sys/kern/kern_cpuset.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2008,  Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Copyright (c) 2008 Nokia Corporation
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
  13  *    disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  19  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  20  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  21  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  22  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  23  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  24  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  25  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  26  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  27  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  28  *
  29  */
  30
  31 #include <sys/cdefs.h>
  32 __FBSDID("$FreeBSD$");
  33
  34 #include "opt_ddb.h"
  35
  36 #include <sys/param.h>
  37 #include <sys/systm.h>
  38 #include <sys/sysproto.h>
  39 #include <sys/jail.h>
  40 #include <sys/kernel.h>
  41 #include <sys/lock.h>
  42 #include <sys/malloc.h>
  43 #include <sys/mutex.h>
  44 #include <sys/priv.h>
  45 #include <sys/proc.h>
  46 #include <sys/refcount.h>
  47 #include <sys/sched.h>
  48 #include <sys/smp.h>
  49 #include <sys/syscallsubr.h>
  50 #include <sys/cpuset.h>
  51 #include <sys/sx.h>
  52 #include <sys/queue.h>
  53 #include <sys/libkern.h>
  54 #include <sys/limits.h>
  55 #include <sys/bus.h>
  56 #include <sys/interrupt.h>
  57
  58 #include <vm/uma.h>
  59
  60 #ifdef DDB
  61 #include <ddb/ddb.h>
  62 #endif /* DDB */
  63
  64 /*
  65  * cpusets provide a mechanism for creating and manipulating sets of
  66  * processors for the purpose of constraining the scheduling of threads to
  67  * specific processors.
  68  *
  69  * Each process belongs to an identified set, by default this is set 1.  Each
  70  * thread may further restrict the cpus it may run on to a subset of this
  71  * named set.  This creates an anonymous set which other threads and processes
  72  * may not join by number.
  73  *
  74  * The named set is referred to herein as the 'base' set to avoid ambiguity.
  75  * This set is usually a child of a 'root' set while the anonymous set may
  76  * simply be referred to as a mask.  In the syscall api these are referred to
  77  * as the ROOT, CPUSET, and MASK levels where CPUSET is called 'base' here.
  78  *
  79  * Threads inherit their set from their creator whether it be anonymous or
  80  * not.  This means that anonymous sets are immutable because they may be
  81  * shared.  To modify an anonymous set a new set is created with the desired
  82  * mask and the same parent as the existing anonymous set.  This gives the
  83  * illusion of each thread having a private mask.
  84  *
  85  * Via the syscall apis a user may ask to retrieve or modify the root, base,
  86  * or mask that is discovered via a pid, tid, or setid.  Modifying a set
  87  * modifies all numbered and anonymous child sets to comply with the new mask.
  88  * Modifying a pid or tid's mask applies only to that tid but must still
  89  * exist within the assigned parent set.
  90  *
  91  * A thread may not be assigned to a group separate from other threads in
  92  * the process.  This is to remove ambiguity when the setid is queried with
  93  * a pid argument.  There is no other technical limitation.
  94  *
  95  * This somewhat complex arrangement is intended to make it easy for
  96  * applications to query available processors and bind their threads to
  97  * specific processors while also allowing administrators to dynamically
  98  * reprovision by changing sets which apply to groups of processes.
  99  *
 100  * A simple application should not concern itself with sets at all and
 101  * rather apply masks to its own threads via CPU_WHICH_TID and a -1 id
 102  * meaning 'curthread'.  It may query available cpus for that tid with a
 103  * getaffinity call using (CPU_LEVEL_CPUSET, CPU_WHICH_PID, -1, ...).
 104  */
 105 static uma_zone_t cpuset_zone;
 106 static struct mtx cpuset_lock;
 107 static struct setlist cpuset_ids;
 108 static struct unrhdr *cpuset_unr;
 109 static struct cpuset *cpuset_zero, *cpuset_default;
 110
 111 /* Return the size of cpuset_t at the kernel level */
 112 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, cpusetsize, CTLFLAG_RD,
 113     SYSCTL_NULL_INT_PTR, sizeof(cpuset_t), "sizeof(cpuset_t)");
 114
 115 cpuset_t *cpuset_root;
 116
 117 /*
 118  * Acquire a reference to a cpuset, all pointers must be tracked with refs.
 119  */
 120 struct cpuset *
 121 cpuset_ref(struct cpuset *set)
 122 {
 123
 124         refcount_acquire(&set->cs_ref);
 125         return (set);
 126 }
 127
 128 /*
 129  * Walks up the tree from 'set' to find the root.  Returns the root
 130  * referenced.
 131  */
 132 static struct cpuset *
 133 cpuset_refroot(struct cpuset *set)
 134 {
 135
 136         for (; set->cs_parent != NULL; set = set->cs_parent)
 137                 if (set->cs_flags & CPU_SET_ROOT)
 138                         break;
 139         cpuset_ref(set);
 140
 141         return (set);
 142 }
 143
 144 /*
 145  * Find the first non-anonymous set starting from 'set'.  Returns this set
 146  * referenced.  May return the passed in set with an extra ref if it is
 147  * not anonymous.
 148  */
 149 static struct cpuset *
 150 cpuset_refbase(struct cpuset *set)
 151 {
 152
 153         if (set->cs_id == CPUSET_INVALID)
 154                 set = set->cs_parent;
 155         cpuset_ref(set);
 156
 157         return (set);
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Release a reference in a context where it is safe to allocate.
