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         0, 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, u_char 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
 735         CPU_ZERO(&mask);
 736         if (cpu == NOCPU)
 737                 CPU_COPY(cpuset_root, &mask);
 738         else
 739                 CPU_SET(cpu, &mask);
 740
 741         error = cpuset_which(CPU_WHICH_TID, id, &p, &td, &old_set);
 742         if (((cs_id = alloc_unr(cpuset_unr)) == CPUSET_INVALID) || error != 0)
 743                 goto out;
 744
 745         thread_lock(td);
 746         old_set = td->td_cpuset;
 747
 748         if (cpu == NOCPU) {
 749                 /*
 750                  * roll back to default set. We're not using cpuset_shadow()
 751                  * here because we can fail CPU_SUBSET() check. This can happen
 752                  * if default set does not contain all CPUs.
 753                  */
 754                 error = _cpuset_create(nset, cpuset_default, &mask,
 755                     CPUSET_INVALID);
 756
 757                 goto applyset;
 758         }
 759
 760         if (old_set->cs_id == 1 || (old_set->cs_id == CPUSET_INVALID &&
 761             old_set->cs_parent->cs_id == 1)) {
 762                 /* Default mask, we need to use new root set */
 763                 error = _cpuset_create(rset, cpuset_zero,
 764                     &cpuset_zero->cs_mask, cs_id);
 765                 if (error != 0) {
 766                         PROC_UNLOCK(p);
 767                         goto out;
 768                 }
 769                 rset->cs_flags |= CPU_SET_ROOT;
 770                 parent = rset;
 771                 rset = NULL;
 772                 cs_id = CPUSET_INVALID;
 773         } else {
 774                 /* Assume existing set was already allocated by previous call */
 775                 parent = td->td_cpuset;
 776                 old_set = NULL;
 777         }
 778
 779         error = cpuset_shadow(parent, nset, &mask);
 780 applyset:
 781         if (error == 0) {
 782                 td->td_cpuset = nset;
 783                 sched_affinity(td);
 784                 nset = NULL;
 785         }
 786         thread_unlock(td);
 787         PROC_UNLOCK(p);
 788         if (old_set != NULL)
 789                 cpuset_rel(old_set);
 790 out:
 791         if (nset != NULL)
 792                 uma_zfree(cpuset_zone, nset);
 793         if (rset != NULL)
 794                 uma_zfree(cpuset_zone, rset);
 795         if (cs_id != CPUSET_INVALID)
 796                 free_unr(cpuset_unr, cs_id);
 797         return (error);
 798 }
 799
 800
 801 /*
 802  * Creates the cpuset for thread0.  We make two sets:
 803  *
 804  * 0 - The root set which should represent all valid processors in the
 805  *     system.  It is initially created with a mask of all processors
 806  *     because we don't know what processors are valid until cpuset_init()
 807  *     runs.  This set is immutable.
 808  * 1 - The default set which all processes are a member of until changed.
 809  *     This allows an administrator to move all threads off of given cpus to
 810  *     dedicate them to high priority tasks or save power etc.
 811  */
 812 struct cpuset *
 813 cpuset_thread0(void)
 814 {
 815         struct cpuset *set;
 816         int error;
 817
 818         cpuset_zone = uma_zcreate("cpuset", sizeof(struct cpuset), NULL, NULL,
 819             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, 0);
 820         mtx_init(&cpuset_lock, "cpuset", NULL, MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
 821
 822         /*
 823          * Create the root system set for the whole machine.  Doesn't use
 824          * cpuset_create() due to NULL parent.
 825          */
 826         set = uma_zalloc(cpuset_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
 827         CPU_FILL(&set->cs_mask);
 828         LIST_INIT(&set->cs_children);
 829         LIST_INSERT_HEAD(&cpuset_ids, set, cs_link);
 830         set->cs_ref = 1;
 831         set->cs_flags = CPU_SET_ROOT;
 832         cpuset_zero = set;
 833         cpuset_root = &set->cs_mask;
 834
 835         /*
 836          * Now derive a default, modifiable set from that to give out.
 837          */
 838         set = uma_zalloc(cpuset_zone, M_WAITOK);
 839         error = _cpuset_create(set, cpuset_zero, &cpuset_zero->cs_mask, 1);
 840         KASSERT(error == 0, ("Error creating default set: %d\n", error));
 841         cpuset_default = set;
 842
 843         /*
 844          * Initialize the unit allocator. 0 and 1 are allocated above.
 845          */
 846         cpuset_unr = new_unrhdr(2, INT_MAX, NULL);
 847
 848         return (set);
 849 }
 850
 851 /*
 852  * Create a cpuset, which would be cpuset_create() but
 853  * mark the new 'set' as root.
