killproc(p, "exceeded maximum CPU limit");
 249                 break;
 250         case PLIMIT_TESTCPU_XCPU:
 251                 if ((p->p_flag & P_XCPU) == 0) {
 252                         p->p_flag |= P_XCPU;
 253                         ksignal(p, SIGXCPU);
 254                 }
 255                 break;
 256         default:
 257                 break;
 258         }
 259         crit_exit();
 260         return(0);
 261 }
 262
 263 /*
 264  * This is only used by ps.  Generate a cpu percentage use over
 265  * a period of one second.
 266  *
 267  * MPSAFE
 268  */
 269 void
 270 updatepcpu(struct lwp *lp, int cpticks, int ttlticks)
 271 {
 272         fixpt_t acc;
 273         int remticks;
 274
 275         acc = (cpticks << FSHIFT) / ttlticks;
 276         if (ttlticks >= ESTCPUFREQ) {
 277                 lp->lwp_pctcpu = acc;
 278         } else {
 279                 remticks = ESTCPUFREQ - ttlticks;
 280                 lp->lwp_pctcpu = (acc * ttlticks + lp->lwp_pctcpu * remticks) /
 281                                 ESTCPUFREQ;
 282         }
 283 }
 284
 285 /*
 286  * tsleep/wakeup hash table parameters.  Try to find the sweet spot for
 287  * like addresses being slept on.
 288  */
 289 #define TABLESIZE       1024
 290 #define LOOKUP(x)       (((intptr_t)(x) >> 6) & (TABLESIZE - 1))
 291
 292 static cpumask_t slpque_cpumasks[TABLESIZE];
 293
 294 /*
 295  * General scheduler initialization.  We force a reschedule 25 times
 296  * a second by default.  Note that cpu0 is initialized in early boot and
 297  * cannot make any high level calls.
 298  *
 299  * Each cpu has its own sleep queue.
 300  */
 301 void
 302 sleep_gdinit(globaldata_t gd)
 303 {
 304         static struct tslpque slpque_cpu0[TABLESIZE];
 305         int i;
 306
 307         if (gd->gd_cpuid == 0) {
 308                 sched_quantum = (hz + 24) / 25;
 309                 hogticks = 2 * sched_quantum;
 310
 311                 gd->gd_tsleep_hash = slpque_cpu0;
 312         } else {
 313                 gd->gd_tsleep_hash = kmalloc(sizeof(slpque_cpu0),
 314                                             M_TSLEEP, M_WAITOK | M_ZERO);
 315         }
 316         for (i = 0; i < TABLESIZE; ++i)
 317                 TAILQ_INIT(&gd->gd_tsleep_hash[i]);
 318 }
 319
 320 /*
 321  * General sleep call.  Suspends the current process until a wakeup is
 322  * performed on the specified identifier.  The process will then be made
 323  * runnable with the specified priority.  Sleeps at most timo/hz seconds
 324  * (0 means no timeout).  If flags includes PCATCH flag, signals are checked
 325  * before and after sleeping, else signals are not checked.  Returns 0 if
 326  * awakened, EWOULDBLOCK if the timeout expires.  If PCATCH is set and a
 327  * signal needs to be delivered, ERESTART is returned if the current system
 328  * call should be restarted if possible, and EINTR is returned if the system
 329  * call should be interrupted by the signal (return EINTR).
 330  *
 331  * Note that if we are a process, we release_curproc() before messing with
 332  * the LWKT scheduler.
 333  *
 334  * During autoconfiguration or after a panic, a sleep will simply
 335  * lower the priority briefly to allow interrupts, then return.
 336  */
 337 int
 338 tsleep(void *ident, int flags, const char *wmesg, int timo)
 339 {
 340         struct thread *td = curthread;
 341         struct lwp *lp = td->td_lwp;
 342         struct proc *p = td->td_proc;           /* may be NULL */
 343         globaldata_t gd;
 344         int sig;
 345         int catch;
 346         int id;
 347         int error;
 348         int oldpri;
 349         struct callout thandle;
 350
 351         /*
 352          * NOTE: removed KTRPOINT, it could cause races due to blocking
 353          * even in stable.  Just scrap it for now.