 162  */
 163 void
 164 cpuset_rel(struct cpuset *set)
 165 {
 166         cpusetid_t id;
 167
 168         if (refcount_release(&set->cs_ref) == 0)
 169                 return;
 170         mtx_lock_spin(&cpuset_lock);
 171         LIST_REMOVE(set, cs_siblings);
 172         id = set->cs_id;
 173         if (id != CPUSET_INVALID)
 174                 LIST_REMOVE(set, cs_link);
 175         mtx_unlock_spin(&cpuset_lock);
 176         cpuset_rel(set->cs_parent);
 177         uma_zfree(cpuset_zone, set);
 178         if (id != CPUSET_INVALID)
 179                 free_unr(cpuset_unr, id);
 180 }
 181
 182 /*
 183  * Deferred release must be used when in a context that is not safe to
 184  * allocate/free.  This places any unreferenced sets on the list 'head'.
 185  */
 186 static void
 187 cpuset_rel_defer(struct setlist *head, struct cpuset *set)
 188 {
 189
 190         if (refcount_release(&set->cs_ref) == 0)
 191                 return;
 192         mtx_lock_spin(&cpuset_lock);
 193         LIST_REMOVE(set, cs_siblings);
 194         if (set->cs_id != CPUSET_INVALID)
 195                 LIST_REMOVE(set, cs_link);
 196         LIST_INSERT_HEAD(head, set, cs_link);
 197         mtx_unlock_spin(&cpuset_lock);
 198 }
 199
 200 /*
 201  * Complete a deferred release.  Removes the set from the list provided to
 202  * cpuset_rel_defer.
 203  */
 204 static void
 205 cpuset_rel_complete(struct cpuset *set)
 206 {
 207         LIST_REMOVE(set, cs_link);
 208         cpuset_rel(set->cs_parent);
 209         uma_zfree(cpuset_zone, set);
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Find a set based on an id.  Returns it with a ref.
 214  */
 215 static struct cpuset *
 216 cpuset_lookup(cpusetid_t setid, struct thread *td)
 217 {
 218         struct cpuset *set;
 219
 220         if (setid == CPUSET_INVALID)
 221                 return (NULL);
 222         mtx_lock_spin(&cpuset_lock);
 223         LIST_FOREACH(set, &cpuset_ids, cs_link)
 224                 if (set->cs_id == setid)
 225                         break;
 226         if (set)
 227                 cpuset_ref(set);
 228         mtx_unlock_spin(&cpuset_lock);
 229
 230         KASSERT(td != NULL, ("[%s:%d] td is NULL", __func__, __LINE__));
 231         if (set != NULL && jailed(td->td_ucred)) {
 232                 struct cpuset *jset, *tset;
 233
 234                 jset = td->td_ucred->cr_prison->pr_cpuset;
 235                 for (tset = set; tset != NULL; tset = tset->cs_parent)
 236                         if (tset == jset)
 237                                 break;
 238                 if (tset == NULL) {
 239                         cpuset_rel(set);
 240                         set = NULL;
 241                 }
 242         }
 243
 244         return (set);
 245 }
 246
 247 /*
 248  * Create a set in the space provided in 'set' with the provided parameters.
 249  * The set is returned with a single ref.  May return EDEADLK if the set
 250  * will have no valid cpu based on restrictions from the parent.
 251  */
 252 static int
 253 _cpuset_create(struct cpuset *set, struct cpuset *parent, const cpuset_t *mask,
 254     cpusetid_t id)
 255 {
 256
 257         if (!CPU_OVERLAP(&parent->cs_mask, mask))
 258                 return (EDEADLK);
 259         CPU_COPY(mask, &set->cs_mask);
 260         LIST_INIT(&set->cs_children);
 261         refcount_init(&set->cs_ref, 1);
 262         set->cs_flags = 0;
 263         mtx_lock_spin(&cpuset_lock);
 264         CPU_AND(&set->cs_mask, &parent->cs_mask);
 265         set->cs_id = id;
 266         set->cs_parent = cpuset_ref(parent);
 267         LIST_INSERT_HEAD(&parent->cs_children, set, cs_siblings);
 268         if (set->cs_id != CPUSET_INVALID)
 269                 LIST_INSERT_HEAD(&cpuset_ids, set, cs_link);
 270         mtx_unlock_spin(&cpuset_lock);
 271
 272         return (0);
 273 }
 274
 275 /*
 276  * Create a new non-anonymous set with the requested parent and mask.  May
 277  * return failures if the mask is invalid or a new number can not be
 278  * allocated.
 279  */
 280 static int
 281 cpuset_create(struct cpuset **setp, struct cpuset *parent, const cpuset_t *mask)
 282 {
 283         struct cpuset *set;
 284         cpusetid_t id;
 285         int error;
 286
 287         id = alloc_unr(cpuset_unr);
 288         if (id == -1)
 289                 return (ENFILE);
 290         *setp = set = uma_zalloc(cpuset_zone, M_WAITOK);
 291         error = _cpuset_create(set, parent, mask, id);
 292         if (error == 0)
 293                 return (0);
 294         free_unr(cpuset_unr, id);
 295         uma_zfree(cpuset_zone, set);
 296
 297         return (error);
 298 }
 299
 300 /*
 301  * Recursively check for errors that would occur from applying mask to
 302  * the tree of sets starting at 'set'.  Checks for sets that would become
 303  * empty as well as RDONLY flags.
 304  */
 305 static int
 306 cpuset_testupdate(struct cpuset *set, cpuset_t *mask, int check_mask)
 307 {
 308         struct cpuset *nset;
 309         cpuset_t newmask;
 310         int error;
 311
 312         mtx_assert(&cpuset_lock, MA_OWNED);
 313         if (set->cs_flags & CPU_SET_RDONLY)
 314                 return (EPERM);
 315         if (check_mask) {
 316                 if (!CPU_OVERLAP(&set->cs_mask, mask))
 317                         return (EDEADLK);
 318                 CPU_COPY(&set->cs_mask, &newmask);
 319                 CPU_AND(&newmask, mask);
 320         } else
 321                 CPU_COPY(mask, &newmask);
 322         error = 0;
 323         LIST_FOREACH(nset, &set->cs_children, cs_siblings)
 324                 if ((error = cpuset_testupdate(nset, &newmask, 1)) != 0)
 325                         break;
 326         return (error);
 327 }
 328
 329 /*
 330  * Applies the mask 'mask' without checking for empty sets or permissions.
