]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/sched_4bsd.c
Fix missing pfctl(8) tunable.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / sched_4bsd.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  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
20  *    without specific prior written permission.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 #include <sys/cdefs.h>
36 __FBSDID("$FreeBSD$");
37
38 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
39 #include "opt_sched.h"
40
41 #include <sys/param.h>
42 #include <sys/systm.h>
43 #include <sys/cpuset.h>
44 #include <sys/kernel.h>
45 #include <sys/ktr.h>
46 #include <sys/lock.h>
47 #include <sys/kthread.h>
48 #include <sys/mutex.h>
49 #include <sys/proc.h>
50 #include <sys/resourcevar.h>
51 #include <sys/sched.h>
52 #include <sys/sdt.h>
53 #include <sys/smp.h>
54 #include <sys/sysctl.h>
55 #include <sys/sx.h>
56 #include <sys/turnstile.h>
57 #include <sys/umtx.h>
58 #include <machine/pcb.h>
59 #include <machine/smp.h>
60
61 #ifdef HWPMC_HOOKS
62 #include <sys/pmckern.h>
63 #endif
64
65 #ifdef KDTRACE_HOOKS
66 #include <sys/dtrace_bsd.h>
67 int                             dtrace_vtime_active;
68 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
69 #endif
70
71 /*
72  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT is only suitable for statclock() frequencies in
73  * the range 100-256 Hz (approximately).
74  */
75 #define ESTCPULIM(e) \
76     min((e), INVERSE_ESTCPU_WEIGHT * (NICE_WEIGHT * (PRIO_MAX - PRIO_MIN) - \
77     RQ_PPQ) + INVERSE_ESTCPU_WEIGHT - 1)
78 #ifdef SMP
79 #define INVERSE_ESTCPU_WEIGHT   (8 * smp_cpus)
80 #else
81 #define INVERSE_ESTCPU_WEIGHT   8       /* 1 / (priorities per estcpu level). */
82 #endif
83 #define NICE_WEIGHT             1       /* Priorities per nice level. */
84
85 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
86
87 /*
88  * The schedulable entity that runs a context.
89  * This is  an extension to the thread structure and is tailored to
90  * the requirements of this scheduler.
91  * All fields are protected by the scheduler lock.
92  */
93 struct td_sched {
94         fixpt_t         ts_pctcpu;      /* %cpu during p_swtime. */
95         u_int           ts_estcpu;      /* Estimated cpu utilization. */
96         int             ts_cpticks;     /* Ticks of cpu time. */
97         int             ts_slptime;     /* Seconds !RUNNING. */
98         int             ts_slice;       /* Remaining part of time slice. */
99         int             ts_flags;
100         struct runq     *ts_runq;       /* runq the thread is currently on */
101 #ifdef KTR
102         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
103 #endif
104 };
105
106 /* flags kept in td_flags */
107 #define TDF_DIDRUN      TDF_SCHED0      /* thread actually ran. */
108 #define TDF_BOUND       TDF_SCHED1      /* Bound to one CPU. */
109 #define TDF_SLICEEND    TDF_SCHED2      /* Thread time slice is over. */
110
111 /* flags kept in ts_flags */
112 #define TSF_AFFINITY    0x0001          /* Has a non-"full" CPU set. */
113
114 #define SKE_RUNQ_PCPU(ts)                                               \
115     ((ts)->ts_runq != 0 && (ts)->ts_runq != &runq)
116
117 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
118     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
119
120 _Static_assert(sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched) <=
121     sizeof(struct thread0_storage),
122     "increase struct thread0_storage.t0st_sched size");
123
124 static struct mtx sched_lock;
125
126 static int      realstathz = 127; /* stathz is sometimes 0 and run off of hz. */
127 static int      sched_tdcnt;    /* Total runnable threads in the system. */
128 static int      sched_slice = 12; /* Thread run time before rescheduling. */
129
130 static void     setup_runqs(void);
131 static void     schedcpu(void);
132 static void     schedcpu_thread(void);
133 static void     sched_priority(struct thread *td, u_char prio);
134 static void     sched_setup(void *dummy);
135 static void     maybe_resched(struct thread *td);
136 static void     updatepri(struct thread *td);
137 static void     resetpriority(struct thread *td);
138 static void     resetpriority_thread(struct thread *td);
139 #ifdef SMP
140 static int      sched_pickcpu(struct thread *td);
141 static int      forward_wakeup(int cpunum);
142 static void     kick_other_cpu(int pri, int cpuid);
143 #endif
144
145 static struct kproc_desc sched_kp = {
146         "schedcpu",
147         schedcpu_thread,
148         NULL
149 };
150 SYSINIT(schedcpu, SI_SUB_LAST, SI_ORDER_FIRST, kproc_start,
151     &sched_kp);
152 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
153
154 static void sched_initticks(void *dummy);
155 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
156     NULL);
157
158 /*
159  * Global run queue.