 854  *
 855  * We are not going to reparent the td to it.  Use cpuset_setproc_update_set()
 856  * for that.
 857  *
 858  * In case of no error, returns the set in *setp locked with a reference.
 859  */
 860 int
 861 cpuset_create_root(struct prison *pr, struct cpuset **setp)
 862 {
 863         struct cpuset *set;
 864         int error;
 865
 866         KASSERT(pr != NULL, ("[%s:%d] invalid pr", __func__, __LINE__));
 867         KASSERT(setp != NULL, ("[%s:%d] invalid setp", __func__, __LINE__));
 868
 869         error = cpuset_create(setp, pr->pr_cpuset, &pr->pr_cpuset->cs_mask);
 870         if (error)
 871                 return (error);
 872
 873         KASSERT(*setp != NULL, ("[%s:%d] cpuset_create returned invalid data",
 874             __func__, __LINE__));
 875
 876         /* Mark the set as root. */
 877         set = *setp;
 878         set->cs_flags |= CPU_SET_ROOT;
 879
 880         return (0);
 881 }
 882
 883 int
 884 cpuset_setproc_update_set(struct proc *p, struct cpuset *set)
 885 {
 886         int error;
 887
 888         KASSERT(p != NULL, ("[%s:%d] invalid proc", __func__, __LINE__));
 889         KASSERT(set != NULL, ("[%s:%d] invalid set", __func__, __LINE__));
 890
 891         cpuset_ref(set);
 892         error = cpuset_setproc(p->p_pid, set, NULL);
 893         if (error)
 894                 return (error);
 895         cpuset_rel(set);
 896         return (0);
 897 }
 898
 899 /*
 900  * This is called once the final set of system cpus is known.  Modifies
 901  * the root set and all children and mark the root read-only.
 902  */
 903 static void
 904 cpuset_init(void *arg)
 905 {
 906         cpuset_t mask;
 907
 908         mask = all_cpus;
 909         if (cpuset_modify(cpuset_zero, &mask))
 910                 panic("Can't set initial cpuset mask.\n");
 911         cpuset_zero->cs_flags |= CPU_SET_RDONLY;
 912 }
 913 SYSINIT(cpuset, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_ANY, cpuset_init, NULL);
 914
 915 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
 916 struct cpuset_args {
 917         cpusetid_t      *setid;
 918 };
 919 #endif
 920 int
 921 sys_cpuset(struct thread *td, struct cpuset_args *uap)
 922 {
 923         struct cpuset *root;
 924         struct cpuset *set;
 925         int error;
 926
 927         thread_lock(td);
 928         root = cpuset_refroot(td->td_cpuset);
 929         thread_unlock(td);
 930         error = cpuset_create(&set, root, &root->cs_mask);
 931         cpuset_rel(root);
 932         if (error)
 933                 return (error);
 934         error = copyout(&set->cs_id, uap->setid, sizeof(set->cs_id));
 935         if (error == 0)
 936                 error = cpuset_setproc(-1, set, NULL);
 937         cpuset_rel(set);
 938         return (error);
 939 }
 940
 941 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
 942 struct cpuset_setid_args {
 943         cpuwhich_t      which;
 944         id_t            id;
 945         cpusetid_t      setid;
 946 };
 947 #endif
 948 int
 949 sys_cpuset_setid(struct thread *td, struct cpuset_setid_args *uap)
 950 {
 951         struct cpuset *set;
 952         int error;
 953
 954         /*
 955          * Presently we only support per-process sets.
