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 #include "opt_kdtrace.h"
  41
  42 #include <sys/param.h>
  43 #include <sys/systm.h>
  44 #include <sys/cpuset.h>
  45 #include <sys/kernel.h>
  46 #include <sys/ktr.h>
  47 #include <sys/lock.h>
  48 #include <sys/kthread.h>
  49 #include <sys/mutex.h>
  50 #include <sys/proc.h>
  51 #include <sys/resourcevar.h>
  52 #include <sys/sched.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 /*
  86  * The schedulable entity that runs a context.
  87  * This is  an extension to the thread structure and is tailored to
  88  * the requirements of this scheduler
  89  */
  90 struct td_sched {
  91         fixpt_t         ts_pctcpu;      /* (j) %cpu during p_swtime. */
  92         int             ts_cpticks;     /* (j) Ticks of cpu time. */
  93         int             ts_slptime;     /* (j) Seconds !RUNNING. */
  94         struct runq     *ts_runq;       /* runq the thread is currently on */
  95 };
  96
  97 /* flags kept in td_flags */
  98 #define TDF_DIDRUN      TDF_SCHED0      /* thread actually ran. */
  99 #define TDF_BOUND       TDF_SCHED1      /* Bound to one CPU. */
 100
 101 #define SKE_RUNQ_PCPU(ts)                                               \
 102     ((ts)->ts_runq != 0 && (ts)->ts_runq != &runq)
 103
 104 static struct td_sched td_sched0;
 105 struct mtx sched_lock;
 106
 107 static int      sched_tdcnt;    /* Total runnable threads in the system. */
 108 static int      sched_quantum;  /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
 109 #define SCHED_QUANTUM   (hz / 10)       /* Default sched quantum */
 110
 111 static void     setup_runqs(void);
 112 static void     schedcpu(void);
 113 static void     schedcpu_thread(void);
 114 static void     sched_priority(struct thread *td, u_char prio);
 115 static void     sched_setup(void *dummy);
 116 static void     maybe_resched(struct thread *td);
 117 static void     updatepri(struct thread *td);
 118 static void     resetpriority(struct thread *td);
 119 static void     resetpriority_thread(struct thread *td);
 120 #ifdef SMP
 121 static int      forward_wakeup(int  cpunum);
 122 #endif
 123
 124 static struct kproc_desc sched_kp = {
 125         "schedcpu",
 126         schedcpu_thread,
 127         NULL
 128 };
 129 SYSINIT(schedcpu, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, kproc_start,
 130     &sched_kp);
 131 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
 132
 133 /*
 134  * Global run queue.
 135  */
 136 static struct runq runq;
 137
 138 #ifdef SMP
 139 /*
 140  * Per-CPU run queues
 141  */
 142 static struct runq runq_pcpu[MAXCPU];
 143 #endif
 144
 145 static void
 146 setup_runqs(void)
 147 {
 148 #ifdef SMP
 149         int i;
 150
 151         for (i = 0; i < MAXCPU; ++i)
 152                 runq_init(&runq_pcpu[i]);
 153 #endif
 154
 155         runq_init(&runq);
 156 }
 157
 158 static int
 159 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 160 {
 161         int error, new_val;
 162
 163         new_val = sched_quantum * tick;
 164         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
 165         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 166                 return (error);
 167         if (new_val < tick)
 168                 return (EINVAL);
 169         sched_quantum = new_val / tick;
 170         hogticks = 2 * sched_quantum;
 171         return (0);
 172 }
 173
 174 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RD, 0, "Scheduler");
 175
 176 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "4BSD", 0,
 177     "Scheduler name");
 178
 179 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
 180     0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I",
 181     "Roundrobin scheduling quantum in microseconds");
 182
 183 #ifdef SMP
 184 /* Enable forwarding of wakeups to all other cpus */
 185 SYSCTL_NODE(_kern_sched, OID_AUTO, ipiwakeup, CTLFLAG_RD, NULL, "Kernel SMP");
 186
 187 static int runq_fuzz = 1;
 188 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, runq_fuzz, CTLFLAG_RW, &runq_fuzz, 0, "");
 189
 190 static int forward_wakeup_enabled = 1;
 191 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, enabled, CTLFLAG_RW,
 192            &forward_wakeup_enabled, 0,
 193            "Forwarding of wakeup to idle CPUs");
 194
 195 static int forward_wakeups_requested = 0;
 196 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, requested, CTLFLAG_RD,
 197            &forward_wakeups_requested, 0,
 198            "Requests for Forwarding of wakeup to idle CPUs");
 199
 200 static int forward_wakeups_delivered = 0;
 201 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, delivered, CTLFLAG_RD,
 202            &forward_wakeups_delivered, 0,
 203            "Completed Forwarding of wakeup to idle CPUs");
 204
 205 static int forward_wakeup_use_mask = 1;
 206 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, usemask, CTLFLAG_RW,
 207            &forward_wakeup_use_mask, 0,
 208            "Use the mask of idle cpus");