 354          */
 355         if (tsleep_now_works == 0 || panicstr) {
 356                 /*
 357                  * After a panic, or before we actually have an operational
 358                  * softclock, just give interrupts a chance, then just return;
 359                  *
 360                  * don't run any other procs or panic below,
 361                  * in case this is the idle process and already asleep.
 362                  */
 363                 splz();
 364                 oldpri = td->td_pri & TDPRI_MASK;
 365                 lwkt_setpri_self(safepri);
 366                 lwkt_switch();
 367                 lwkt_setpri_self(oldpri);
 368                 return (0);
 369         }
 370         logtsleep2(tsleep_beg, ident);
 371         gd = td->td_gd;
 372         KKASSERT(td != &gd->gd_idlethread);     /* you must be kidding! */
 373
 374         /*
 375          * NOTE: all of this occurs on the current cpu, including any
 376          * callout-based wakeups, so a critical section is a sufficient
 377          * interlock.
 378          *
 379          * The entire sequence through to where we actually sleep must
 380          * run without breaking the critical section.
 381          */
 382         id = LOOKUP(ident);
 383         catch = flags & PCATCH;
 384         error = 0;
 385         sig = 0;
 386
 387         crit_enter_quick(td);
 388
 389         KASSERT(ident != NULL, ("tsleep: no ident"));
 390         KASSERT(lp == NULL ||
 391                 lp->lwp_stat == LSRUN ||        /* Obvious */
 392                 lp->lwp_stat == LSSTOP,         /* Set in tstop */
 393                 ("tsleep %p %s %d",
 394                         ident, wmesg, lp->lwp_stat));
 395
 396         /*
 397          * Setup for the current process (if this is a process).
 398          */
 399         if (lp) {
 400                 if (catch) {
 401                         /*
 402                          * Early termination if PCATCH was set and a
 403                          * signal is pending, interlocked with the
 404                          * critical section.
 405                          *
 406                          * Early termination only occurs when tsleep() is
 407                          * entered while in a normal LSRUN state.
 408                          */
 409                         if ((sig = CURSIG(lp)) != 0)
 410                                 goto resume;
 411
 412                         /*
 413                          * Early termination if PCATCH was set and a
 414                          * mailbox signal was possibly delivered prior to
 415                          * the system call even being made, in order to
 416                          * allow the user to interlock without having to
 417                          * make additional system calls.
 418                          */
 419                         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
 420                                 goto resume;
 421
 422                         /*
 423                          * Causes ksignal to wake us up when.
 424                          */
 425                         lp->lwp_flag |= LWP_SINTR;
 426                 }
 427
 428                 /*
 429                  * Make sure the current process has been untangled from
 430                  * the userland scheduler and initialize slptime to start
 431                  * counting.
 432                  */
 433                 if (flags & PNORESCHED)
 434                         td->td_flags |= TDF_NORESCHED;
 435                 p->p_usched->release_curproc(lp);
 436                 lp->lwp_slptime = 0;
 437         }
 438
 439         /*
 440          * Move our thread to the correct queue and setup our wchan, etc.
 441          */
 442         lwkt_deschedule_self(td);
 443         td->td_flags |= TDF_TSLEEPQ;
 444         TAILQ_INSERT_TAIL(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 445         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 446
 447         td->td_wchan = ident;
 448         td->td_wmesg = wmesg;
 449         td->td_wdomain = flags & PDOMAIN_MASK;
 450
 451         /*
 452          * Setup the timeout, if any
 453          */
 454         if (timo) {
 455                 callout_init(&thandle);
 456                 callout_reset(&thandle, timo, endtsleep, td);
 457         }
 458
 459         /*
 460          * Beddy bye bye.