160  */
161 static struct runq runq;
162
163 #ifdef SMP
164 /*
165  * Per-CPU run queues
166  */
167 static struct runq runq_pcpu[MAXCPU];
168 long runq_length[MAXCPU];
169
170 static cpuset_t idle_cpus_mask;
171 #endif
172
173 struct pcpuidlestat {
174         u_int idlecalls;
175         u_int oldidlecalls;
176 };
177 static DPCPU_DEFINE(struct pcpuidlestat, idlestat);
178
179 static void
180 setup_runqs(void)
181 {
182 #ifdef SMP
183         int i;
184
185         for (i = 0; i < MAXCPU; ++i)
186                 runq_init(&runq_pcpu[i]);
187 #endif
188
189         runq_init(&runq);
190 }
191
192 static int
193 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
194 {
195         int error, new_val, period;
196
197         period = 1000000 / realstathz;
198         new_val = period * sched_slice;
199         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
200         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
201                 return (error);
202         if (new_val <= 0)
203                 return (EINVAL);
204         sched_slice = imax(1, (new_val + period / 2) / period);
205         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
206             realstathz);
207         return (0);
208 }
209
210 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RD, 0, "Scheduler");
211
212 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "4BSD", 0,
213     "Scheduler name");
214 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
215     NULL, 0, sysctl_kern_quantum, "I",
216     "Quantum for timeshare threads in microseconds");
217 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
218     "Quantum for timeshare threads in stathz ticks");
219 #ifdef SMP
220 /* Enable forwarding of wakeups to all other cpus */
221 static SYSCTL_NODE(_kern_sched, OID_AUTO, ipiwakeup, CTLFLAG_RD, NULL,
222     "Kernel SMP");
223
224 static int runq_fuzz = 1;
225 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, runq_fuzz, CTLFLAG_RW, &runq_fuzz, 0, "");
226
227 static int forward_wakeup_enabled = 1;
228 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, enabled, CTLFLAG_RW,
229            &forward_wakeup_enabled, 0,
230            "Forwarding of wakeup to idle CPUs");
231
232 static int forward_wakeups_requested = 0;
233 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, requested, CTLFLAG_RD,
234            &forward_wakeups_requested, 0,
235            "Requests for Forwarding of wakeup to idle CPUs");
236
237 static int forward_wakeups_delivered = 0;
238 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, delivered, CTLFLAG_RD,
239            &forward_wakeups_delivered, 0,
240            "Completed Forwarding of wakeup to idle CPUs");
241
242 static int forward_wakeup_use_mask = 1;
243 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, usemask, CTLFLAG_RW,
244            &forward_wakeup_use_mask, 0,
245            "Use the mask of idle cpus");
246
247 static int forward_wakeup_use_loop = 0;
248 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, useloop, CTLFLAG_RW,
249            &forward_wakeup_use_loop, 0,
250            "Use a loop to find idle cpus");
251
252 #endif
253 #if 0
254 static int sched_followon = 0;
255 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, followon, CTLFLAG_RW,
256            &sched_followon, 0,
257            "allow threads to share a quantum");
258 #endif
259
260 SDT_PROVIDER_DEFINE(sched);
261
262 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , change__pri, "struct thread *", 
263     "struct proc *", "uint8_t");
264 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , dequeue, "struct thread *", 
265     "struct proc *", "void *");
266 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , enqueue, "struct thread *", 
267     "struct proc *", "void *", "int");
268 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , lend__pri, "struct thread *", 
269     "struct proc *", "uint8_t", "struct thread *");
270 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , load__change, "int", "int");
271 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , off__cpu, "struct thread *",
272     "struct proc *");
273 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , on__cpu);
274 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , remain__cpu);
275 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , surrender, "struct thread *",
276     "struct proc *");
277
278 static __inline void
279 sched_load_add(void)
280 {
281
282         sched_tdcnt++;
283         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", "global load", sched_tdcnt);
284         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, NOCPU, sched_tdcnt);
285 }
286
287 static __inline void
288 sched_load_rem(void)
289 {
290
291         sched_tdcnt--;
292         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", "global load", sched_tdcnt);
293         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, NOCPU, sched_tdcnt);
294 }
295 /*
296  * Arrange to reschedule if necessary, taking the priorities and
297  * schedulers into account.
298  */
299 static void
300 maybe_resched(struct thread *td)
301 {
302
303         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
304         if (td->td_priority < curthread->td_priority)
305                 curthread->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
306 }
307
308 /*
309  * This function is called when a thread is about to be put on run queue
310  * because it has been made runnable or its priority has been adjusted.  It
311  * determines if the new thread should preempt the current thread.  If so,
312  * it sets td_owepreempt to request a preemption.
313  */
314 int
315 maybe_preempt(struct thread *td)
316 {
317 #ifdef PREEMPTION
318         struct thread *ctd;
319         int cpri, pri;
320
321         /*
322          * The new thread should not preempt the current thread if any of the
323          * following conditions are true:
324          *
325          *  - The kernel is in the throes of crashing (panicstr).
326          *  - The current thread has a higher (numerically lower) or
327          *    equivalent priority.  Note that this prevents curthread from
328          *    trying to preempt to itself.
329          *  - The current thread has an inhibitor set or is in the process of
330          *    exiting.  In this case, the current thread is about to switch
331          *    out anyways, so there's no point in preempting.  If we did,
332          *    the current thread would not be properly resumed as well, so
333          *    just avoid that whole landmine.
334          *  - If the new thread's priority is not a realtime priority and
335          *    the current thread's priority is not an idle priority and
336          *    FULL_PREEMPTION is disabled.
337          *
338          * If all of these conditions are false, but the current thread is in
339          * a nested critical section, then we have to defer the preemption
340          * until we exit the critical section.  Otherwise, switch immediately
341          * to the new thread.
342          */
343         ctd = curthread;
344         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
345         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
346                         ("maybe_preempt: trying to run inhibited thread"));
347         pri = td->td_priority;
348         cpri = ctd->td_priority;
349         if (panicstr != NULL || pri >= cpri /* || dumping */ ||
350             TD_IS_INHIBITED(ctd))
351                 return (0);
352 #ifndef FULL_PREEMPTION
353         if (pri > PRI_MAX_ITHD && cpri < PRI_MIN_IDLE)
354                 return (0);
355 #endif
356
357         CTR0(KTR_PROC, "maybe_preempt: scheduling preemption");
358         ctd->td_owepreempt = 1;
359         return (1);
360 #else
361         return (0);
362 #endif
363 }
364
365 /*
366  * Constants for digital decay and forget:
367  *      90% of (ts_estcpu) usage in 5 * loadav time
368  *      95% of (ts_pctcpu) usage in 60 seconds (load insensitive)
369  *          Note that, as ps(1) mentions, this can let percentages
370  *          total over 100% (I've seen 137.9% for 3 processes).
371  *
372  * Note that schedclock() updates ts_estcpu and p_cpticks asynchronously.
373  *
374  * We wish to decay away 90% of ts_estcpu in (5 * loadavg) seconds.
375  * That is, the system wants to compute a value of decay such
376  * that the following for loop:
377  *      for (i = 0; i < (5 * loadavg); i++)
378  *              ts_estcpu *= decay;
379  * will compute
380  *      ts_estcpu *= 0.1;
381  * for all values of loadavg:
382  *
383  * Mathematically this loop can be expressed by saying:
384  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
385  *
386  * The system computes decay as:
387  *      decay = (2 * loadavg) / (2 * loadavg + 1)
388  *
389  * We wish to prove that the system's computation of decay
390  * will always fulfill the equation:
391  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
392  *
393  * If we compute b as:
394  *      b = 2 * loadavg
395  * then
396  *      decay = b / (b + 1)
397  *
398  * We now need to prove two things:
399  *      1) Given factor ** (5 * loadavg) ~= .1, prove factor == b/(b+1)
400  *      2) Given b/(b+1) ** power ~= .1, prove power == (5 * loadavg)
401  *
402  * Facts:
403  *         For x close to zero, exp(x) =~ 1 + x, since
404  *              exp(x) = 0! + x**1/1! + x**2/2! + ... .
405  *              therefore exp(-1/b) =~ 1 - (1/b) = (b-1)/b.
406  *         For x close to zero, ln(1+x) =~ x, since
407  *              ln(1+x) = x - x**2/2 + x**3/3 - ...     -1 < x < 1
408  *              therefore ln(b/(b+1)) = ln(1 - 1/(b+1)) =~ -1/(b+1).