 209
 210 static int forward_wakeup_use_loop = 0;
 211 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, useloop, CTLFLAG_RW,
 212            &forward_wakeup_use_loop, 0,
 213            "Use a loop to find idle cpus");
 214
 215 static int forward_wakeup_use_single = 0;
 216 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, onecpu, CTLFLAG_RW,
 217            &forward_wakeup_use_single, 0,
 218            "Only signal one idle cpu");
 219
 220 static int forward_wakeup_use_htt = 0;
 221 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, htt2, CTLFLAG_RW,
 222            &forward_wakeup_use_htt, 0,
 223            "account for htt");
 224
 225 #endif
 226 #if 0
 227 static int sched_followon = 0;
 228 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, followon, CTLFLAG_RW,
 229            &sched_followon, 0,
 230            "allow threads to share a quantum");
 231 #endif
 232
 233 static __inline void
 234 sched_load_add(void)
 235 {
 236         sched_tdcnt++;
 237         CTR1(KTR_SCHED, "global load: %d", sched_tdcnt);
 238 }
 239
 240 static __inline void
 241 sched_load_rem(void)
 242 {
 243         sched_tdcnt--;
 244         CTR1(KTR_SCHED, "global load: %d", sched_tdcnt);
 245 }
 246 /*
 247  * Arrange to reschedule if necessary, taking the priorities and
 248  * schedulers into account.
 249  */
 250 static void
 251 maybe_resched(struct thread *td)
 252 {
 253
 254         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 255         if (td->td_priority < curthread->td_priority)
 256                 curthread->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
 257 }
 258
 259 /*
 260  * This function is called when a thread is about to be put on run queue
 261  * because it has been made runnable or its priority has been adjusted.  It
 262  * determines if the new thread should be immediately preempted to.  If so,
 263  * it switches to it and eventually returns true.  If not, it returns false
 264  * so that the caller may place the thread on an appropriate run queue.
 265  */
 266 int
 267 maybe_preempt(struct thread *td)
 268 {
 269 #ifdef PREEMPTION
 270         struct thread *ctd;
 271         int cpri, pri;
 272 #endif
 273
 274 #ifdef PREEMPTION
 275         /*
 276          * The new thread should not preempt the current thread if any of the
 277          * following conditions are true:
 278          *
 279          *  - The kernel is in the throes of crashing (panicstr).
 280          *  - The current thread has a higher (numerically lower) or
 281          *    equivalent priority.  Note that this prevents curthread from
 282          *    trying to preempt to itself.
 283          *  - It is too early in the boot for context switches (cold is set).
 284          *  - The current thread has an inhibitor set or is in the process of
 285          *    exiting.  In this case, the current thread is about to switch
 286          *    out anyways, so there's no point in preempting.  If we did,
 287          *    the current thread would not be properly resumed as well, so
 288          *    just avoid that whole landmine.
 289          *  - If the new thread's priority is not a realtime priority and
 290          *    the current thread's priority is not an idle priority and
 291          *    FULL_PREEMPTION is disabled.
 292          *
 293          * If all of these conditions are false, but the current thread is in
 294          * a nested critical section, then we have to defer the preemption
 295          * until we exit the critical section.  Otherwise, switch immediately
 296          * to the new thread.
 297          */
 298         ctd = curthread;
 299         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 300         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
 301                         ("maybe_preempt: trying to run inhibited thread"));
 302         pri = td->td_priority;
 303         cpri = ctd->td_priority;
 304         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold /* || dumping */ ||
 305             TD_IS_INHIBITED(ctd))
 306                 return (0);
 307 #ifndef FULL_PREEMPTION
 308         if (pri > PRI_MAX_ITHD && cpri < PRI_MIN_IDLE)
 309                 return (0);
 310 #endif
 311
 312         if (ctd->td_critnest > 1) {
 313                 CTR1(KTR_PROC, "maybe_preempt: in critical section %d",
 314                     ctd->td_critnest);
 315                 ctd->td_owepreempt = 1;
 316                 return (0);
 317         }
 318         /*
 319          * Thread is runnable but not yet put on system run queue.
 320          */
 321         MPASS(ctd->td_lock == td->td_lock);
 322         MPASS(TD_ON_RUNQ(td));
 323         TD_SET_RUNNING(td);
 324         CTR3(KTR_PROC, "preempting to thread %p (pid %d, %s)\n", td,
 325             td->td_proc->p_pid, td->td_name);
 326         mi_switch(SW_INVOL | SW_PREEMPT | SWT_PREEMPT, td);
 327         /*
 328          * td's lock pointer may have changed.  We have to return with it
 329          * locked.