 331  */
 332 static void
 333 cpuset_update(struct cpuset *set, cpuset_t *mask)
 334 {
 335         struct cpuset *nset;
 336
 337         mtx_assert(&cpuset_lock, MA_OWNED);
 338         CPU_AND(&set->cs_mask, mask);
 339         LIST_FOREACH(nset, &set->cs_children, cs_siblings)
 340                 cpuset_update(nset, &set->cs_mask);
 341
 342         return;
 343 }
 344
 345 /*
 346  * Modify the set 'set' to use a copy of the mask provided.  Apply this new
 347  * mask to restrict all children in the tree.  Checks for validity before
 348  * applying the changes.
 349  */
 350 static int
 351 cpuset_modify(struct cpuset *set, cpuset_t *mask)
 352 {
 353         struct cpuset *root;
 354         int error;
 355
 356         error = priv_check(curthread, PRIV_SCHED_CPUSET);
 357         if (error)
 358                 return (error);
 359         /*
 360          * In case we are called from within the jail
 361          * we do not allow modifying the dedicated root
 362          * cpuset of the jail but may still allow to
 363          * change child sets.
 364          */
 365         if (jailed(curthread->td_ucred) &&
 366             set->cs_flags & CPU_SET_ROOT)
 367                 return (EPERM);
 368         /*
 369          * Verify that we have access to this set of
 370          * cpus.
 371          */
 372         root = set->cs_parent;
 373         if (root && !CPU_SUBSET(&root->cs_mask, mask))
 374                 return (EINVAL);
 375         mtx_lock_spin(&cpuset_lock);
 376         error = cpuset_testupdate(set, mask, 0);
 377         if (error)
 378                 goto out;
 379         CPU_COPY(mask, &set->cs_mask);
 380         cpuset_update(set, mask);
 381 out:
 382         mtx_unlock_spin(&cpuset_lock);
 383
 384         return (error);
 385 }
 386
 387 /*
 388  * Resolve the 'which' parameter of several cpuset apis.
 389  *
 390  * For WHICH_PID and WHICH_TID return a locked proc and valid proc/tid.  Also
 391  * checks for permission via p_cansched().
 392  *
 393  * For WHICH_SET returns a valid set with a new reference.
 394  *
 395  * -1 may be supplied for any argument to mean the current proc/thread or
 396  * the base set of the current thread.  May fail with ESRCH/EPERM.
 397  */
 398 static int
 399 cpuset_which(cpuwhich_t which, id_t id, struct proc **pp, struct thread **tdp,
 400     struct cpuset **setp)
 401 {
 402         struct cpuset *set;
 403         struct thread *td;
 404         struct proc *p;
 405         int error;
 406
 407         *pp = p = NULL;
 408         *tdp = td = NULL;
 409         *setp = set = NULL;
 410         switch (which) {
 411         case CPU_WHICH_PID:
 412                 if (id == -1) {
 413                         PROC_LOCK(curproc);
 414                         p = curproc;
 415                         break;
 416                 }
 417                 if ((p = pfind(id)) == NULL)
 418                         return (ESRCH);
 419                 break;
 420         case CPU_WHICH_TID:
 421                 if (id == -1) {
 422                         PROC_LOCK(curproc);
 423                         p = curproc;
 424                         td = curthread;
 425                         break;
 426                 }
 427                 td = tdfind(id, -1);
 428                 if (td == NULL)
 429                         return (ESRCH);
 430                 p = td->td_proc;
 431                 break;
 432         case CPU_WHICH_CPUSET:
 433                 if (id == -1) {
 434                         thread_lock(curthread);
 435                         set = cpuset_refbase(curthread->td_cpuset);
 436                         thread_unlock(curthread);
 437                 } else
 438                         set = cpuset_lookup(id, curthread);
 439                 if (set) {
 440                         *setp = set;
 441                         return (0);
 442                 }
 443                 return (ESRCH);
 444         case CPU_WHICH_JAIL:
 445         {
 446                 /* Find `set' for prison with given id. */
 447                 struct prison *pr;
 448
 449                 sx_slock(&allprison_lock);
 450                 pr = prison_find_child(curthread->td_ucred->cr_prison, id);
 451                 sx_sunlock(&allprison_lock);
 452                 if (pr == NULL)
 453                         return (ESRCH);
 454                 cpuset_ref(pr->pr_cpuset);
 455                 *setp = pr->pr_cpuset;
 456                 mtx_unlock(&pr->pr_mtx);
 457                 return (0);
 458         }
 459         case CPU_WHICH_IRQ:
 460                 return (0);
 461         default:
 462                 return (EINVAL);
 463         }
 464         error = p_cansched(curthread, p);
 465         if (error) {
 466                 PROC_UNLOCK(p);
 467                 return (error);
 468         }
 469         if (td == NULL)
 470                 td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
 471         *pp = p;
 472         *tdp = td;
 473         return (0);
 474 }
 475
 476 /*
 477  * Create an anonymous set with the provided mask in the space provided by
 478  * 'fset'.  If the passed in set is anonymous we use its parent otherwise
 479  * the new set is a child of 'set'.