 461          */
 462         if (lp) {
 463                 /*
 464                  * Ok, we are sleeping.  Place us in the SSLEEP state.
 465                  */
 466                 KKASSERT((lp->lwp_flag & LWP_ONRUNQ) == 0);
 467                 /*
 468                  * tstop() sets LSSTOP, so don't fiddle with that.
 469                  */
 470                 if (lp->lwp_stat != LSSTOP)
 471                         lp->lwp_stat = LSSLEEP;
 472                 lp->lwp_ru.ru_nvcsw++;
 473                 lwkt_switch();
 474
 475                 /*
 476                  * And when we are woken up, put us back in LSRUN.  If we
 477                  * slept for over a second, recalculate our estcpu.
 478                  */
 479                 lp->lwp_stat = LSRUN;
 480                 if (lp->lwp_slptime)
 481                         p->p_usched->recalculate(lp);
 482                 lp->lwp_slptime = 0;
 483         } else {
 484                 lwkt_switch();
 485         }
 486
 487         /*
 488          * Make sure we haven't switched cpus while we were asleep.  It's
 489          * not supposed to happen.  Cleanup our temporary flags.
 490          */
 491         KKASSERT(gd == td->td_gd);
 492         td->td_flags &= ~TDF_NORESCHED;
 493
 494         /*
 495          * Cleanup the timeout.
 496          */
 497         if (timo) {
 498                 if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
 499                         td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
 500                         error = EWOULDBLOCK;
 501                 } else {
 502                         callout_stop(&thandle);
 503                 }
 504         }
 505
 506         /*
 507          * Since td_threadq is used both for our run queue AND for the
 508          * tsleep hash queue, we can't still be on it at this point because
 509          * we've gotten cpu back.
 510          */
 511         KASSERT((td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) == 0, ("tsleep: impossible thread flags %08x", td->td_flags));
 512         td->td_wchan = NULL;
 513         td->td_wmesg = NULL;
 514         td->td_wdomain = 0;
 515
 516         /*
 517          * Figure out the correct error return.  If interrupted by a
 518          * signal we want to return EINTR or ERESTART.
 519          *
 520          * If P_MAILBOX is set no automatic system call restart occurs
 521          * and we return EINTR.  P_MAILBOX is meant to be used as an
 522          * interlock, the user must poll it prior to any system call
 523          * that it wishes to interlock a mailbox signal against since
 524          * the flag is cleared on *any* system call that sleeps.
 525          */
 526 resume:
 527         if (p) {
 528                 if (catch && error == 0) {
 529                         if ((p->p_flag & P_MAILBOX) && sig == 0) {
 530                                 error = EINTR;
 531                         } else if (sig != 0 || (sig = CURSIG(lp))) {
 532                                 if (SIGISMEMBER(p->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 533                                         error = EINTR;
 534                                 else
 535                                         error = ERESTART;
 536                         }
 537                 }
 538                 lp->lwp_flag &= ~(LWP_BREAKTSLEEP | LWP_SINTR);
 539                 p->p_flag &= ~P_MAILBOX;
 540         }
 541         logtsleep1(tsleep_end);
 542         crit_exit_quick(td);
 543         return (error);
 544 }
 545
 546 /*
 547  * This is a dandy function that allows us to interlock tsleep/wakeup
 548  * operations with unspecified upper level locks, such as lockmgr locks,
 549  * simply by holding a critical section.  The sequence is:
 550  *
 551  *      (enter critical section)
 552  *      (acquire upper level lock)
 553  *      tsleep_interlock(blah)
 554  *      (release upper level lock)
 555  *      tsleep(blah, ...)