 330          */
 331         spinlock_enter();
 332         thread_unlock(ctd);
 333         thread_lock(td);
 334         spinlock_exit();
 335         return (1);
 336 #else
 337         return (0);
 338 #endif
 339 }
 340
 341 /*
 342  * Constants for digital decay and forget:
 343  *      90% of (td_estcpu) usage in 5 * loadav time
 344  *      95% of (ts_pctcpu) usage in 60 seconds (load insensitive)
 345  *          Note that, as ps(1) mentions, this can let percentages
 346  *          total over 100% (I've seen 137.9% for 3 processes).
 347  *
 348  * Note that schedclock() updates td_estcpu and p_cpticks asynchronously.
 349  *
 350  * We wish to decay away 90% of td_estcpu in (5 * loadavg) seconds.
 351  * That is, the system wants to compute a value of decay such
 352  * that the following for loop:
 353  *      for (i = 0; i < (5 * loadavg); i++)
 354  *              td_estcpu *= decay;
 355  * will compute
 356  *      td_estcpu *= 0.1;
 357  * for all values of loadavg:
 358  *
 359  * Mathematically this loop can be expressed by saying:
 360  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
 361  *
 362  * The system computes decay as:
 363  *      decay = (2 * loadavg) / (2 * loadavg + 1)
 364  *
 365  * We wish to prove that the system's computation of decay
 366  * will always fulfill the equation:
 367  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
 368  *
 369  * If we compute b as:
 370  *      b = 2 * loadavg
 371  * then
 372  *      decay = b / (b + 1)
 373  *
 374  * We now need to prove two things:
 375  *      1) Given factor ** (5 * loadavg) ~= .1, prove factor == b/(b+1)
 376  *      2) Given b/(b+1) ** power ~= .1, prove power == (5 * loadavg)
 377  *
 378  * Facts:
 379  *         For x close to zero, exp(x) =~ 1 + x, since
 380  *              exp(x) = 0! + x**1/1! + x**2/2! + ... .
 381  *              therefore exp(-1/b) =~ 1 - (1/b) = (b-1)/b.
 382  *         For x close to zero, ln(1+x) =~ x, since
 383  *              ln(1+x) = x - x**2/2 + x**3/3 - ...     -1 < x < 1
 384  *              therefore ln(b/(b+1)) = ln(1 - 1/(b+1)) =~ -1/(b+1).
 385  *         ln(.1) =~ -2.30
 386  *
 387  * Proof of (1):
 388  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given power (5*loadav):
 389  *      solving for factor,
 390  *      ln(factor) =~ (-2.30/5*loadav), or
 391  *      factor =~ exp(-1/((5/2.30)*loadav)) =~ exp(-1/(2*loadav)) =
 392  *          exp(-1/b) =~ (b-1)/b =~ b/(b+1).                    QED
 393  *
 394  * Proof of (2):
 395  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given factor == (b/(b+1)):
 396  *      solving for power,
 397  *      power*ln(b/(b+1)) =~ -2.30, or
 398  *      power =~ 2.3 * (b + 1) = 4.6*loadav + 2.3 =~ 5*loadav.  QED
 399  *
 400  * Actual power values for the implemented algorithm are as follows:
 401  *      loadav: 1       2       3       4
 402  *      power:  5.68    10.32   14.94   19.55
 403  */
 404
 405 /* calculations for digital decay to forget 90% of usage in 5*loadav sec */
 406 #define loadfactor(loadav)      (2 * (loadav))
 407 #define decay_cpu(loadfac, cpu) (((loadfac) * (cpu)) / ((loadfac) + FSCALE))
 408
 409 /* decay 95% of `ts_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
 410 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
 411 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
 412
 413 /*
 414  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
 415  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
 416  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
 417  *
 418  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
 419  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
 420  *
 421  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
 422  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
 423  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
 424  */
 425 #define CCPU_SHIFT      11
 426
 427 /*
 428  * Recompute process priorities, every hz ticks.
 429  * MP-safe, called without the Giant mutex.
 430  */
 431 /* ARGSUSED */
 432 static void
 433 schedcpu(void)
 434 {
 435         register fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
 436         struct thread *td;
 437         struct proc *p;
 438         struct td_sched *ts;
 439         int awake, realstathz;
 440
 441         realstathz = stathz ? stathz : hz;
 442         sx_slock(&allproc_lock);
 443         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 444                 PROC_LOCK(p);
 445                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 446                         awake = 0;
 447                         thread_lock(td);
 448                         ts = td->td_sched;
 449                         /*
 450                          * Increment sleep time (if sleeping).  We
 451                          * ignore overflow, as above.
 452                          */
 453                         /*
 454                          * The td_sched slptimes are not touched in wakeup
 455                          * because the thread may not HAVE everything in
 456                          * memory? XXX I think this is out of date.