 480  */
 481 static int
 482 cpuset_shadow(struct cpuset *set, struct cpuset *fset, const cpuset_t *mask)
 483 {
 484         struct cpuset *parent;
 485
 486         if (set->cs_id == CPUSET_INVALID)
 487                 parent = set->cs_parent;
 488         else
 489                 parent = set;
 490         if (!CPU_SUBSET(&parent->cs_mask, mask))
 491                 return (EDEADLK);
 492         return (_cpuset_create(fset, parent, mask, CPUSET_INVALID));
 493 }
 494
 495 /*
 496  * Handle two cases for replacing the base set or mask of an entire process.
 497  *
 498  * 1) Set is non-null and mask is null.  This reparents all anonymous sets
 499  *    to the provided set and replaces all non-anonymous td_cpusets with the
 500  *    provided set.
 501  * 2) Mask is non-null and set is null.  This replaces or creates anonymous
 502  *    sets for every thread with the existing base as a parent.
 503  *
 504  * This is overly complicated because we can't allocate while holding a
 505  * spinlock and spinlocks must be held while changing and examining thread
 506  * state.
 507  */
 508 static int
 509 cpuset_setproc(pid_t pid, struct cpuset *set, cpuset_t *mask)
 510 {
 511         struct setlist freelist;
 512         struct setlist droplist;
 513         struct cpuset *tdset;
 514         struct cpuset *nset;
 515         struct thread *td;
 516         struct proc *p;
 517         int threads;
 518         int nfree;
 519         int error;
 520         /*
 521          * The algorithm requires two passes due to locking considerations.
 522          *
 523          * 1) Lookup the process and acquire the locks in the required order.
 524          * 2) If enough cpusets have not been allocated release the locks and
 525          *    allocate them.  Loop.
 526          */
 527         LIST_INIT(&freelist);
 528         LIST_INIT(&droplist);
 529         nfree = 0;
 530         for (;;) {
 531                 error = cpuset_which(CPU_WHICH_PID, pid, &p, &td, &nset);
 532                 if (error)
 533                         goto out;
 534                 if (nfree >= p->p_numthreads)
 535                         break;
 536                 threads = p->p_numthreads;
 537                 PROC_UNLOCK(p);
 538                 for (; nfree < threads; nfree++) {
 539                         nset = uma_zalloc(cpuset_zone, M_WAITOK);
 540                         LIST_INSERT_HEAD(&freelist, nset, cs_link);
 541                 }
 542         }
 543         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 544         /*
 545          * Now that the appropriate locks are held and we have enough cpusets,
 546          * make sure the operation will succeed before applying changes.  The
 547          * proc lock prevents td_cpuset from changing between calls.
 548          */
 549         error = 0;
 550         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 551                 thread_lock(td);
 552                 tdset = td->td_cpuset;
 553                 /*
 554                  * Verify that a new mask doesn't specify cpus outside of
 555                  * the set the thread is a member of.
 556                  */
 557                 if (mask) {
 558                         if (tdset->cs_id == CPUSET_INVALID)
 559                                 tdset = tdset->cs_parent;
 560                         if (!CPU_SUBSET(&tdset->cs_mask, mask))
 561                                 error = EDEADLK;
 562                 /*
 563                  * Verify that a new set won't leave an existing thread
 564                  * mask without a cpu to run on.  It can, however, restrict
 565                  * the set.
 566                  */
 567                 } else if (tdset->cs_id == CPUSET_INVALID) {
 568                         if (!CPU_OVERLAP(&set->cs_mask, &tdset->cs_mask))
 569                                 error = EDEADLK;
 570                 }
 571                 thread_unlock(td);
 572                 if (error)
 573                         goto unlock_out;
 574         }
 575         /*
 576          * Replace each thread's cpuset while using deferred release.  We
 577          * must do this because the thread lock must be held while operating
 578          * on the thread and this limits the type of operations allowed.
 579          */
 580         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 581                 thread_lock(td);
 582                 /*
 583                  * If we presently have an anonymous set or are applying a
 584                  * mask we must create an anonymous shadow set.  That is
 585                  * either parented to our existing base or the supplied set.
 586                  *
 587                  * If we have a base set with no anonymous shadow we simply
 588                  * replace it outright.
 589                  */
 590                 tdset = td->td_cpuset;
 591                 if (tdset->cs_id == CPUSET_INVALID || mask) {
 592                         nset = LIST_FIRST(&freelist);
 593                         LIST_REMOVE(nset, cs_link);
 594                         if (mask)
 595                                 error = cpuset_shadow(tdset, nset, mask);
 596                         else
 597                                 error = _cpuset_create(nset, set,
 598                                     &tdset->cs_mask, CPUSET_INVALID);
 599                         if (error) {
 600                                 LIST_INSERT_HEAD(&freelist, nset, cs_link);
 601                                 thread_unlock(td);
 602                                 break;
 603                         }
 604                 } else
 605                         nset = cpuset_ref(set);
 606                 cpuset_rel_defer(&droplist, tdset);
 607                 td->td_cpuset = nset;
 608                 sched_affinity(td);
 609                 thread_unlock(td);
 610         }
 611 unlock_out:
 612         PROC_UNLOCK(p);
 613 out:
 614         while ((nset = LIST_FIRST(&droplist)) != NULL)
 615                 cpuset_rel_complete(nset);
 616         while ((nset = LIST_FIRST(&freelist)) != NULL) {
 617                 LIST_REMOVE(nset, cs_link);
 618                 uma_zfree(cpuset_zone, nset);
 619         }
 620         return (error);
 621 }
 622
 623 /*
 624  * Return a string representing a valid layout for a cpuset_t object.
 625  * It expects an incoming buffer at least sized as CPUSETBUFSIZ.