 556  *      (exit critical section)
 557  *
 558  * Basically this function sets our cpumask for the ident which informs
 559  * other cpus that our cpu 'might' be waiting (or about to wait on) the
 560  * hash index related to the ident.  The critical section prevents another
 561  * cpu's wakeup() from being processed on our cpu until we are actually
 562  * able to enter the tsleep().  Thus, no race occurs between our attempt
 563  * to release a resource and sleep, and another cpu's attempt to acquire
 564  * a resource and call wakeup.
 565  *
 566  * There isn't much of a point to this function unless you call it while
 567  * holding a critical section.
 568  */
 569 static __inline void
 570 _tsleep_interlock(globaldata_t gd, void *ident)
 571 {
 572         int id = LOOKUP(ident);
 573
 574         atomic_set_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 575 }
 576
 577 void
 578 tsleep_interlock(void *ident)
 579 {
 580         _tsleep_interlock(mycpu, ident);
 581 }
 582
 583 /*
 584  * Interlocked spinlock sleep.  An exclusively held spinlock must
 585  * be passed to msleep().  The function will atomically release the
 586  * spinlock and tsleep on the ident, then reacquire the spinlock and
 587  * return.
 588  *
 589  * This routine is fairly important along the critical path, so optimize it
 590  * heavily.
 591  */
 592 int
 593 msleep(void *ident, struct spinlock *spin, int flags,
 594        const char *wmesg, int timo)
 595 {
 596         globaldata_t gd = mycpu;
 597         int error;
 598
 599         crit_enter_gd(gd);
 600         _tsleep_interlock(gd, ident);
 601         spin_unlock_wr_quick(gd, spin);
 602         error = tsleep(ident, flags, wmesg, timo);
 603         spin_lock_wr_quick(gd, spin);
 604         crit_exit_gd(gd);
 605
 606         return (error);
 607 }
 608
 609 /*
 610  * Directly block on the LWKT thread by descheduling it.  This
 611  * is much faster then tsleep(), but the only legal way to wake
 612  * us up is to directly schedule the thread.
 613  *
 614  * Setting TDF_SINTR will cause new signals to directly schedule us.
 615  *
 616  * This routine is typically called while in a critical section.
 617  */
 618 int
 619 lwkt_sleep(const char *wmesg, int flags)
 620 {
 621         thread_t td = curthread;
 622         int sig;
 623
 624         if ((flags & PCATCH) == 0 || td->td_lwp == NULL) {
 625                 td->td_flags |= TDF_BLOCKED;
 626                 td->td_wmesg = wmesg;
 627                 lwkt_deschedule_self(td);
 628                 lwkt_switch();
 629                 td->td_wmesg = NULL;
 630                 td->td_flags &= ~TDF_BLOCKED;
 631                 return(0);
 632         }
 633         if ((sig = CURSIG(td->td_lwp)) != 0) {
 634                 if (SIGISMEMBER(td->td_proc->p_sigacts->ps_sigintr, sig))
 635                         return(EINTR);
 636                 else
 637                         return(ERESTART);
 638
 639         }
 640         td->td_flags |= TDF_BLOCKED | TDF_SINTR;
 641         td->td_wmesg = wmesg;
 642         lwkt_deschedule_self(td);
 643         lwkt_switch();
 644         td->td_flags &= ~(TDF_BLOCKED | TDF_SINTR);
 645         td->td_wmesg = NULL;
 646         return(0);
 647 }
 648
 649 /*
 650  * Implement the timeout for tsleep.
 651  *
 652  * We set LWP_BREAKTSLEEP to indicate that an event has occured, but
 653  * we only call setrunnable if the process is not stopped.
 654  *
 655  * This type of callout timeout is scheduled on the same cpu the process
 656  * is sleeping on.  Also, at the moment, the MP lock is held.
 657  */
 658 static void
 659 endtsleep(void *arg)
 660 {
 661         thread_t td = arg;
 662         struct lwp *lp;
 663
 664         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 665         crit_enter();
 666
 667         /*
 668          * cpu interlock.  Thread flags are only manipulated on
 669          * the cpu owning the thread.  proc flags are only manipulated
 670          * by the older of the MP lock.  We have both.