 457                          */
 458                         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
 459                                 awake = 1;
 460                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
 461                         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
 462                                 awake = 1;
 463                                 /* Do not clear TDF_DIDRUN */
 464                         } else if (td->td_flags & TDF_DIDRUN) {
 465                                 awake = 1;
 466                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
 467                         }
 468
 469                         /*
 470                          * ts_pctcpu is only for ps and ttyinfo().
 471                          */
 472                         ts->ts_pctcpu = (ts->ts_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
 473                         /*
 474                          * If the td_sched has been idle the entire second,
 475                          * stop recalculating its priority until
 476                          * it wakes up.
 477                          */
 478                         if (ts->ts_cpticks != 0) {
 479 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
 480                                 ts->ts_pctcpu += (realstathz == 100)
 481                                     ? ((fixpt_t) ts->ts_cpticks) <<
 482                                     (FSHIFT - CCPU_SHIFT) :
 483                                     100 * (((fixpt_t) ts->ts_cpticks)
 484                                     << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
 485 #else
 486                                 ts->ts_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
 487                                     (ts->ts_cpticks *
 488                                     FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
 489 #endif
 490                                 ts->ts_cpticks = 0;
 491                         }
 492                         /*
 493                          * If there are ANY running threads in this process,
 494                          * then don't count it as sleeping.
 495 XXX  this is broken
 496
 497                          */
 498                         if (awake) {
 499                                 if (ts->ts_slptime > 1) {
 500                                         /*
 501                                          * In an ideal world, this should not
 502                                          * happen, because whoever woke us
 503                                          * up from the long sleep should have
 504                                          * unwound the slptime and reset our
 505                                          * priority before we run at the stale
 506                                          * priority.  Should KASSERT at some
 507                                          * point when all the cases are fixed.
 508                                          */
 509                                         updatepri(td);
 510                                 }
 511                                 ts->ts_slptime = 0;
 512                         } else
 513                                 ts->ts_slptime++;
 514                         if (ts->ts_slptime > 1) {
 515                                 thread_unlock(td);
 516                                 continue;
 517                         }
 518                         td->td_estcpu = decay_cpu(loadfac, td->td_estcpu);
 519                         resetpriority(td);
 520                         resetpriority_thread(td);
 521                         thread_unlock(td);
 522                 } /* end of thread loop */
 523                 PROC_UNLOCK(p);
 524         } /* end of process loop */
 525         sx_sunlock(&allproc_lock);
 526 }
 527
 528 /*
 529  * Main loop for a kthread that executes schedcpu once a second.
 530  */
 531 static void
 532 schedcpu_thread(void)
 533 {
 534
 535         for (;;) {
 536                 schedcpu();
 537                 pause("-", hz);
 538         }
 539 }
 540
 541 /*
 542  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
 543  * For all load averages >= 1 and max td_estcpu of 255, sleeping for at
 544  * least six times the loadfactor will decay td_estcpu to zero.
 545  */
 546 static void
 547 updatepri(struct thread *td)
 548 {
 549         struct td_sched *ts;
 550         fixpt_t loadfac;
 551         unsigned int newcpu;
 552
 553         ts = td->td_sched;
 554         loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
 555         if (ts->ts_slptime > 5 * loadfac)
 556                 td->td_estcpu = 0;
 557         else {
 558                 newcpu = td->td_estcpu;
 559                 ts->ts_slptime--;       /* was incremented in schedcpu() */
 560                 while (newcpu && --ts->ts_slptime)
 561                         newcpu = decay_cpu(loadfac, newcpu);
 562                 td->td_estcpu = newcpu;
 563         }
 564 }
 565
 566 /*
 567  * Compute the priority of a process when running in user mode.
 568  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
 569  * than that of the current process.
 570  */
 571 static void
 572 resetpriority(struct thread *td)
 573 {
 574         register unsigned int newpriority;
 575
 576         if (td->td_pri_class == PRI_TIMESHARE) {
 577                 newpriority = PUSER + td->td_estcpu / INVERSE_ESTCPU_WEIGHT +
 578                     NICE_WEIGHT * (td->td_proc->p_nice - PRIO_MIN);
 579                 newpriority = min(max(newpriority, PRI_MIN_TIMESHARE),
 580                     PRI_MAX_TIMESHARE);
 581                 sched_user_prio(td, newpriority);
 582         }
 583 }
 584
 585 /*
 586  * Update the thread's priority when the associated process's user
 587  * priority changes.