409  *         ln(.1) =~ -2.30
410  *
411  * Proof of (1):
412  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given power (5*loadav):
413  *      solving for factor,
414  *      ln(factor) =~ (-2.30/5*loadav), or
415  *      factor =~ exp(-1/((5/2.30)*loadav)) =~ exp(-1/(2*loadav)) =
416  *          exp(-1/b) =~ (b-1)/b =~ b/(b+1).                    QED
417  *
418  * Proof of (2):
419  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given factor == (b/(b+1)):
420  *      solving for power,
421  *      power*ln(b/(b+1)) =~ -2.30, or
422  *      power =~ 2.3 * (b + 1) = 4.6*loadav + 2.3 =~ 5*loadav.  QED
423  *
424  * Actual power values for the implemented algorithm are as follows:
425  *      loadav: 1       2       3       4
426  *      power:  5.68    10.32   14.94   19.55
427  */
428
429 /* calculations for digital decay to forget 90% of usage in 5*loadav sec */
430 #define loadfactor(loadav)      (2 * (loadav))
431 #define decay_cpu(loadfac, cpu) (((loadfac) * (cpu)) / ((loadfac) + FSCALE))
432
433 /* decay 95% of `ts_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
434 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
435 SYSCTL_UINT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
436
437 /*
438  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
439  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
440  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
441  *
442  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
443  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
444  *
445  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
446  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
447  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
448  */
449 #define CCPU_SHIFT      11
450
451 /*
452  * Recompute process priorities, every hz ticks.
453  * MP-safe, called without the Giant mutex.
454  */
455 /* ARGSUSED */
456 static void
457 schedcpu(void)
458 {
459         fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
460         struct thread *td;
461         struct proc *p;
462         struct td_sched *ts;
463         int awake;
464
465         sx_slock(&allproc_lock);
466         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
467                 PROC_LOCK(p);
468                 if (p->p_state == PRS_NEW) {
469                         PROC_UNLOCK(p);
470                         continue;
471                 }
472                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
473                         awake = 0;
474                         ts = td_get_sched(td);
475                         thread_lock(td);
476                         /*
477                          * Increment sleep time (if sleeping).  We
478                          * ignore overflow, as above.
479                          */
480                         /*
481                          * The td_sched slptimes are not touched in wakeup
482                          * because the thread may not HAVE everything in
483                          * memory? XXX I think this is out of date.
484                          */
485                         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
486                                 awake = 1;
487                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
488                         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
489                                 awake = 1;
490                                 /* Do not clear TDF_DIDRUN */
491                         } else if (td->td_flags & TDF_DIDRUN) {
492                                 awake = 1;
493                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
494                         }
495
496                         /*
497                          * ts_pctcpu is only for ps and ttyinfo().
498                          */
499                         ts->ts_pctcpu = (ts->ts_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
500                         /*
501                          * If the td_sched has been idle the entire second,
502                          * stop recalculating its priority until
503                          * it wakes up.
504                          */
505                         if (ts->ts_cpticks != 0) {
506 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
507                                 ts->ts_pctcpu += (realstathz == 100)
508                                     ? ((fixpt_t) ts->ts_cpticks) <<
509                                     (FSHIFT - CCPU_SHIFT) :
510                                     100 * (((fixpt_t) ts->ts_cpticks)
511                                     << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
512 #else
513                                 ts->ts_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
514                                     (ts->ts_cpticks *
515                                     FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
516 #endif
517                                 ts->ts_cpticks = 0;
518                         }
519                         /*
520                          * If there are ANY running threads in this process,
521                          * then don't count it as sleeping.
522                          * XXX: this is broken.
523                          */
524                         if (awake) {
525                                 if (ts->ts_slptime > 1) {
526                                         /*
527                                          * In an ideal world, this should not
528                                          * happen, because whoever woke us
529                                          * up from the long sleep should have
530                                          * unwound the slptime and reset our
531                                          * priority before we run at the stale
532                                          * priority.  Should KASSERT at some
533                                          * point when all the cases are fixed.
534                                          */
535                                         updatepri(td);
536                                 }
537                                 ts->ts_slptime = 0;
538                         } else
539                                 ts->ts_slptime++;
540                         if (ts->ts_slptime > 1) {
541                                 thread_unlock(td);
542                                 continue;
543                         }
544                         ts->ts_estcpu = decay_cpu(loadfac, ts->ts_estcpu);
545                         resetpriority(td);
546                         resetpriority_thread(td);
547                         thread_unlock(td);
548                 }
549                 PROC_UNLOCK(p);
550         }
551         sx_sunlock(&allproc_lock);
552 }
553
554 /*
555  * Main loop for a kthread that executes schedcpu once a second.
556  */
557 static void
558 schedcpu_thread(void)
559 {
560
561         for (;;) {
562                 schedcpu();
563                 pause("-", hz);
564         }
565 }
566
567 /*
568  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
569  * For all load averages >= 1 and max ts_estcpu of 255, sleeping for at
570  * least six times the loadfactor will decay ts_estcpu to zero.
571  */
572 static void
573 updatepri(struct thread *td)
574 {
575         struct td_sched *ts;
576         fixpt_t loadfac;
577         unsigned int newcpu;
578
579         ts = td_get_sched(td);
580         loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
581         if (ts->ts_slptime > 5 * loadfac)
582                 ts->ts_estcpu = 0;
583         else {
584                 newcpu = ts->ts_estcpu;
585                 ts->ts_slptime--;       /* was incremented in schedcpu() */
586                 while (newcpu && --ts->ts_slptime)
587                         newcpu = decay_cpu(loadfac, newcpu);
588                 ts->ts_estcpu = newcpu;
589         }
590 }
591
592 /*
593  * Compute the priority of a process when running in user mode.
594  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
595  * than that of the current process.
596  */
597 static void
598 resetpriority(struct thread *td)
599 {
600         u_int newpriority;
601
602         if (td->td_pri_class != PRI_TIMESHARE)
603                 return;
604         newpriority = PUSER +
605             td_get_sched(td)->ts_estcpu / INVERSE_ESTCPU_WEIGHT +
606             NICE_WEIGHT * (td->td_proc->p_nice - PRIO_MIN);
607         newpriority = min(max(newpriority, PRI_MIN_TIMESHARE),
608             PRI_MAX_TIMESHARE);
609         sched_user_prio(td, newpriority);
610 }
611
612 /*
613  * Update the thread's priority when the associated process's user
614  * priority changes.