 671          */
 672         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 673                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
 674
 675                 if ((lp = td->td_lwp) != NULL) {
 676                         lp->lwp_flag |= LWP_BREAKTSLEEP;
 677                         if (lp->lwp_proc->p_stat != SSTOP)
 678                                 setrunnable(lp);
 679                 } else {
 680                         unsleep_and_wakeup_thread(td);
 681                 }
 682         }
 683         crit_exit();
 684 }
 685
 686 /*
 687  * Unsleep and wakeup a thread.  This function runs without the MP lock
 688  * which means that it can only manipulate thread state on the owning cpu,
 689  * and cannot touch the process state at all.
 690  */
 691 static
 692 void
 693 unsleep_and_wakeup_thread(struct thread *td)
 694 {
 695         globaldata_t gd = mycpu;
 696         int id;
 697
 698 #ifdef SMP
 699         if (td->td_gd != gd) {
 700                 lwkt_send_ipiq(td->td_gd, (ipifunc1_t)unsleep_and_wakeup_thread, td);
 701                 return;
 702         }
 703 #endif
 704         crit_enter();
 705         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ) {
 706                 td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 707                 id = LOOKUP(td->td_wchan);
 708                 TAILQ_REMOVE(&gd->gd_tsleep_hash[id], td, td_threadq);
 709                 if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_tsleep_hash[id]) == NULL)
 710                         atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id], gd->gd_cpumask);
 711                 lwkt_schedule(td);
 712         }
 713         crit_exit();
 714 }
 715
 716 /*
 717  * Make all processes sleeping on the specified identifier runnable.
 718  * count may be zero or one only.
 719  *
 720  * The domain encodes the sleep/wakeup domain AND the first cpu to check
 721  * (which is always the current cpu).  As we iterate across cpus
 722  *
 723  * This call may run without the MP lock held.  We can only manipulate thread
 724  * state on the cpu owning the thread.  We CANNOT manipulate process state
 725  * at all.
 726  */
 727 static void
 728 _wakeup(void *ident, int domain)
 729 {
 730         struct tslpque *qp;
 731         struct thread *td;
 732         struct thread *ntd;
 733         globaldata_t gd;
 734 #ifdef SMP
 735         cpumask_t mask;
 736         cpumask_t tmask;
 737         int startcpu;
 738         int nextcpu;
 739 #endif
 740         int id;
 741
 742         crit_enter();
 743         logtsleep2(wakeup_beg, ident);
 744         gd = mycpu;
 745         id = LOOKUP(ident);
 746         qp = &gd->gd_tsleep_hash[id];
 747 restart:
 748         for (td = TAILQ_FIRST(qp); td != NULL; td = ntd) {
 749                 ntd = TAILQ_NEXT(td, td_threadq);
 750                 if (td->td_wchan == ident &&
 751                     td->td_wdomain == (domain & PDOMAIN_MASK)
 752                 ) {
 753                         KKASSERT(td->td_flags & TDF_TSLEEPQ);
 754                         td->td_flags &= ~TDF_TSLEEPQ;
 755                         TAILQ_REMOVE(qp, td, td_threadq);
 756                         if (TAILQ_FIRST(qp) == NULL) {
 757                                 atomic_clear_int(&slpque_cpumasks[id],
 758                                                  gd->gd_cpumask);
 759                         }
 760                         lwkt_schedule(td);
 761                         if (domain & PWAKEUP_ONE)
 762                                 goto done;
 763                         goto restart;
 764                 }
 765         }
 766
 767 #ifdef SMP
 768         /*
 769          * We finished checking the current cpu but there still may be
 770          * more work to do.  Either wakeup_one was requested and no matching
 771          * thread was found, or a normal wakeup was requested and we have
 772          * to continue checking cpus.