 588  */
 589 static void
 590 resetpriority_thread(struct thread *td)
 591 {
 592
 593         /* Only change threads with a time sharing user priority. */
 594         if (td->td_priority < PRI_MIN_TIMESHARE ||
 595             td->td_priority > PRI_MAX_TIMESHARE)
 596                 return;
 597
 598         /* XXX the whole needresched thing is broken, but not silly. */
 599         maybe_resched(td);
 600
 601         sched_prio(td, td->td_user_pri);
 602 }
 603
 604 /* ARGSUSED */
 605 static void
 606 sched_setup(void *dummy)
 607 {
 608         setup_runqs();
 609
 610         if (sched_quantum == 0)
 611                 sched_quantum = SCHED_QUANTUM;
 612         hogticks = 2 * sched_quantum;
 613
 614         /* Account for thread0. */
 615         sched_load_add();
 616 }
 617
 618 /* External interfaces start here */
 619 /*
 620  * Very early in the boot some setup of scheduler-specific
 621  * parts of proc0 and of some scheduler resources needs to be done.
 622  * Called from:
 623  *  proc0_init()
 624  */
 625 void
 626 schedinit(void)
 627 {
 628         /*
 629          * Set up the scheduler specific parts of proc0.
 630          */
 631         proc0.p_sched = NULL; /* XXX */
 632         thread0.td_sched = &td_sched0;
 633         thread0.td_lock = &sched_lock;
 634         mtx_init(&sched_lock, "sched lock", NULL, MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
 635 }
 636
 637 int
 638 sched_runnable(void)
 639 {
 640 #ifdef SMP
 641         return runq_check(&runq) + runq_check(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
 642 #else
 643         return runq_check(&runq);
 644 #endif
 645 }
 646
 647 int
 648 sched_rr_interval(void)
 649 {
 650         if (sched_quantum == 0)
 651                 sched_quantum = SCHED_QUANTUM;
 652         return (sched_quantum);
 653 }
 654
 655 /*
 656  * We adjust the priority of the current process.  The priority of
 657  * a process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
 658  * estimator (td_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
 659  * compute a different priority each time td_estcpu increases by
 660  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT
 661  * (until MAXPRI is reached).  The cpu usage estimator ramps up
 662  * quite quickly when the process is running (linearly), and decays
 663  * away exponentially, at a rate which is proportionally slower when
 664  * the system is busy.  The basic principle is that the system will
 665  * 90% forget that the process used a lot of CPU time in 5 * loadav
 666  * seconds.  This causes the system to favor processes which haven't
 667  * run much recently, and to round-robin among other processes.
 668  */
 669 void
 670 sched_clock(struct thread *td)
 671 {
 672         struct td_sched *ts;
 673
 674         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 675         ts = td->td_sched;
 676
 677         ts->ts_cpticks++;
 678         td->td_estcpu = ESTCPULIM(td->td_estcpu + 1);
 679         if ((td->td_estcpu % INVERSE_ESTCPU_WEIGHT) == 0) {
 680                 resetpriority(td);
 681                 resetpriority_thread(td);
 682         }
 683
 684         /*
 685          * Force a context switch if the current thread has used up a full
 686          * quantum (default quantum is 100ms).
 687          */
 688         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td) &&
 689             ticks - PCPU_GET(switchticks) >= sched_quantum)
 690                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
 691 }
 692
 693 /*
 694  * charge childs scheduling cpu usage to parent.
 695  */
 696 void
 697 sched_exit(struct proc *p, struct thread *td)
 698 {
 699
 700         CTR3(KTR_SCHED, "sched_exit: %p(%s) prio %d",
 701             td, td->td_name, td->td_priority);
 702         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 703         sched_exit_thread(FIRST_THREAD_IN_PROC(p), td);
 704 }
 705
 706 void
 707 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
 708 {
 709
 710         CTR3(KTR_SCHED, "sched_exit_thread: %p(%s) prio %d",
 711             child, child->td_name, child->td_priority);
 712         thread_lock(td);
 713         td->td_estcpu = ESTCPULIM(td->td_estcpu + child->td_estcpu);
 714         thread_unlock(td);
 715         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 716         if ((child->td_proc->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
 717                 sched_load_rem();
 718         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 719 }
 720
 721 void
 722 sched_fork(struct thread *td, struct thread *childtd)
 723 {
 724         sched_fork_thread(td, childtd);
 725 }
 726
 727 void
 728 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *childtd)
 729 {
 730         struct td_sched *ts;
 731
 732         childtd->td_estcpu = td->td_estcpu;
 733         childtd->td_lock = &sched_lock;
 734         childtd->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
 735         ts = childtd->td_sched;
 736         bzero(ts, sizeof(*ts));
 737 }
 738
 739 void
 740 sched_nice(struct proc *p, int nice)
 741 {
 742         struct thread *td;
 743
 744         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 745         p->p_nice = nice;
 746         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 747                 thread_lock(td);
 748                 resetpriority(td);
 749                 resetpriority_thread(td);
 750                 thread_unlock(td);
 751         }
 752 }
 753
 754 void
 755 sched_class(struct thread *td, int class)
 756 {
 757         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 758         td->td_pri_class = class;
 759 }
 760
 761 /*
 762  * Adjust the priority of a thread.