615  */
616 static void
617 resetpriority_thread(struct thread *td)
618 {
619
620         /* Only change threads with a time sharing user priority. */
621         if (td->td_priority < PRI_MIN_TIMESHARE ||
622             td->td_priority > PRI_MAX_TIMESHARE)
623                 return;
624
625         /* XXX the whole needresched thing is broken, but not silly. */
626         maybe_resched(td);
627
628         sched_prio(td, td->td_user_pri);
629 }
630
631 /* ARGSUSED */
632 static void
633 sched_setup(void *dummy)
634 {
635
636         setup_runqs();
637
638         /* Account for thread0. */
639         sched_load_add();
640 }
641
642 /*
643  * This routine determines time constants after stathz and hz are setup.
644  */
645 static void
646 sched_initticks(void *dummy)
647 {
648
649         realstathz = stathz ? stathz : hz;
650         sched_slice = realstathz / 10;  /* ~100ms */
651         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
652             realstathz);
653 }
654
655 /* External interfaces start here */
656
657 /*
658  * Very early in the boot some setup of scheduler-specific
659  * parts of proc0 and of some scheduler resources needs to be done.
660  * Called from:
661  *  proc0_init()
662  */
663 void
664 schedinit(void)
665 {
666
667         /*
668          * Set up the scheduler specific parts of thread0.
669          */
670         thread0.td_lock = &sched_lock;
671         td_get_sched(&thread0)->ts_slice = sched_slice;
672         mtx_init(&sched_lock, "sched lock", NULL, MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
673 }
674
675 int
676 sched_runnable(void)
677 {
678 #ifdef SMP
679         return runq_check(&runq) + runq_check(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
680 #else
681         return runq_check(&runq);
682 #endif
683 }
684
685 int
686 sched_rr_interval(void)
687 {
688
689         /* Convert sched_slice from stathz to hz. */
690         return (imax(1, (sched_slice * hz + realstathz / 2) / realstathz));
691 }
692
693 /*
694  * We adjust the priority of the current process.  The priority of a
695  * process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
696  * estimator (ts_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
697  * compute a different priority each time ts_estcpu increases by
698  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT (until PRI_MAX_TIMESHARE is reached).  The
699  * cpu usage estimator ramps up quite quickly when the process is
700  * running (linearly), and decays away exponentially, at a rate which
701  * is proportionally slower when the system is busy.  The basic
702  * principle is that the system will 90% forget that the process used
703  * a lot of CPU time in 5 * loadav seconds.  This causes the system to
704  * favor processes which haven't run much recently, and to round-robin
705  * among other processes.
706  */
707 void
708 sched_clock(struct thread *td)
709 {
710         struct pcpuidlestat *stat;
711         struct td_sched *ts;
712
713         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
714         ts = td_get_sched(td);
715
716         ts->ts_cpticks++;
717         ts->ts_estcpu = ESTCPULIM(ts->ts_estcpu + 1);
718         if ((ts->ts_estcpu % INVERSE_ESTCPU_WEIGHT) == 0) {
719                 resetpriority(td);
720                 resetpriority_thread(td);
721         }
722
723         /*
724          * Force a context switch if the current thread has used up a full
725          * time slice (default is 100ms).
726          */
727         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td) && --ts->ts_slice <= 0) {
728                 ts->ts_slice = sched_slice;
729                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED | TDF_SLICEEND;
730         }
731
732         stat = DPCPU_PTR(idlestat);
733         stat->oldidlecalls = stat->idlecalls;
734         stat->idlecalls = 0;
735 }
736
737 /*
738  * Charge child's scheduling CPU usage to parent.
739  */
740 void
741 sched_exit(struct proc *p, struct thread *td)
742 {
743
744         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "proc exit",
745             "prio:%d", td->td_priority);
746
747         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
748         sched_exit_thread(FIRST_THREAD_IN_PROC(p), td);
749 }
750
751 void
752 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
753 {
754
755         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "exit",
756             "prio:%d", child->td_priority);
757         thread_lock(td);
758         td_get_sched(td)->ts_estcpu = ESTCPULIM(td_get_sched(td)->ts_estcpu +
759             td_get_sched(child)->ts_estcpu);
760         thread_unlock(td);
761         thread_lock(child);
762         if ((child->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
763                 sched_load_rem();
764         thread_unlock(child);
765 }
766
767 void
768 sched_fork(struct thread *td, struct thread *childtd)
769 {
770         sched_fork_thread(td, childtd);
771 }
772
773 void
774 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *childtd)
775 {
776         struct td_sched *ts, *tsc;
777
778         childtd->td_oncpu = NOCPU;
779         childtd->td_lastcpu = NOCPU;
780         childtd->td_lock = &sched_lock;
781         childtd->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
782         childtd->td_priority = childtd->td_base_pri;
783         ts = td_get_sched(childtd);
784         bzero(ts, sizeof(*ts));
785         tsc = td_get_sched(td);
786         ts->ts_estcpu = tsc->ts_estcpu;
787         ts->ts_flags |= (tsc->ts_flags & TSF_AFFINITY);
788         ts->ts_slice = 1;
789 }
790
791 void
792 sched_nice(struct proc *p, int nice)
793 {
794         struct thread *td;
795
796         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
797         p->p_nice = nice;
798         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
799                 thread_lock(td);
800                 resetpriority(td);
801                 resetpriority_thread(td);
802                 thread_unlock(td);
803         }
804 }
805
806 void
807 sched_class(struct thread *td, int class)
808 {
809         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
810         td->td_pri_class = class;
811 }
812
813 /*
814  * Adjust the priority of a thread.
815  */
816 static void
817 sched_priority(struct thread *td, u_char prio)
818 {
819
820
821         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "priority change",
822             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio, KTR_ATTR_LINKED,
823             sched_tdname(curthread));
824         SDT_PROBE3(sched, , , change__pri, td, td->td_proc, prio);
825         if (td != curthread && prio > td->td_priority) {
826                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
827                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
828                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
829                 SDT_PROBE4(sched, , , lend__pri, td, td->td_proc, prio, 
830                     curthread);
831         }
832         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
833         if (td->td_priority == prio)
834                 return;
835         td->td_priority = prio;
836         if (TD_ON_RUNQ(td) && td->td_rqindex != (prio / RQ_PPQ)) {
837                 sched_rem(td);
838                 sched_add(td, SRQ_BORING);
839         }
840 }
841
842 /*
843  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
844  * priority.
845  */
846 void
847 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
848 {
849
850         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
851         sched_priority(td, prio);
852 }
853
854 /*
855  * Restore a thread's priority when priority propagation is
856  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
857  * needs to have to satisfy other possible priority lending
858  * requests.  If the thread's regulary priority is less
859  * important than prio the thread will keep a priority boost
860  * of prio.