 626  */
 627 char *
 628 cpusetobj_strprint(char *buf, const cpuset_t *set)
 629 {
 630         char *tbuf;
 631         size_t i, bytesp, bufsiz;
 632
 633         tbuf = buf;
 634         bytesp = 0;
 635         bufsiz = CPUSETBUFSIZ;
 636
 637         for (i = 0; i < (_NCPUWORDS - 1); i++) {
 638                 bytesp = snprintf(tbuf, bufsiz, "%lx,", set->__bits[i]);
 639                 bufsiz -= bytesp;
 640                 tbuf += bytesp;
 641         }
 642         snprintf(tbuf, bufsiz, "%lx", set->__bits[_NCPUWORDS - 1]);
 643         return (buf);
 644 }
 645
 646 /*
 647  * Build a valid cpuset_t object from a string representation.
 648  * It expects an incoming buffer at least sized as CPUSETBUFSIZ.
 649  */
 650 int
 651 cpusetobj_strscan(cpuset_t *set, const char *buf)
 652 {
 653         u_int nwords;
 654         int i, ret;
 655
 656         if (strlen(buf) > CPUSETBUFSIZ - 1)
 657                 return (-1);
 658
 659         /* Allow to pass a shorter version of the mask when necessary. */
 660         nwords = 1;
 661         for (i = 0; buf[i] != '\0'; i++)
 662                 if (buf[i] == ',')
 663                         nwords++;
 664         if (nwords > _NCPUWORDS)
 665                 return (-1);
 666
 667         CPU_ZERO(set);
 668         for (i = 0; i < (nwords - 1); i++) {
 669                 ret = sscanf(buf, "%lx,", &set->__bits[i]);
 670                 if (ret == 0 || ret == -1)
 671                         return (-1);
 672                 buf = strstr(buf, ",");
 673                 if (buf == NULL)
 674                         return (-1);
 675                 buf++;
 676         }
 677         ret = sscanf(buf, "%lx", &set->__bits[nwords - 1]);
 678         if (ret == 0 || ret == -1)
 679                 return (-1);
 680         return (0);
 681 }
 682
 683 /*
 684  * Apply an anonymous mask to a single thread.
 685  */
 686 int
 687 cpuset_setthread(lwpid_t id, cpuset_t *mask)
 688 {
 689         struct cpuset *nset;
 690         struct cpuset *set;
 691         struct thread *td;
 692         struct proc *p;
 693         int error;
 694
 695         nset = uma_zalloc(cpuset_zone, M_WAITOK);
 696         error = cpuset_which(CPU_WHICH_TID, id, &p, &td, &set);
 697         if (error)
 698                 goto out;
 699         set = NULL;
 700         thread_lock(td);
 701         error = cpuset_shadow(td->td_cpuset, nset, mask);
 702         if (error == 0) {
 703                 set = td->td_cpuset;
 704                 td->td_cpuset = nset;
 705                 sched_affinity(td);
 706                 nset = NULL;
 707         }
 708         thread_unlock(td);
 709         PROC_UNLOCK(p);
 710         if (set)
 711                 cpuset_rel(set);
 712 out:
 713         if (nset)
 714                 uma_zfree(cpuset_zone, nset);
 715         return (error);
 716 }
 717
 718 /*
 719  * Apply new cpumask to the ithread.
 720  */
 721 int
 722 cpuset_setithread(lwpid_t id, int cpu)
 723 {
 724         struct cpuset *nset, *rset;
 725         struct cpuset *parent, *old_set;
 726         struct thread *td;
 727         struct proc *p;
 728         cpusetid_t cs_id;
 729         cpuset_t mask;
 730         int error;
 731
 732         nset = uma_zalloc(cpuset_zone, M_WAITOK);
 733         rset = uma_zalloc(cpuset_zone, M_WAITOK);
 734         cs_id = CPUSET_INVALID;
 735
 736         CPU_ZERO(&mask);
 737         if (cpu == NOCPU)
 738                 CPU_COPY(cpuset_root, &mask);
 739         else
 740                 CPU_SET(cpu, &mask);
 741
 742         error = cpuset_which(CPU_WHICH_TID, id, &p, &td, &old_set);
 743         if (error != 0 || ((cs_id = alloc_unr(cpuset_unr)) == CPUSET_INVALID))
 744                 goto out;
 745
 746         /* cpuset_which() returns with PROC_LOCK held. */
 747         old_set = td->td_cpuset;
 748
 749         if (cpu == NOCPU) {
 750
 751                 /*
 752                  * roll back to default set. We're not using cpuset_shadow()
 753                  * here because we can fail CPU_SUBSET() check. This can happen
 754                  * if default set does not contain all CPUs.
 755                  */
 756                 error = _cpuset_create(nset, cpuset_default, &mask,
 757                     CPUSET_INVALID);
 758
 759                 goto applyset;
 760         }
 761
 762         if (old_set->cs_id == 1 || (old_set->cs_id == CPUSET_INVALID &&
 763             old_set->cs_parent->cs_id == 1)) {
 764
 765                 /*
 766                  * Current set is either default (1) or
 767                  * shadowed version of default set.
 768                  *
 769                  * Allocate new root set to be able to shadow it
 770                  * with any mask.