 763  */
 764 static void
 765 sched_priority(struct thread *td, u_char prio)
 766 {
 767         CTR6(KTR_SCHED, "sched_prio: %p(%s) prio %d newprio %d by %p(%s)",
 768             td, td->td_name, td->td_priority, prio, curthread,
 769             curthread->td_name);
 770
 771         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 772         if (td->td_priority == prio)
 773                 return;
 774         td->td_priority = prio;
 775         if (TD_ON_RUNQ(td) && td->td_rqindex != (prio / RQ_PPQ)) {
 776                 sched_rem(td);
 777                 sched_add(td, SRQ_BORING);
 778         }
 779 }
 780
 781 /*
 782  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
 783  * priority.
 784  */
 785 void
 786 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
 787 {
 788
 789         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
 790         sched_priority(td, prio);
 791 }
 792
 793 /*
 794  * Restore a thread's priority when priority propagation is
 795  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
 796  * needs to have to satisfy other possible priority lending
 797  * requests.  If the thread's regulary priority is less
 798  * important than prio the thread will keep a priority boost
 799  * of prio.
 800  */
 801 void
 802 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
 803 {
 804         u_char base_pri;
 805
 806         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
 807             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
 808                 base_pri = td->td_user_pri;
 809         else
 810                 base_pri = td->td_base_pri;
 811         if (prio >= base_pri) {
 812                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
 813                 sched_prio(td, base_pri);
 814         } else
 815                 sched_lend_prio(td, prio);
 816 }
 817
 818 void
 819 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
 820 {
 821         u_char oldprio;
 822
 823         /* First, update the base priority. */
 824         td->td_base_pri = prio;
 825
 826         /*
 827          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't ever
 828          * lower the priority.
 829          */
 830         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
 831                 return;
 832
 833         /* Change the real priority. */
 834         oldprio = td->td_priority;
 835         sched_priority(td, prio);
 836
 837         /*
 838          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
 839          * its state.
 840          */
 841         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
 842                 turnstile_adjust(td, oldprio);
 843 }
 844
 845 void
 846 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
 847 {
 848         u_char oldprio;
 849
 850         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 851         td->td_base_user_pri = prio;
 852         if (td->td_flags & TDF_UBORROWING && td->td_user_pri <= prio)
 853                 return;
 854         oldprio = td->td_user_pri;
 855         td->td_user_pri = prio;
 856 }
 857
 858 void
 859 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
 860 {
 861         u_char oldprio;
 862
 863         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 864         td->td_flags |= TDF_UBORROWING;
 865         oldprio = td->td_user_pri;
 866         td->td_user_pri = prio;
 867 }
 868
 869 void
 870 sched_unlend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
 871 {
 872         u_char base_pri;
 873
 874         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 875         base_pri = td->td_base_user_pri;
 876         if (prio >= base_pri) {
 877                 td->td_flags &= ~TDF_UBORROWING;
 878                 sched_user_prio(td, base_pri);
 879         } else {
 880                 sched_lend_user_prio(td, prio);
 881         }
 882 }
 883
 884 void
 885 sched_sleep(struct thread *td, int pri)
 886 {
 887
 888         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 889         td->td_slptick = ticks;
 890         td->td_sched->ts_slptime = 0;
 891         if (pri)
 892                 sched_prio(td, pri);
 893         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || pri <= PSOCK)
 894                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
 895 }
 896
 897 void
 898 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
 899 {
 900         struct td_sched *ts;
 901         struct proc *p;
 902
 903         ts = td->td_sched;
 904         p = td->td_proc;
 905
 906         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 907         /*
 908          * Switch to the sched lock to fix things up and pick
 909          * a new thread.
 910          */
 911         if (td->td_lock != &sched_lock) {
 912                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 913                 thread_unlock(td);
 914         }
 915
 916         if ((p->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
 917                 sched_load_rem();
 918
 919         if (newtd)
 920                 newtd->td_flags |= (td->td_flags & TDF_NEEDRESCHED);
 921
 922         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
 923         td->td_flags &= ~TDF_NEEDRESCHED;
 924         td->td_owepreempt = 0;
 925         td->td_oncpu = NOCPU;
 926         /*
 927          * At the last moment, if this thread is still marked RUNNING,
 928          * then put it back on the run queue as it has not been suspended
 929          * or stopped or any thing else similar.  We never put the idle
 930          * threads on the run queue, however.
 931          */
 932         if (td->td_flags & TDF_IDLETD) {
 933                 TD_SET_CAN_RUN(td);
 934 #ifdef SMP
 935                 idle_cpus_mask &= ~PCPU_GET(cpumask);
 936 #endif
 937         } else {
 938                 if (TD_IS_RUNNING(td)) {
 939                         /* Put us back on the run queue. */
 940                         sched_add(td, (flags & SW_PREEMPT) ?