861  */
862 void
863 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
864 {
865         u_char base_pri;
866
867         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
868             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
869                 base_pri = td->td_user_pri;
870         else
871                 base_pri = td->td_base_pri;
872         if (prio >= base_pri) {
873                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
874                 sched_prio(td, base_pri);
875         } else
876                 sched_lend_prio(td, prio);
877 }
878
879 void
880 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
881 {
882         u_char oldprio;
883
884         /* First, update the base priority. */
885         td->td_base_pri = prio;
886
887         /*
888          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't ever
889          * lower the priority.
890          */
891         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
892                 return;
893
894         /* Change the real priority. */
895         oldprio = td->td_priority;
896         sched_priority(td, prio);
897
898         /*
899          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
900          * its state.
901          */
902         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
903                 turnstile_adjust(td, oldprio);
904 }
905
906 void
907 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
908 {
909
910         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
911         td->td_base_user_pri = prio;
912         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
913                 return;
914         td->td_user_pri = prio;
915 }
916
917 void
918 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
919 {
920
921         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
922         td->td_lend_user_pri = prio;
923         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
924         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
925                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
926         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
927                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
928 }
929
930 void
931 sched_sleep(struct thread *td, int pri)
932 {
933
934         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
935         td->td_slptick = ticks;
936         td_get_sched(td)->ts_slptime = 0;
937         if (pri != 0 && PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
938                 sched_prio(td, pri);
939         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || pri >= PSOCK)
940                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
941 }
942
943 void
944 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
945 {
946         struct mtx *tmtx;
947         struct td_sched *ts;
948         struct proc *p;
949         int preempted;
950
951         tmtx = NULL;
952         ts = td_get_sched(td);
953         p = td->td_proc;
954
955         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
956
957         /* 
958          * Switch to the sched lock to fix things up and pick
959          * a new thread.
960          * Block the td_lock in order to avoid breaking the critical path.
961          */
962         if (td->td_lock != &sched_lock) {
963                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
964                 tmtx = thread_lock_block(td);
965         }
966
967         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
968                 sched_load_rem();
969
970         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
971         preempted = (td->td_flags & TDF_SLICEEND) == 0 &&
972             (flags & SW_PREEMPT) != 0;
973         td->td_flags &= ~(TDF_NEEDRESCHED | TDF_SLICEEND);
974         td->td_owepreempt = 0;
975         td->td_oncpu = NOCPU;
976
977         /*
978          * At the last moment, if this thread is still marked RUNNING,
979          * then put it back on the run queue as it has not been suspended
980          * or stopped or any thing else similar.  We never put the idle
981          * threads on the run queue, however.
982          */
983         if (td->td_flags & TDF_IDLETD) {
984                 TD_SET_CAN_RUN(td);
985 #ifdef SMP
986                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &idle_cpus_mask);
987 #endif
988         } else {
989                 if (TD_IS_RUNNING(td)) {
990                         /* Put us back on the run queue. */
991                         sched_add(td, preempted ?
992                             SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
993                             SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING);
994                 }
995         }
996         if (newtd) {
997                 /*
998                  * The thread we are about to run needs to be counted
999                  * as if it had been added to the run queue and selected.
1000                  * It came from:
1001                  * * A preemption
1002                  * * An upcall
1003                  * * A followon
1004                  */
1005                 KASSERT((newtd->td_inhibitors == 0),
1006                         ("trying to run inhibited thread"));
1007                 newtd->td_flags |= TDF_DIDRUN;
1008                 TD_SET_RUNNING(newtd);
1009                 if ((newtd->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1010                         sched_load_add();
1011         } else {
1012                 newtd = choosethread();
1013                 MPASS(newtd->td_lock == &sched_lock);
1014         }
1015
1016 #if (KTR_COMPILE & KTR_SCHED) != 0
1017         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
1018                 KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "idle",
1019                     "prio:%d", td->td_priority);
1020         else
1021                 KTR_STATE3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), KTDSTATE(td),
1022                     "prio:%d", td->td_priority, "wmesg:\"%s\"", td->td_wmesg,
1023                     "lockname:\"%s\"", td->td_lockname);
1024 #endif
1025
1026         if (td != newtd) {
1027 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1028                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1029                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1030 #endif
1031
1032                 SDT_PROBE2(sched, , , off__cpu, newtd, newtd->td_proc);
1033
1034                 /* I feel sleepy */
1035                 lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object);
1036 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1037                 /*
1038                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1039                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1040                  * function to call.
1041                  */
1042                 if (dtrace_vtime_active)
1043                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1044 #endif
1045
1046                 cpu_switch(td, newtd, tmtx != NULL ? tmtx : td->td_lock);
1047                 lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object,
1048                     0, 0, __FILE__, __LINE__);
1049                 /*
1050                  * Where am I?  What year is it?
1051                  * We are in the same thread that went to sleep above,
1052                  * but any amount of time may have passed. All our context
1053                  * will still be available as will local variables.
1054                  * PCPU values however may have changed as we may have
1055                  * changed CPU so don't trust cached values of them.
1056                  * New threads will go to fork_exit() instead of here
1057                  * so if you change things here you may need to change
1058                  * things there too.
1059                  *
1060                  * If the thread above was exiting it will never wake
1061                  * up again here, so either it has saved everything it
1062                  * needed to, or the thread_wait() or wait() will
1063                  * need to reap it.
1064                  */
1065
1066                 SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
1067 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1068                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1069                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1070 #endif
1071         } else
1072                 SDT_PROBE0(sched, , , remain__cpu);
1073
1074         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
1075             "prio:%d", td->td_priority);
1076
1077 #ifdef SMP
1078         if (td->td_flags & TDF_IDLETD)
1079                 CPU_SET(PCPU_GET(cpuid), &idle_cpus_mask);
1080 #endif
1081         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1082         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1083         MPASS(td->td_lock == &sched_lock);
1084 }
1085
1086 void
1087 sched_wakeup(struct thread *td)
1088 {
1089         struct td_sched *ts;
1090
1091         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1092         ts = td_get_sched(td);
1093         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1094         if (ts->ts_slptime > 1) {
1095                 updatepri(td);
1096                 resetpriority(td);
1097         }
1098         td->td_slptick = 0;
1099         ts->ts_slptime = 0;
1100         ts->ts_slice = sched_slice;
1101         sched_add(td, SRQ_BORING);
1102 }
1103
1104 #ifdef SMP
1105 static int
1106 forward_wakeup(int cpunum)
1107 {
1108         struct pcpu *pc;
1109         cpuset_t dontuse, map, map2;
1110         u_int id, me;
1111         int iscpuset;
1112
1113         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1114
1115         CTR0(KTR_RUNQ, "forward_wakeup()");
1116
1117         if ((!forward_wakeup_enabled) ||
1118              (forward_wakeup_use_mask == 0 && forward_wakeup_use_loop == 0))
1119                 return (0);
1120         if (!smp_started || panicstr)
1121                 return (0);
1122
1123         forward_wakeups_requested++;
1124
1125         /*
1126          * Check the idle mask we received against what we calculated
1127          * before in the old version.