 773          *
 774          * The cpu that started the wakeup sequence is encoded in the domain.
 775          * We use this information to determine which cpus still need to be
 776          * checked, locate a candidate cpu, and chain the wakeup
 777          * asynchronously with an IPI message.
 778          *
 779          * It should be noted that this scheme is actually less expensive then
 780          * the old scheme when waking up multiple threads, since we send
 781          * only one IPI message per target candidate which may then schedule
 782          * multiple threads.  Before we could have wound up sending an IPI
 783          * message for each thread on the target cpu (!= current cpu) that
 784          * needed to be woken up.
 785          *
 786          * NOTE: Wakeups occuring on remote cpus are asynchronous.  This
 787          * should be ok since we are passing idents in the IPI rather then
 788          * thread pointers.
 789          */
 790         if ((domain & PWAKEUP_MYCPU) == 0 &&
 791             (mask = slpque_cpumasks[id]) != 0
 792         ) {
 793                 /*
 794                  * Look for a cpu that might have work to do.  Mask out cpus
 795                  * which have already been processed.
 796                  *
 797                  * 31xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx0
 798                  *        ^        ^           ^
 799                  *      start   currentcpu    start
 800                  *      case2                 case1
 801                  *        *        *           *
 802                  * 11111111111111110000000000000111     case1
 803                  * 00000000111111110000000000000000     case2
 804                  *
 805                  * case1:  We started at start_case1 and processed through
 806                  *         to the current cpu.  We have to check any bits
 807                  *         after the current cpu, then check bits before
 808                  *         the starting cpu.
 809                  *
 810                  * case2:  We have already checked all the bits from
 811                  *         start_case2 to the end, and from 0 to the current
 812                  *         cpu.  We just have the bits from the current cpu
 813                  *         to start_case2 left to check.
 814                  */
 815                 startcpu = PWAKEUP_DECODE(domain);
 816                 if (gd->gd_cpuid >= startcpu) {
 817                         /*
 818                          * CASE1
 819                          */
 820                         tmask = mask & ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1);
 821                         if (mask & tmask) {
 822                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 823                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 824                                                 _wakeup, ident, domain);
 825                         } else {
 826                                 tmask = (1 << startcpu) - 1;
 827                                 if (mask & tmask) {
 828                                         nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 829                                         lwkt_send_ipiq2(
 830                                                     globaldata_find(nextcpu),
 831                                                     _wakeup, ident, domain);
 832                                 }
 833                         }
 834                 } else {
 835                         /*
 836                          * CASE2
 837                          */
 838                         tmask = ~((gd->gd_cpumask << 1) - 1) &
 839                                  ((1 << startcpu) - 1);
 840                         if (mask & tmask) {
 841                                 nextcpu = bsfl(mask & tmask);
 842                                 lwkt_send_ipiq2(globaldata_find(nextcpu),
 843                                                 _wakeup, ident, domain);
 844                         }
 845                 }
 846         }
 847 #endif
 848 done:
 849         logtsleep1(wakeup_end);
 850         crit_exit();
 851 }
 852
 853 /*
 854  * Wakeup all threads tsleep()ing on the specified ident, on all cpus
 855  */
 856 void
 857 wakeup(void *ident)
 858 {
 859     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid));
 860 }
 861
 862 /*
 863  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident, on any cpu.
 864  */
 865 void
 866 wakeup_one(void *ident)
 867 {
 868     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 869     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(0, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 870 }
 871
 872 /*
 873  * Wakeup threads tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 874  * only.
 875  */
 876 void
 877 wakeup_mycpu(void *ident)
 878 {
 879     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 880 }
 881
 882 /*
 883  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the current cpu
 884  * only.
 885  */
 886 void
 887 wakeup_mycpu_one(void *ident)
 888 {
 889     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 890     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU|PWAKEUP_ONE);
 891 }
 892
 893 /*
 894  * Wakeup all thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 895  * only.