 941                             SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
 942                             SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING);
 943                 }
 944         }
 945         if (newtd) {
 946                 /*
 947                  * The thread we are about to run needs to be counted
 948                  * as if it had been added to the run queue and selected.
 949                  * It came from:
 950                  * * A preemption
 951                  * * An upcall
 952                  * * A followon
 953                  */
 954                 KASSERT((newtd->td_inhibitors == 0),
 955                         ("trying to run inhibited thread"));
 956                 newtd->td_flags |= TDF_DIDRUN;
 957                 TD_SET_RUNNING(newtd);
 958                 if ((newtd->td_proc->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
 959                         sched_load_add();
 960         } else {
 961                 newtd = choosethread();
 962         }
 963         MPASS(newtd->td_lock == &sched_lock);
 964
 965         if (td != newtd) {
 966 #ifdef  HWPMC_HOOKS
 967                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
 968                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
 969 #endif
 970                 /* I feel sleepy */
 971                 lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object);
 972 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 973                 /*
 974                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
 975                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
 976                  * function to call.
 977                  */
 978                 if (dtrace_vtime_active)
 979                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
 980 #endif
 981
 982                 cpu_switch(td, newtd, td->td_lock);
 983                 lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object,
 984                     0, 0, __FILE__, __LINE__);
 985                 /*
 986                  * Where am I?  What year is it?
 987                  * We are in the same thread that went to sleep above,
 988                  * but any amount of time may have passed. All out context
 989                  * will still be available as will local variables.
 990                  * PCPU values however may have changed as we may have
 991                  * changed CPU so don't trust cached values of them.
 992                  * New threads will go to fork_exit() instead of here
 993                  * so if you change things here you may need to change
 994                  * things there too.
 995                  * If the thread above was exiting it will never wake
 996                  * up again here, so either it has saved everything it
 997                  * needed to, or the thread_wait() or wait() will
 998                  * need to reap it.
 999                  */
1000 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1001                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1002                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1003 #endif
1004         }
1005
1006 #ifdef SMP
1007         if (td->td_flags & TDF_IDLETD)
1008                 idle_cpus_mask |= PCPU_GET(cpumask);
1009 #endif
1010         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1011         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1012         MPASS(td->td_lock == &sched_lock);
1013 }
1014
1015 void
1016 sched_wakeup(struct thread *td)
1017 {
1018         struct td_sched *ts;
1019
1020         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1021         ts = td->td_sched;
1022         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1023         if (ts->ts_slptime > 1) {
1024                 updatepri(td);
1025                 resetpriority(td);
1026         }
1027         td->td_slptick = ticks;
1028         ts->ts_slptime = 0;
1029         sched_add(td, SRQ_BORING);
1030 }
1031
1032 #ifdef SMP
1033 /* enable HTT_2 if you have a 2-way HTT cpu.*/
1034 static int
1035 forward_wakeup(int  cpunum)
1036 {
1037         cpumask_t map, me, dontuse;
1038         cpumask_t map2;
1039         struct pcpu *pc;
1040         cpumask_t id, map3;
1041
1042         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1043
1044         CTR0(KTR_RUNQ, "forward_wakeup()");
1045
1046         if ((!forward_wakeup_enabled) ||
1047              (forward_wakeup_use_mask == 0 && forward_wakeup_use_loop == 0))
1048                 return (0);
1049         if (!smp_started || cold || panicstr)
1050                 return (0);
1051
1052         forward_wakeups_requested++;
1053
1054 /*
1055  * check the idle mask we received against what we calculated before
1056  * in the old version.
1057  */
1058         me = PCPU_GET(cpumask);
1059         /*
1060          * don't bother if we should be doing it ourself..