1128          */
1129         me = PCPU_GET(cpuid);
1130
1131         /* Don't bother if we should be doing it ourself. */
1132         if (CPU_ISSET(me, &idle_cpus_mask) &&
1133             (cpunum == NOCPU || me == cpunum))
1134                 return (0);
1135
1136         CPU_SETOF(me, &dontuse);
1137         CPU_OR(&dontuse, &stopped_cpus);
1138         CPU_OR(&dontuse, &hlt_cpus_mask);
1139         CPU_ZERO(&map2);
1140         if (forward_wakeup_use_loop) {
1141                 STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1142                         id = pc->pc_cpuid;
1143                         if (!CPU_ISSET(id, &dontuse) &&
1144                             pc->pc_curthread == pc->pc_idlethread) {
1145                                 CPU_SET(id, &map2);
1146                         }
1147                 }
1148         }
1149
1150         if (forward_wakeup_use_mask) {
1151                 map = idle_cpus_mask;
1152                 CPU_NAND(&map, &dontuse);
1153
1154                 /* If they are both on, compare and use loop if different. */
1155                 if (forward_wakeup_use_loop) {
1156                         if (CPU_CMP(&map, &map2)) {
1157                                 printf("map != map2, loop method preferred\n");
1158                                 map = map2;
1159                         }
1160                 }
1161         } else {
1162                 map = map2;
1163         }
1164
1165         /* If we only allow a specific CPU, then mask off all the others. */
1166         if (cpunum != NOCPU) {
1167                 KASSERT((cpunum <= mp_maxcpus),("forward_wakeup: bad cpunum."));
1168                 iscpuset = CPU_ISSET(cpunum, &map);
1169                 if (iscpuset == 0)
1170                         CPU_ZERO(&map);
1171                 else
1172                         CPU_SETOF(cpunum, &map);
1173         }
1174         if (!CPU_EMPTY(&map)) {
1175                 forward_wakeups_delivered++;
1176                 STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1177                         id = pc->pc_cpuid;
1178                         if (!CPU_ISSET(id, &map))
1179                                 continue;
1180                         if (cpu_idle_wakeup(pc->pc_cpuid))
1181                                 CPU_CLR(id, &map);
1182                 }
1183                 if (!CPU_EMPTY(&map))
1184                         ipi_selected(map, IPI_AST);
1185                 return (1);
1186         }
1187         if (cpunum == NOCPU)
1188                 printf("forward_wakeup: Idle processor not found\n");
1189         return (0);
1190 }
1191
1192 static void
1193 kick_other_cpu(int pri, int cpuid)
1194 {
1195         struct pcpu *pcpu;
1196         int cpri;
1197
1198         pcpu = pcpu_find(cpuid);
1199         if (CPU_ISSET(cpuid, &idle_cpus_mask)) {
1200                 forward_wakeups_delivered++;
1201                 if (!cpu_idle_wakeup(cpuid))
1202                         ipi_cpu(cpuid, IPI_AST);
1203                 return;
1204         }
1205
1206         cpri = pcpu->pc_curthread->td_priority;
1207         if (pri >= cpri)
1208                 return;
1209
1210 #if defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION)
1211 #if !defined(FULL_PREEMPTION)
1212         if (pri <= PRI_MAX_ITHD)
1213 #endif /* ! FULL_PREEMPTION */
1214         {
1215                 ipi_cpu(cpuid, IPI_PREEMPT);
1216                 return;
1217         }
1218 #endif /* defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION) */
1219
1220         pcpu->pc_curthread->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1221         ipi_cpu(cpuid, IPI_AST);
1222         return;
1223 }
1224 #endif /* SMP */
1225
1226 #ifdef SMP
1227 static int
1228 sched_pickcpu(struct thread *td)
1229 {
1230         int best, cpu;
1231
1232         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1233
1234         if (td->td_lastcpu != NOCPU && THREAD_CAN_SCHED(td, td->td_lastcpu))
1235                 best = td->td_lastcpu;
1236         else
1237                 best = NOCPU;
1238         CPU_FOREACH(cpu) {
1239                 if (!THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1240                         continue;
1241         
1242                 if (best == NOCPU)
1243                         best = cpu;
1244                 else if (runq_length[cpu] < runq_length[best])
1245                         best = cpu;
1246         }
1247         KASSERT(best != NOCPU, ("no valid CPUs"));
1248
1249         return (best);
1250 }
1251 #endif
1252
1253 void
1254 sched_add(struct thread *td, int flags)
1255 #ifdef SMP
1256 {
1257         cpuset_t tidlemsk;
1258         struct td_sched *ts;
1259         u_int cpu, cpuid;
1260         int forwarded = 0;
1261         int single_cpu = 0;
1262
1263         ts = td_get_sched(td);
1264         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1265         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1266             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1267         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1268             ("sched_add: bad thread state"));
1269         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1270             ("sched_add: thread swapped out"));
1271
1272         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
1273             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1274             sched_tdname(curthread));
1275         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
1276             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1277         SDT_PROBE4(sched, , , enqueue, td, td->td_proc, NULL, 
1278             flags & SRQ_PREEMPTED);
1279
1280
1281         /*
1282          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1283          * to the scheduler's lock.
1284          */
1285         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1286                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1287                 thread_lock_set(td, &sched_lock);
1288         }
1289         TD_SET_RUNQ(td);
1290
1291         /*
1292          * If SMP is started and the thread is pinned or otherwise limited to
1293          * a specific set of CPUs, queue the thread to a per-CPU run queue.
1294          * Otherwise, queue the thread to the global run queue.
1295          *
1296          * If SMP has not yet been started we must use the global run queue
1297          * as per-CPU state may not be initialized yet and we may crash if we
1298          * try to access the per-CPU run queues.