 771                  */
 772                 error = _cpuset_create(rset, cpuset_zero,
 773                     &cpuset_zero->cs_mask, cs_id);
 774                 if (error != 0) {
 775                         PROC_UNLOCK(p);
 776                         goto out;
 777                 }
 778                 rset->cs_flags |= CPU_SET_ROOT;
 779                 parent = rset;
 780                 rset = NULL;
 781                 cs_id = CPUSET_INVALID;
 782         } else {
 783                 /* Assume existing set was already allocated by previous call */
 784                 parent = old_set;
 785                 old_set = NULL;
 786         }
 787
 788         error = cpuset_shadow(parent, nset, &mask);
 789 applyset:
 790         if (error == 0) {
 791                 thread_lock(td);
 792                 td->td_cpuset = nset;
 793                 sched_affinity(td);
 794                 thread_unlock(td);
 795                 nset = NULL;
 796         } else
 797                 old_set = NULL;
 798         PROC_UNLOCK(p);
 799         if (old_set != NULL)
 800                 cpuset_rel(old_set);
 801 out:
 802         if (nset != NULL)
 803                 uma_zfree(cpuset_zone, nset);
 804         if (rset != NULL)
 805                 uma_zfree(cpuset_zone, rset);
 806         if (cs_id != CPUSET_INVALID)
 807                 free_unr(cpuset_unr, cs_id);
 808         return (error);
 809 }
 810
 811
 812 /*
 813  * Creates the cpuset for thread0.  We make two sets:
 814  *
 815  * 0 - The root set which should represent all valid processors in the
 816  *     system.  It is initially created with a mask of all processors
 817  *     because we don't know what processors are valid until cpuset_init()
 818  *     runs.  This set is immutable.
 819  * 1 - The default set which all processes are a member of until changed.
 820  *     This allows an administrator to move all threads off of given cpus to
 821  *     dedicate them to high priority tasks or save power etc.
 822  */
 823 struct cpuset *
 824 cpuset_thread0(void)
 825 {
 826         struct cpuset *set;
 827         int error;
 828
 829         cpuset_zone = uma_zcreate("cpuset", sizeof(struct cpuset), NULL, NULL,
 830             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, 0);
 831         mtx_init(&cpuset_lock, "cpuset", NULL, MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
 832
 833         /*
 834          * Create the root system set for the whole machine.  Doesn't use
 835          * cpuset_create() due to NULL parent.
 836          */
 837         set = uma_zalloc(cpuset_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
 838         CPU_FILL(&set->cs_mask);
 839         LIST_INIT(&set->cs_children);
 840         LIST_INSERT_HEAD(&cpuset_ids, set, cs_link);
 841         set->cs_ref = 1;
 842         set->cs_flags = CPU_SET_ROOT;
 843         cpuset_zero = set;
 844         cpuset_root = &set->cs_mask;
 845
 846         /*
 847          * Now derive a default, modifiable set from that to give out.
 848          */
 849         set = uma_zalloc(cpuset_zone, M_WAITOK);
 850         error = _cpuset_create(set, cpuset_zero, &cpuset_zero->cs_mask, 1);
 851         KASSERT(error == 0, ("Error creating default set: %d\n", error));
 852         cpuset_default = set;
 853
 854         /*
 855          * Initialize the unit allocator. 0 and 1 are allocated above.
 856          */
 857         cpuset_unr = new_unrhdr(2, INT_MAX, NULL);
 858
 859         return (set);
 860 }
 861
 862 /*
 863  * Create a cpuset, which would be cpuset_create() but
 864  * mark the new 'set' as root.
 865  *
 866  * We are not going to reparent the td to it.  Use cpuset_setproc_update_set()
 867  * for that.
 868  *
 869  * In case of no error, returns the set in *setp locked with a reference.
 870  */
 871 int
 872 cpuset_create_root(struct prison *pr, struct cpuset **setp)
 873 {
 874         struct cpuset *set;
 875         int error;
 876
 877         KASSERT(pr != NULL, ("[%s:%d] invalid pr", __func__, __LINE__));
 878         KASSERT(setp != NULL, ("[%s:%d] invalid setp", __func__, __LINE__));
 879
 880         error = cpuset_create(setp, pr->pr_cpuset, &pr->pr_cpuset->cs_mask);
 881         if (error)
 882                 return (error);
 883
 884         KASSERT(*setp != NULL, ("[%s:%d] cpuset_create returned invalid data",
 885             __func__, __LINE__));
 886
 887         /* Mark the set as root. */
 888         set = *setp;
 889         set->cs_flags |= CPU_SET_ROOT;
 890
 891         return (0);
 892 }
 893
 894 int
 895 cpuset_setproc_update_set(struct proc *p, struct cpuset *set)
 896 {
 897         int error;
 898
 899         KASSERT(p != NULL, ("[%s:%d] invalid proc", __func__, __LINE__));
 900         KASSERT(set != NULL, ("[%s:%d] invalid set", __func__, __LINE__));
 901
 902         cpuset_ref(set);
 903         error = cpuset_setproc(p->p_pid, set, NULL);
 904         if (error)
 905                 return (error);
 906         cpuset_rel(set);
 907         return (0);
 908 }
 909
 910 /*
 911  * This is called once the final set of system cpus is known.  Modifies
 912  * the root set and all children and mark the root read-only.
 913  */
 914 static void
 915 cpuset_init(void *arg)
 916 {
 917         cpuset_t mask;
 918
 919         mask = all_cpus;
 920         if (cpuset_modify(cpuset_zero, &mask))
 921                 panic("Can't set initial cpuset mask.\n");
 922         cpuset_zero->cs_flags |= CPU_SET_RDONLY;
 923 }
 924 SYSINIT(cpuset, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_ANY, cpuset_init, NULL);
 925
 926 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
 927 struct cpuset_args {
 928         cpusetid_t      *setid;
 929 };
 930 #endif
 931 int
 932 sys_cpuset(struct thread *td, struct cpuset_args *uap)
 933 {
 934         struct cpuset *root;
 935         struct cpuset *set;
 936         int error;
 937
 938         thread_lock(td);
 939         root = cpuset_refroot(td->td_cpuset);
 940         thread_unlock(td);
 941         error = cpuset_create(&set, root, &root->cs_mask);
 942         cpuset_rel(root);
 943         if (error)
 944                 return (error);
 945         error = copyout(&set->cs_id, uap->setid, sizeof(set->cs_id));
 946         if (error == 0)
 947                 error = cpuset_setproc(-1, set, NULL);
 948         cpuset_rel(set);
 949         return (error);
 950 }
 951
 952 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
 953 struct cpuset_setid_args {
 954         cpuwhich_t      which;
 955         id_t            id;
 956         cpusetid_t      setid;
 957 };
 958 #endif
 959 int
 960 sys_cpuset_setid(struct thread *td, struct cpuset_setid_args *uap)
 961 {
 962         struct cpuset *set;
 963         int error;
 964
 965         /*
 966          * Presently we only support per-process sets.