 896  */
 897 void
 898 wakeup_oncpu(globaldata_t gd, void *ident)
 899 {
 900 #ifdef SMP
 901     if (gd == mycpu) {
 902         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 903     } else {
 904         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU);
 905     }
 906 #else
 907     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU);
 908 #endif
 909 }
 910
 911 /*
 912  * Wakeup one thread tsleep()ing on the specified ident on the specified cpu
 913  * only.
 914  */
 915 void
 916 wakeup_oncpu_one(globaldata_t gd, void *ident)
 917 {
 918 #ifdef SMP
 919     if (gd == mycpu) {
 920         _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 921     } else {
 922         lwkt_send_ipiq2(gd, _wakeup, ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 923     }
 924 #else
 925     _wakeup(ident, PWAKEUP_MYCPU | PWAKEUP_ONE);
 926 #endif
 927 }
 928
 929 /*
 930  * Wakeup all threads waiting on the specified ident that slept using
 931  * the specified domain, on all cpus.
 932  */
 933 void
 934 wakeup_domain(void *ident, int domain)
 935 {
 936     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid));
 937 }
 938
 939 /*
 940  * Wakeup one thread waiting on the specified ident that slept using
 941  * the specified  domain, on any cpu.
 942  */
 943 void
 944 wakeup_domain_one(void *ident, int domain)
 945 {
 946     /* XXX potentially round-robin the first responding cpu */
 947     _wakeup(ident, PWAKEUP_ENCODE(domain, mycpu->gd_cpuid) | PWAKEUP_ONE);
 948 }
 949
 950 /*
 951  * setrunnable()
 952  *
 953  * Make a process runnable.  The MP lock must be held on call.  This only
 954  * has an effect if we are in SSLEEP.  We only break out of the
 955  * tsleep if LWP_BREAKTSLEEP is set, otherwise we just fix-up the state.
 956  *
 957  * NOTE: With the MP lock held we can only safely manipulate the process
 958  * structure.  We cannot safely manipulate the thread structure.
 959  */
 960 void
 961 setrunnable(struct lwp *lp)
 962 {
 963         crit_enter();
 964         ASSERT_MP_LOCK_HELD(curthread);
 965         if (lp->lwp_stat == LSSTOP)
 966                 lp->lwp_stat = LSSLEEP;
 967         if (lp->lwp_stat == LSSLEEP && (lp->lwp_flag & LWP_BREAKTSLEEP))
 968                 unsleep_and_wakeup_thread(lp->lwp_thread);
 969         crit_exit();
 970 }
 971
 972 /*
 973  * The process is stopped due to some condition, usually because p_stat is
 974  * set to SSTOP, but also possibly due to being traced.
 975  *
 976  * NOTE!  If the caller sets SSTOP, the caller must also clear P_WAITED
 977  * because the parent may check the child's status before the child actually
 978  * gets to this routine.
 979  *
 980  * This routine is called with the current lwp only, typically just
 981  * before returning to userland.
 982  *
 983  * Setting LWP_BREAKTSLEEP before entering the tsleep will cause a passive
 984  * SIGCONT to break out of the tsleep.
 985  */
 986 void
 987 tstop(void)
 988 {
 989         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 990         struct proc *p = lp->lwp_proc;
 991
 992         lp->lwp_flag |= LWP_BREAKTSLEEP;
 993         lp->lwp_stat = LSSTOP;
 994         crit_enter();
 995         /*
 996          * If LWP_WSTOP is set, we were sleeping
 997          * while our process was stopped.  At this point
 998          * we were already counted as stopped.
 999          */
1000         if ((lp->lwp_flag & LWP_WSTOP) == 0) {
1001                 /*
1002                  * If we're the last thread to stop, signal
1003                  * our parent.