1299          */
1300         if (smp_started && (td->td_pinned != 0 || td->td_flags & TDF_BOUND ||
1301             ts->ts_flags & TSF_AFFINITY)) {
1302                 if (td->td_pinned != 0)
1303                         cpu = td->td_lastcpu;
1304                 else if (td->td_flags & TDF_BOUND) {
1305                         /* Find CPU from bound runq. */
1306                         KASSERT(SKE_RUNQ_PCPU(ts),
1307                             ("sched_add: bound td_sched not on cpu runq"));
1308                         cpu = ts->ts_runq - &runq_pcpu[0];
1309                 } else
1310                         /* Find a valid CPU for our cpuset */
1311                         cpu = sched_pickcpu(td);
1312                 ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1313                 single_cpu = 1;
1314                 CTR3(KTR_RUNQ,
1315                     "sched_add: Put td_sched:%p(td:%p) on cpu%d runq", ts, td,
1316                     cpu);
1317         } else {
1318                 CTR2(KTR_RUNQ,
1319                     "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to gbl runq", ts,
1320                     td);
1321                 cpu = NOCPU;
1322                 ts->ts_runq = &runq;
1323         }
1324
1325         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1326                 sched_load_add();
1327         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1328         if (cpu != NOCPU)
1329                 runq_length[cpu]++;
1330
1331         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1332         if (single_cpu && cpu != cpuid) {
1333                 kick_other_cpu(td->td_priority, cpu);
1334         } else {
1335                 if (!single_cpu) {
1336                         tidlemsk = idle_cpus_mask;
1337                         CPU_NAND(&tidlemsk, &hlt_cpus_mask);
1338                         CPU_CLR(cpuid, &tidlemsk);
1339
1340                         if (!CPU_ISSET(cpuid, &idle_cpus_mask) &&
1341                             ((flags & SRQ_INTR) == 0) &&
1342                             !CPU_EMPTY(&tidlemsk))
1343                                 forwarded = forward_wakeup(cpu);
1344                 }
1345
1346                 if (!forwarded) {
1347                         if (!maybe_preempt(td))
1348                                 maybe_resched(td);
1349                 }
1350         }
1351 }
1352 #else /* SMP */
1353 {
1354         struct td_sched *ts;
1355
1356         ts = td_get_sched(td);
1357         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1358         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1359             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1360         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1361             ("sched_add: bad thread state"));
1362         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1363             ("sched_add: thread swapped out"));
1364         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
1365             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1366             sched_tdname(curthread));
1367         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
1368             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1369         SDT_PROBE4(sched, , , enqueue, td, td->td_proc, NULL, 
1370             flags & SRQ_PREEMPTED);
1371
1372         /*
1373          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1374          * to the scheduler's lock.
1375          */
1376         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1377                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1378                 thread_lock_set(td, &sched_lock);
1379         }
1380         TD_SET_RUNQ(td);
1381         CTR2(KTR_RUNQ, "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to runq", ts, td);
1382         ts->ts_runq = &runq;
1383
1384         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1385                 sched_load_add();
1386         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1387         if (!maybe_preempt(td))
1388                 maybe_resched(td);
1389 }
1390 #endif /* SMP */
1391
1392 void
1393 sched_rem(struct thread *td)
1394 {
1395         struct td_sched *ts;
1396
1397         ts = td_get_sched(td);
1398         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1399             ("sched_rem: thread swapped out"));
1400         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
1401             ("sched_rem: thread not on run queue"));
1402         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1403         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
1404             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1405             sched_tdname(curthread));
1406         SDT_PROBE3(sched, , , dequeue, td, td->td_proc, NULL);
1407
1408         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1409                 sched_load_rem();
1410 #ifdef SMP
1411         if (ts->ts_runq != &runq)
1412                 runq_length[ts->ts_runq - runq_pcpu]--;
1413 #endif
1414         runq_remove(ts->ts_runq, td);
1415         TD_SET_CAN_RUN(td);
1416 }
1417
1418 /*
1419  * Select threads to run.  Note that running threads still consume a
1420  * slot.
1421  */
1422 struct thread *
1423 sched_choose(void)
1424 {
1425         struct thread *td;
1426         struct runq *rq;
1427
1428         mtx_assert(&sched_lock,  MA_OWNED);
1429 #ifdef SMP
1430         struct thread *tdcpu;
1431
1432         rq = &runq;
1433         td = runq_choose_fuzz(&runq, runq_fuzz);
1434         tdcpu = runq_choose(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
1435
1436         if (td == NULL ||
1437             (tdcpu != NULL &&
1438              tdcpu->td_priority < td->td_priority)) {
1439                 CTR2(KTR_RUNQ, "choosing td %p from pcpu runq %d", tdcpu,
1440                      PCPU_GET(cpuid));
1441                 td = tdcpu;
1442                 rq = &runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
1443         } else {
1444                 CTR1(KTR_RUNQ, "choosing td_sched %p from main runq", td);
1445         }
1446
1447 #else
1448         rq = &runq;
1449         td = runq_choose(&runq);
1450 #endif
1451
1452         if (td) {
1453 #ifdef SMP
1454                 if (td == tdcpu)
1455                         runq_length[PCPU_GET(cpuid)]--;
1456 #endif
1457                 runq_remove(rq, td);
1458                 td->td_flags |= TDF_DIDRUN;
1459
1460                 KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1461                     ("sched_choose: thread swapped out"));
1462                 return (td);
1463         }
1464         return (PCPU_GET(idlethread));
1465 }
1466
1467 void
1468 sched_preempt(struct thread *td)
1469 {
1470
1471         SDT_PROBE2(sched, , , surrender, td, td->td_proc);
1472         thread_lock(td);
1473         if (td->td_critnest > 1)
1474                 td->td_owepreempt = 1;
1475         else
1476                 mi_switch(SW_INVOL | SW_PREEMPT | SWT_PREEMPT, NULL);
1477         thread_unlock(td);
1478 }
1479
1480 void
1481 sched_userret(struct thread *td)
1482 {
1483         /*
1484          * XXX we cheat slightly on the locking here to avoid locking in
1485          * the usual case.  Setting td_priority here is essentially an
1486          * incomplete workaround for not setting it properly elsewhere.
1487          * Now that some interrupt handlers are threads, not setting it
1488          * properly elsewhere can clobber it in the window between setting
1489          * it here and returning to user mode, so don't waste time setting
1490          * it perfectly here.