 956          */
 957         if (uap->which != CPU_WHICH_PID)
 958                 return (EINVAL);
 959         set = cpuset_lookup(uap->setid, td);
 960         if (set == NULL)
 961                 return (ESRCH);
 962         error = cpuset_setproc(uap->id, set, NULL);
 963         cpuset_rel(set);
 964         return (error);
 965 }
 966
 967 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
 968 struct cpuset_getid_args {
 969         cpulevel_t      level;
 970         cpuwhich_t      which;
 971         id_t            id;
 972         cpusetid_t      *setid;
 973 };
 974 #endif
 975 int
 976 sys_cpuset_getid(struct thread *td, struct cpuset_getid_args *uap)
 977 {
 978         struct cpuset *nset;
 979         struct cpuset *set;
 980         struct thread *ttd;
 981         struct proc *p;
 982         cpusetid_t id;
 983         int error;
 984
 985         if (uap->level == CPU_LEVEL_WHICH && uap->which != CPU_WHICH_CPUSET)
 986                 return (EINVAL);
 987         error = cpuset_which(uap->which, uap->id, &p, &ttd, &set);
 988         if (error)
 989                 return (error);
 990         switch (uap->which) {
 991         case CPU_WHICH_TID:
 992         case CPU_WHICH_PID:
 993                 thread_lock(ttd);
 994                 set = cpuset_refbase(ttd->td_cpuset);
 995                 thread_unlock(ttd);
 996                 PROC_UNLOCK(p);
 997                 break;
 998         case CPU_WHICH_CPUSET:
 999         case CPU_WHICH_JAIL:
1000                 break;
1001         case CPU_WHICH_IRQ:
1002                 return (EINVAL);
1003         }
1004         switch (uap->level) {
1005         case CPU_LEVEL_ROOT:
1006                 nset = cpuset_refroot(set);
1007                 cpuset_rel(set);
1008                 set = nset;
1009                 break;
1010         case CPU_LEVEL_CPUSET:
1011                 break;
1012         case CPU_LEVEL_WHICH:
1013                 break;
1014         }
1015         id = set->cs_id;
1016         cpuset_rel(set);
1017         if (error == 0)
1018                 error = copyout(&id, uap->setid, sizeof(id));
1019
1020         return (error);
1021 }
1022
1023 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
1024 struct cpuset_getaffinity_args {
1025         cpulevel_t      level;
1026         cpuwhich_t      which;
1027         id_t            id;
1028         size_t          cpusetsize;
1029         cpuset_t        *mask;
1030 };
1031 #endif
1032 int
1033 sys_cpuset_getaffinity(struct thread *td, struct cpuset_getaffinity_args *uap)
1034 {
1035         struct thread *ttd;
1036         struct cpuset *nset;
1037         struct cpuset *set;
1038         struct proc *p;
1039         cpuset_t *mask;
1040         int error;
1041         size_t size;
1042
1043         if (uap->cpusetsize < sizeof(cpuset_t) ||
1044             uap->cpusetsize > CPU_MAXSIZE / NBBY)
1045                 return (ERANGE);
1046         size = uap->cpusetsize;
1047         mask = malloc(size, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1048         error = cpuset_which(uap->which, uap->id, &p, &ttd, &set);
1049         if (error)
1050                 goto out;
1051         switch (uap->level) {
1052         case CPU_LEVEL_ROOT:
1053         case CPU_LEVEL_CPUSET:
1054                 switch (uap->which) {
1055                 case CPU_WHICH_TID:
1056                 case CPU_WHICH_PID:
1057                         thread_lock(ttd);
1058                         set = cpuset_ref(ttd->td_cpuset);
1059                         thread_unlock(ttd);
1060                         break;
1061                 case CPU_WHICH_CPUSET:
1062                 case CPU_WHICH_JAIL:
1063                         break;
1064                 case CPU_WHICH_IRQ:
1065                         error = EINVAL;
1066                         goto out;
1067                 }
1068                 if (uap->level == CPU_LEVEL_ROOT)
1069                         nset = cpuset_refroot(set);
1070                 else
1071                         nset = cpuset_refbase(set);
1072                 CPU_COPY(&nset->cs_mask, mask);
1073                 cpuset_rel(nset);
1074                 break;
1075         case CPU_LEVEL_WHICH:
1076                 switch (uap->which) {
1077                 case CPU_WHICH_TID:
1078                         thread_lock(ttd);
1079                         CPU_COPY(&ttd->td_cpuset->cs_mask, mask);
1080                         thread_unlock(ttd);
1081                         break;
1082                 case CPU_WHICH_PID:
1083                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, ttd) {
1084                                 thread_lock(ttd);
1085                                 CPU_OR(mask, &ttd->td_cpuset->cs_mask);
1086                                 thread_unlock(ttd);
1087                         }
1088                         break;
1089                 case CPU_WHICH_CPUSET:
1090                 case CPU_WHICH_JAIL:
1091                         CPU_COPY(&set->cs_mask, mask);
1092                         break;
1093                 case CPU_WHICH_IRQ:
1094                         error = intr_getaffinity(uap->id, mask);
1095                         break;
1096                 }
1097                 break;
1098         default:
1099                 error = EINVAL;
1100                 break;
1101         }
1102         if (set)
1103                 cpuset_rel(set);
1104         if (p)
1105                 PROC_UNLOCK(p);
1106         if (error == 0)
1107                 error = copyout(mask, uap->mask, size);
1108 out:
1109         free(mask, M_TEMP);
1110         return (error);
1111 }
1112
1113 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
1114 struct cpuset_setaffinity_args {
1115         cpulevel_t      level;
1116         cpuwhich_t      which;
1117         id_t            id;
1118         size_t          cpusetsize;
1119         const cpuset_t  *mask;
1120 };
1121 #endif
1122 int
1123 sys_cpuset_setaffinity(struct thread *td, struct cpuset_setaffinity_args *uap)
1124 {
1125         struct cpuset *nset;
1126         struct cpuset *set;
1127         struct thread *ttd;
1128         struct proc *p;
1129         cpuset_t *mask;
1130         int error;
1131
1132         if (uap->cpusetsize < sizeof(cpuset_t) ||
1133             uap->cpusetsize > CPU_MAXSIZE / NBBY)
1134                 return (ERANGE);
1135         mask = malloc(uap->cpusetsize, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1136         error = copyin(uap->mask, mask, uap->cpusetsize);
1137         if (error)
1138                 goto out;
1139         /*
1140          * Verify that no high bits are set.