 967          */
 968         if (uap->which != CPU_WHICH_PID)
 969                 return (EINVAL);
 970         set = cpuset_lookup(uap->setid, td);
 971         if (set == NULL)
 972                 return (ESRCH);
 973         error = cpuset_setproc(uap->id, set, NULL);
 974         cpuset_rel(set);
 975         return (error);
 976 }
 977
 978 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
 979 struct cpuset_getid_args {
 980         cpulevel_t      level;
 981         cpuwhich_t      which;
 982         id_t            id;
 983         cpusetid_t      *setid;
 984 };
 985 #endif
 986 int
 987 sys_cpuset_getid(struct thread *td, struct cpuset_getid_args *uap)
 988 {
 989         struct cpuset *nset;
 990         struct cpuset *set;
 991         struct thread *ttd;
 992         struct proc *p;
 993         cpusetid_t id;
 994         int error;
 995
 996         if (uap->level == CPU_LEVEL_WHICH && uap->which != CPU_WHICH_CPUSET)
 997                 return (EINVAL);
 998         error = cpuset_which(uap->which, uap->id, &p, &ttd, &set);
 999         if (error)
1000                 return (error);
1001         switch (uap->which) {
1002         case CPU_WHICH_TID:
1003         case CPU_WHICH_PID:
1004                 thread_lock(ttd);
1005                 set = cpuset_refbase(ttd->td_cpuset);
1006                 thread_unlock(ttd);
1007                 PROC_UNLOCK(p);
1008                 break;
1009         case CPU_WHICH_CPUSET:
1010         case CPU_WHICH_JAIL:
1011                 break;
1012         case CPU_WHICH_IRQ:
1013                 return (EINVAL);
1014         }
1015         switch (uap->level) {
1016         case CPU_LEVEL_ROOT:
1017                 nset = cpuset_refroot(set);
1018                 cpuset_rel(set);
1019                 set = nset;
1020                 break;
1021         case CPU_LEVEL_CPUSET:
1022                 break;
1023         case CPU_LEVEL_WHICH:
1024                 break;
1025         }
1026         id = set->cs_id;
1027         cpuset_rel(set);
1028         if (error == 0)
1029                 error = copyout(&id, uap->setid, sizeof(id));
1030
1031         return (error);
1032 }
1033
1034 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
1035 struct cpuset_getaffinity_args {
1036         cpulevel_t      level;
1037         cpuwhich_t      which;
1038         id_t            id;
1039         size_t          cpusetsize;
1040         cpuset_t        *mask;
1041 };
1042 #endif
1043 int
1044 sys_cpuset_getaffinity(struct thread *td, struct cpuset_getaffinity_args *uap)
1045 {
1046         struct thread *ttd;
1047         struct cpuset *nset;
1048         struct cpuset *set;
1049         struct proc *p;
1050         cpuset_t *mask;
1051         int error;
1052         size_t size;
1053
1054         if (uap->cpusetsize < sizeof(cpuset_t) ||
1055             uap->cpusetsize > CPU_MAXSIZE / NBBY)
1056                 return (ERANGE);
1057         size = uap->cpusetsize;
1058         mask = malloc(size, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1059         error = cpuset_which(uap->which, uap->id, &p, &ttd, &set);
1060         if (error)
1061                 goto out;
1062         switch (uap->level) {
1063         case CPU_LEVEL_ROOT:
1064         case CPU_LEVEL_CPUSET:
1065                 switch (uap->which) {
1066                 case CPU_WHICH_TID:
1067                 case CPU_WHICH_PID:
1068                         thread_lock(ttd);
1069                         set = cpuset_ref(ttd->td_cpuset);
1070                         thread_unlock(ttd);
1071                         break;
1072                 case CPU_WHICH_CPUSET:
1073                 case CPU_WHICH_JAIL:
1074                         break;
1075                 case CPU_WHICH_IRQ:
1076                         error = EINVAL;
1077                         goto out;
1078                 }
1079                 if (uap->level == CPU_LEVEL_ROOT)
1080                         nset = cpuset_refroot(set);
1081                 else
1082                         nset = cpuset_refbase(set);
1083                 CPU_COPY(&nset->cs_mask, mask);
1084                 cpuset_rel(nset);
1085                 break;
1086         case CPU_LEVEL_WHICH:
1087                 switch (uap->which) {
1088                 case CPU_WHICH_TID:
1089                         thread_lock(ttd);
1090                         CPU_COPY(&ttd->td_cpuset->cs_mask, mask);
1091                         thread_unlock(ttd);
1092                         break;
1093                 case CPU_WHICH_PID:
1094                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, ttd) {
1095                                 thread_lock(ttd);
1096                                 CPU_OR(mask, &ttd->td_cpuset->cs_mask);
1097                                 thread_unlock(ttd);
1098                         }
1099                         break;
1100                 case CPU_WHICH_CPUSET:
1101                 case CPU_WHICH_JAIL:
1102                         CPU_COPY(&set->cs_mask, mask);
1103                         break;
1104                 case CPU_WHICH_IRQ:
1105                         error = intr_getaffinity(uap->id, mask);
1106                         break;
1107                 }
1108                 break;
1109         default:
1110                 error = EINVAL;
1111                 break;
1112         }
1113         if (set)
1114                 cpuset_rel(set);
1115         if (p)
1116                 PROC_UNLOCK(p);
1117         if (error == 0)
1118                 error = copyout(mask, uap->mask, size);
1119 out:
1120         free(mask, M_TEMP);
1121         return (error);
1122 }
1123
1124 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
1125 struct cpuset_setaffinity_args {
1126         cpulevel_t      level;
1127         cpuwhich_t      which;
1128         id_t            id;
1129         size_t          cpusetsize;
1130         const cpuset_t  *mask;
1131 };
1132 #endif
1133 int
1134 sys_cpuset_setaffinity(struct thread *td, struct cpuset_setaffinity_args *uap)
1135 {
1136         struct cpuset *nset;
1137         struct cpuset *set;
1138         struct thread *ttd;
1139         struct proc *p;
1140         cpuset_t *mask;
1141         int error;
1142
1143         if (uap->cpusetsize < sizeof(cpuset_t) ||
1144             uap->cpusetsize > CPU_MAXSIZE / NBBY)
1145                 return (ERANGE);
1146         mask = malloc(uap->cpusetsize, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1147         error = copyin(uap->mask, mask, uap->cpusetsize);
1148         if (error)
1149                 goto out;
1150         /*
1151          * Verify that no high bits are set.