1004                  */
1005                 p->p_nstopped++;
1006                 lp->lwp_flag |= LWP_WSTOP;
1007                 if (p->p_nstopped == p->p_nthreads) {
1008                         p->p_flag &= ~P_WAITED;
1009                         wakeup(p->p_pptr);
1010                         if ((p->p_pptr->p_sigacts->ps_flag & PS_NOCLDSTOP) == 0)
1011                                 ksignal(p->p_pptr, SIGCHLD);
1012                 }
1013         }
1014         tsleep(lp->lwp_proc, 0, "stop", 0);
1015         p->p_nstopped--;
1016         crit_exit();
1017 }
1018
1019 /*
1020  * Yield / synchronous reschedule.  This is a bit tricky because the trap
1021  * code might have set a lazy release on the switch function.   Setting
1022  * P_PASSIVE_ACQ will ensure that the lazy release executes when we call
1023  * switch, and that we are given a greater chance of affinity with our
1024  * current cpu.
1025  *
1026  * We call lwkt_setpri_self() to rotate our thread to the end of the lwkt
1027  * run queue.  lwkt_switch() will also execute any assigned passive release
1028  * (which usually calls release_curproc()), allowing a same/higher priority
1029  * process to be designated as the current process.
1030  *
1031  * While it is possible for a lower priority process to be designated,
1032  * it's call to lwkt_maybe_switch() in acquire_curproc() will likely
1033  * round-robin back to us and we will be able to re-acquire the current
1034  * process designation.
1035  */
1036 void
1037 uio_yield(void)
1038 {
1039         struct thread *td = curthread;
1040         struct proc *p = td->td_proc;
1041
1042         lwkt_setpri_self(td->td_pri & TDPRI_MASK);
1043         if (p) {
1044                 p->p_flag |= P_PASSIVE_ACQ;
1045                 lwkt_switch();
1046                 p->p_flag &= ~P_PASSIVE_ACQ;
1047         } else {
1048                 lwkt_switch();
1049         }
1050 }
1051
1052 /*
1053  * Compute a tenex style load average of a quantity on
1054  * 1, 5 and 15 minute intervals.
1055  */
1056 static int loadav_count_runnable(struct lwp *p, void *data);
1057
1058 static void
1059 loadav(void *arg)
1060 {
1061         struct loadavg *avg;
1062         int i, nrun;
1063
1064         nrun = 0;
1065         alllwp_scan(loadav_count_runnable, &nrun);
1066         avg = &averunnable;
1067         for (i = 0; i < 3; i++) {
1068                 avg->ldavg[i] = (cexp[i] * avg->ldavg[i] +
1069                     nrun * FSCALE * (FSCALE - cexp[i])) >> FSHIFT;
1070         }
1071
1072         /*
1073          * Schedule the next update to occur after 5 seconds, but add a
1074          * random variation to avoid synchronisation with processes that
1075          * run at regular intervals.
1076          */
1077         callout_reset(&loadav_callout, hz * 4 + (int)(krandom() % (hz * 2 + 1)),
1078                       loadav, NULL);
1079 }
1080
1081 static int
1082 loadav_count_runnable(struct lwp *lp, void *data)
1083 {
1084         int *nrunp = data;
1085         thread_t td;
1086
1087         switch (lp->lwp_stat) {
1088         case LSRUN:
1089                 if ((td = lp->lwp_thread) == NULL)
1090                         break;
1091                 if (td->td_flags & TDF_BLOCKED)
1092                         break;
1093                 ++*nrunp;
1094                 break;
1095         default:
1096                 break;
1097         }
1098         return(0);
1099 }
1100
1101 /* ARGSUSED */
1102 static void
1103 sched_setup(void *dummy)
1104 {
1105         callout_init(&loadav_callout);
1106         callout_init(&schedcpu_callout);
1107
1108         /* Kick off timeout driven events by calling first time. */
1109         schedcpu(NULL);
1110         loadav(NULL);
1111 }
1112