1141          */
1142         if (uap->cpusetsize > sizeof(cpuset_t)) {
1143                 char *end;
1144                 char *cp;
1145
1146                 end = cp = (char *)&mask->__bits;
1147                 end += uap->cpusetsize;
1148                 cp += sizeof(cpuset_t);
1149                 while (cp != end)
1150                         if (*cp++ != 0) {
1151                                 error = EINVAL;
1152                                 goto out;
1153                         }
1154
1155         }
1156         switch (uap->level) {
1157         case CPU_LEVEL_ROOT:
1158         case CPU_LEVEL_CPUSET:
1159                 error = cpuset_which(uap->which, uap->id, &p, &ttd, &set);
1160                 if (error)
1161                         break;
1162                 switch (uap->which) {
1163                 case CPU_WHICH_TID:
1164                 case CPU_WHICH_PID:
1165                         thread_lock(ttd);
1166                         set = cpuset_ref(ttd->td_cpuset);
1167                         thread_unlock(ttd);
1168                         PROC_UNLOCK(p);
1169                         break;
1170                 case CPU_WHICH_CPUSET:
1171                 case CPU_WHICH_JAIL:
1172                         break;
1173                 case CPU_WHICH_IRQ:
1174                         error = EINVAL;
1175                         goto out;
1176                 }
1177                 if (uap->level == CPU_LEVEL_ROOT)
1178                         nset = cpuset_refroot(set);
1179                 else
1180                         nset = cpuset_refbase(set);
1181                 error = cpuset_modify(nset, mask);
1182                 cpuset_rel(nset);
1183                 cpuset_rel(set);
1184                 break;
1185         case CPU_LEVEL_WHICH:
1186                 switch (uap->which) {
1187                 case CPU_WHICH_TID:
1188                         error = cpuset_setthread(uap->id, mask);
1189                         break;
1190                 case CPU_WHICH_PID:
1191                         error = cpuset_setproc(uap->id, NULL, mask);
1192                         break;
1193                 case CPU_WHICH_CPUSET:
1194                 case CPU_WHICH_JAIL:
1195                         error = cpuset_which(uap->which, uap->id, &p,
1196                             &ttd, &set);
1197                         if (error == 0) {
1198                                 error = cpuset_modify(set, mask);
1199                                 cpuset_rel(set);
1200                         }
1201                         break;
1202                 case CPU_WHICH_IRQ:
1203                         error = intr_setaffinity(uap->id, mask);
1204                         break;
1205                 default:
1206                         error = EINVAL;
1207                         break;
1208                 }
1209                 break;
1210         default:
1211                 error = EINVAL;
1212                 break;
1213         }
1214 out:
1215         free(mask, M_TEMP);
1216         return (error);
1217 }
1218
1219 #ifdef DDB
1220 void
1221 ddb_display_cpuset(const cpuset_t *set)
1222 {
1223         int cpu, once;
1224
1225         for (once = 0, cpu = 0; cpu < CPU_SETSIZE; cpu++) {
1226                 if (CPU_ISSET(cpu, set)) {
1227                         if (once == 0) {
1228                                 db_printf("%d", cpu);
1229                                 once = 1;
1230                         } else
1231                                 db_printf(",%d", cpu);
1232                 }
1233         }
1234         if (once == 0)
1235                 db_printf("<none>");
1236 }
1237
1238 DB_SHOW_COMMAND(cpusets, db_show_cpusets)
1239 {
1240         struct cpuset *set;
1241
1242         LIST_FOREACH(set, &cpuset_ids, cs_link) {
1243                 db_printf("set=%p id=%-6u ref=%-6d flags=0x%04x parent id=%d\n",
1244                     set, set->cs_id, set->cs_ref, set->cs_flags,
1245                     (set->cs_parent != NULL) ? set->cs_parent->cs_id : 0);
1246                 db_printf("  mask=");
1247                 ddb_display_cpuset(&set->cs_mask);
1248                 db_printf("\n");
1249                 if (db_pager_quit)
1250                         break;
1251         }
1252 }
1253 #endif /* DDB */