1152          */
1153         if (uap->cpusetsize > sizeof(cpuset_t)) {
1154                 char *end;
1155                 char *cp;
1156
1157                 end = cp = (char *)&mask->__bits;
1158                 end += uap->cpusetsize;
1159                 cp += sizeof(cpuset_t);
1160                 while (cp != end)
1161                         if (*cp++ != 0) {
1162                                 error = EINVAL;
1163                                 goto out;
1164                         }
1165
1166         }
1167         switch (uap->level) {
1168         case CPU_LEVEL_ROOT:
1169         case CPU_LEVEL_CPUSET:
1170                 error = cpuset_which(uap->which, uap->id, &p, &ttd, &set);
1171                 if (error)
1172                         break;
1173                 switch (uap->which) {
1174                 case CPU_WHICH_TID:
1175                 case CPU_WHICH_PID:
1176                         thread_lock(ttd);
1177                         set = cpuset_ref(ttd->td_cpuset);
1178                         thread_unlock(ttd);
1179                         PROC_UNLOCK(p);
1180                         break;
1181                 case CPU_WHICH_CPUSET:
1182                 case CPU_WHICH_JAIL:
1183                         break;
1184                 case CPU_WHICH_IRQ:
1185                         error = EINVAL;
1186                         goto out;
1187                 }
1188                 if (uap->level == CPU_LEVEL_ROOT)
1189                         nset = cpuset_refroot(set);
1190                 else
1191                         nset = cpuset_refbase(set);
1192                 error = cpuset_modify(nset, mask);
1193                 cpuset_rel(nset);
1194                 cpuset_rel(set);
1195                 break;
1196         case CPU_LEVEL_WHICH:
1197                 switch (uap->which) {
1198                 case CPU_WHICH_TID:
1199                         error = cpuset_setthread(uap->id, mask);
1200                         break;
1201                 case CPU_WHICH_PID:
1202                         error = cpuset_setproc(uap->id, NULL, mask);
1203                         break;
1204                 case CPU_WHICH_CPUSET:
1205                 case CPU_WHICH_JAIL:
1206                         error = cpuset_which(uap->which, uap->id, &p,
1207                             &ttd, &set);
1208                         if (error == 0) {
1209                                 error = cpuset_modify(set, mask);
1210                                 cpuset_rel(set);
1211                         }
1212                         break;
1213                 case CPU_WHICH_IRQ:
1214                         error = intr_setaffinity(uap->id, mask);
1215                         break;
1216                 default:
1217                         error = EINVAL;
1218                         break;
1219                 }
1220                 break;
1221         default:
1222                 error = EINVAL;
1223                 break;
1224         }
1225 out:
1226         free(mask, M_TEMP);
1227         return (error);
1228 }
1229
1230 #ifdef DDB
1231 void
1232 ddb_display_cpuset(const cpuset_t *set)
1233 {
1234         int cpu, once;
1235
1236         for (once = 0, cpu = 0; cpu < CPU_SETSIZE; cpu++) {
1237                 if (CPU_ISSET(cpu, set)) {
1238                         if (once == 0) {
1239                                 db_printf("%d", cpu);
1240                                 once = 1;
1241                         } else
1242                                 db_printf(",%d", cpu);
1243                 }
1244         }
1245         if (once == 0)
1246                 db_printf("<none>");
1247 }
1248
1249 DB_SHOW_COMMAND(cpusets, db_show_cpusets)
1250 {
1251         struct cpuset *set;
1252
1253         LIST_FOREACH(set, &cpuset_ids, cs_link) {
1254                 db_printf("set=%p id=%-6u ref=%-6d flags=0x%04x parent id=%d\n",
1255                     set, set->cs_id, set->cs_ref, set->cs_flags,
1256                     (set->cs_parent != NULL) ? set->cs_parent->cs_id : 0);
1257                 db_printf("  mask=");
1258                 ddb_display_cpuset(&set->cs_mask);
1259                 db_printf("\n");
1260                 if (db_pager_quit)
1261                         break;
1262         }
1263 }
1264 #endif /* DDB */