1491          */
1492         KASSERT((td->td_flags & TDF_BORROWING) == 0,
1493             ("thread with borrowed priority returning to userland"));
1494         if (td->td_priority != td->td_user_pri) {
1495                 thread_lock(td);
1496                 td->td_priority = td->td_user_pri;
1497                 td->td_base_pri = td->td_user_pri;
1498                 thread_unlock(td);
1499         }
1500 }
1501
1502 void
1503 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
1504 {
1505         struct td_sched *ts;
1506
1507         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1508         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
1509
1510         ts = td_get_sched(td);
1511
1512         td->td_flags |= TDF_BOUND;
1513 #ifdef SMP
1514         ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1515         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
1516                 return;
1517
1518         mi_switch(SW_VOL, NULL);
1519 #endif
1520 }
1521
1522 void
1523 sched_unbind(struct thread* td)
1524 {
1525         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1526         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
1527         td->td_flags &= ~TDF_BOUND;
1528 }
1529
1530 int
1531 sched_is_bound(struct thread *td)
1532 {
1533         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1534         return (td->td_flags & TDF_BOUND);
1535 }
1536
1537 void
1538 sched_relinquish(struct thread *td)
1539 {
1540         thread_lock(td);
1541         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
1542         thread_unlock(td);
1543 }
1544
1545 int
1546 sched_load(void)
1547 {
1548         return (sched_tdcnt);
1549 }
1550
1551 int
1552 sched_sizeof_proc(void)
1553 {
1554         return (sizeof(struct proc));
1555 }
1556
1557 int
1558 sched_sizeof_thread(void)
1559 {
1560         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
1561 }
1562
1563 fixpt_t
1564 sched_pctcpu(struct thread *td)
1565 {
1566         struct td_sched *ts;
1567
1568         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1569         ts = td_get_sched(td);
1570         return (ts->ts_pctcpu);
1571 }
1572
1573 #ifdef RACCT
1574 /*
1575  * Calculates the contribution to the thread cpu usage for the latest
1576  * (unfinished) second.
1577  */
1578 fixpt_t
1579 sched_pctcpu_delta(struct thread *td)
1580 {
1581         struct td_sched *ts;
1582         fixpt_t delta;
1583         int realstathz;
1584
1585         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1586         ts = td_get_sched(td);
1587         delta = 0;
1588         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1589         if (ts->ts_cpticks != 0) {
1590 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
1591                 delta = (realstathz == 100)
1592                     ? ((fixpt_t) ts->ts_cpticks) <<
1593                     (FSHIFT - CCPU_SHIFT) :
1594                     100 * (((fixpt_t) ts->ts_cpticks)
1595                     << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
1596 #else
1597                 delta = ((FSCALE - ccpu) *
1598                     (ts->ts_cpticks *
1599                     FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
1600 #endif
1601         }
1602
1603         return (delta);
1604 }
1605 #endif
1606
1607 u_int
1608 sched_estcpu(struct thread *td)
1609 {
1610         
1611         return (td_get_sched(td)->ts_estcpu);
1612 }
1613
1614 /*
1615  * The actual idle process.
1616  */
1617 void
1618 sched_idletd(void *dummy)
1619 {
1620         struct pcpuidlestat *stat;
1621
1622         THREAD_NO_SLEEPING();
1623         stat = DPCPU_PTR(idlestat);
1624         for (;;) {
1625                 mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
1626
1627                 while (sched_runnable() == 0) {
1628                         cpu_idle(stat->idlecalls + stat->oldidlecalls > 64);
1629                         stat->idlecalls++;
1630                 }
1631
1632                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1633                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
1634                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
1635         }
1636 }
1637
1638 /*
1639  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
1640  */
1641 void
1642 sched_throw(struct thread *td)
1643 {
1644         /*
1645          * Correct spinlock nesting.  The idle thread context that we are
1646          * borrowing was created so that it would start out with a single
1647          * spin lock (sched_lock) held in fork_trampoline().  Since we've
1648          * explicitly acquired locks in this function, the nesting count
1649          * is now 2 rather than 1.  Since we are nested, calling
1650          * spinlock_exit() will simply adjust the counts without allowing
1651          * spin lock using code to interrupt us.
1652          */
1653         if (td == NULL) {
1654                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1655                 spinlock_exit();
1656                 PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
1657                 PCPU_SET(switchticks, ticks);
1658         } else {
1659                 lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object);
1660                 MPASS(td->td_lock == &sched_lock);
1661                 td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1662                 td->td_oncpu = NOCPU;
1663         }
1664         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1665         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
1666         cpu_throw(td, choosethread());  /* doesn't return */
1667 }
1668
1669 void
1670 sched_fork_exit(struct thread *td)
1671 {
1672
1673         /*
1674          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
1675          * non-nested critical section with sched_lock held but not recursed.
1676          */
1677         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1678         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1679         lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object,
1680             0, 0, __FILE__, __LINE__);
1681         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1682
1683         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
1684             "prio:%d", td->td_priority);
1685         SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
1686 }
1687
1688 char *
1689 sched_tdname(struct thread *td)
1690 {
1691 #ifdef KTR
1692         struct td_sched *ts;
1693
1694         ts = td_get_sched(td);
1695         if (ts->ts_name[0] == '\0')
1696                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
1697                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
1698         return (ts->ts_name);
1699 #else   
1700         return (td->td_name);
1701 #endif
1702 }
1703
1704 #ifdef KTR
1705 void
1706 sched_clear_tdname(struct thread *td)
1707 {
1708         struct td_sched *ts;
1709
1710         ts = td_get_sched(td);
1711         ts->ts_name[0] = '\0';
1712 }
1713 #endif
1714
1715 void
1716 sched_affinity(struct thread *td)
1717 {
1718 #ifdef SMP
1719         struct td_sched *ts;
1720         int cpu;
1721
1722         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);       
1723
1724         /*
1725          * Set the TSF_AFFINITY flag if there is at least one CPU this
1726          * thread can't run on.
1727          */
1728         ts = td_get_sched(td);
1729         ts->ts_flags &= ~TSF_AFFINITY;
1730         CPU_FOREACH(cpu) {
1731                 if (!THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)) {
1732                         ts->ts_flags |= TSF_AFFINITY;
1733                         break;
1734                 }
1735         }
1736
1737         /*
1738          * If this thread can run on all CPUs, nothing else to do.
1739          */
1740         if (!(ts->ts_flags & TSF_AFFINITY))
1741                 return;
1742
1743         /* Pinned threads and bound threads should be left alone. */
1744         if (td->td_pinned != 0 || td->td_flags & TDF_BOUND)
1745                 return;
1746
1747         switch (td->td_state) {
1748         case TDS_RUNQ:
1749                 /*
1750                  * If we are on a per-CPU runqueue that is in the set,
1751                  * then nothing needs to be done.
1752                  */
1753                 if (ts->ts_runq != &runq &&
1754                     THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_runq - runq_pcpu))
1755                         return;
1756
1757                 /* Put this thread on a valid per-CPU runqueue. */
1758                 sched_rem(td);
1759                 sched_add(td, SRQ_BORING);
1760                 break;
1761         case TDS_RUNNING:
1762                 /*
1763                  * See if our current CPU is in the set.  If not, force a
1764                  * context switch.
1765                  */
1766                 if (THREAD_CAN_SCHED(td, td->td_oncpu))
1767                         return;
1768
1769                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1770                 if (td != curthread)
1771                         ipi_cpu(cpu, IPI_AST);
1772                 break;
1773         default:
1774                 break;
1775         }
1776 #endif
1777 }