1061          */
1062         if ((me & idle_cpus_mask) && (cpunum == NOCPU || me == (1 << cpunum)))
1063                 return (0);
1064
1065         dontuse = me | stopped_cpus | hlt_cpus_mask;
1066         map3 = 0;
1067         if (forward_wakeup_use_loop) {
1068                 SLIST_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1069                         id = pc->pc_cpumask;
1070                         if ( (id & dontuse) == 0 &&
1071                             pc->pc_curthread == pc->pc_idlethread) {
1072                                 map3 |= id;
1073                         }
1074                 }
1075         }
1076
1077         if (forward_wakeup_use_mask) {
1078                 map = 0;
1079                 map = idle_cpus_mask & ~dontuse;
1080
1081                 /* If they are both on, compare and use loop if different */
1082                 if (forward_wakeup_use_loop) {
1083                         if (map != map3) {
1084                                 printf("map (%02X) != map3 (%02X)\n",
1085                                                 map, map3);
1086                                 map = map3;
1087                         }
1088                 }
1089         } else {
1090                 map = map3;
1091         }
1092         /* If we only allow a specific CPU, then mask off all the others */
1093         if (cpunum != NOCPU) {
1094                 KASSERT((cpunum <= mp_maxcpus),("forward_wakeup: bad cpunum."));
1095                 map &= (1 << cpunum);
1096         } else {
1097                 /* Try choose an idle die. */
1098                 if (forward_wakeup_use_htt) {
1099                         map2 =  (map & (map >> 1)) & 0x5555;
1100                         if (map2) {
1101                                 map = map2;
1102                         }
1103                 }
1104
1105                 /* set only one bit */
1106                 if (forward_wakeup_use_single) {
1107                         map = map & ((~map) + 1);
1108                 }
1109         }
1110         if (map) {
1111                 forward_wakeups_delivered++;
1112                 ipi_selected(map, IPI_AST);
1113                 return (1);
1114         }
1115         if (cpunum == NOCPU)
1116                 printf("forward_wakeup: Idle processor not found\n");
1117         return (0);
1118 }
1119 #endif
1120
1121 #ifdef SMP
1122 static void kick_other_cpu(int pri,int cpuid);
1123
1124 static void
1125 kick_other_cpu(int pri,int cpuid)
1126 {
1127         struct pcpu * pcpu = pcpu_find(cpuid);
1128         int cpri = pcpu->pc_curthread->td_priority;
1129
1130         if (idle_cpus_mask & pcpu->pc_cpumask) {
1131                 forward_wakeups_delivered++;
1132                 ipi_selected(pcpu->pc_cpumask, IPI_AST);
1133                 return;
1134         }
1135
1136         if (pri >= cpri)
1137                 return;
1138
1139 #if defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION)
1140 #if !defined(FULL_PREEMPTION)
1141         if (pri <= PRI_MAX_ITHD)
1142 #endif /* ! FULL_PREEMPTION */
1143         {
1144                 ipi_selected(pcpu->pc_cpumask, IPI_PREEMPT);
1145                 return;
1146         }
1147 #endif /* defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION) */
1148
1149         pcpu->pc_curthread->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1150         ipi_selected( pcpu->pc_cpumask , IPI_AST);
1151         return;
1152 }
1153 #endif /* SMP */
1154
1155 void
1156 sched_add(struct thread *td, int flags)
1157 #ifdef SMP
1158 {
1159         struct td_sched *ts;
1160         int forwarded = 0;
1161         int cpu;
1162         int single_cpu = 0;
1163
1164         ts = td->td_sched;
1165         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1166         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1167             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1168         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1169             ("sched_add: bad thread state"));
1170         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1171             ("sched_add: thread swapped out"));
1172         CTR5(KTR_SCHED, "sched_add: %p(%s) prio %d by %p(%s)",
1173             td, td->td_name, td->td_priority, curthread,
1174             curthread->td_name);
1175         /*
1176          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1177          * to the scheduler's lock.
1178          */
1179         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1180                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1181                 thread_lock_set(td, &sched_lock);
1182         }
1183         TD_SET_RUNQ(td);
1184
1185         if (td->td_pinned != 0) {
1186                 cpu = td->td_lastcpu;
1187                 ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1188                 single_cpu = 1;
1189                 CTR3(KTR_RUNQ,
1190                     "sched_add: Put td_sched:%p(td:%p) on cpu%d runq", ts, td, cpu);
1191         } else if ((td)->td_flags & TDF_BOUND) {
1192                 /* Find CPU from bound runq */
1193                 KASSERT(SKE_RUNQ_PCPU(ts),("sched_add: bound td_sched not on cpu runq"));
1194                 cpu = ts->ts_runq - &runq_pcpu[0];
1195                 single_cpu = 1;
1196                 CTR3(KTR_RUNQ,
1197                     "sched_add: Put td_sched:%p(td:%p) on cpu%d runq", ts, td, cpu);
1198         } else {
1199                 CTR2(KTR_RUNQ,
1200                     "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to gbl runq", ts, td);
1201                 cpu = NOCPU;
1202                 ts->ts_runq = &runq;
1203         }
1204
1205         if (single_cpu && (cpu != PCPU_GET(cpuid))) {
1206                 kick_other_cpu(td->td_priority,cpu);
1207         } else {
1208
1209                 if (!single_cpu) {
1210                         cpumask_t me = PCPU_GET(cpumask);
1211                         int idle = idle_cpus_mask & me;
1212
1213                         if (!idle && ((flags & SRQ_INTR) == 0) &&
1214                             (idle_cpus_mask & ~(hlt_cpus_mask | me)))
1215                                 forwarded = forward_wakeup(cpu);
1216                 }
1217
1218                 if (!forwarded) {
1219                         if ((flags & SRQ_YIELDING) == 0 && maybe_preempt(td))
1220                                 return;
1221                         else
1222                                 maybe_resched(td);
1223                 }
1224         }
1225
1226         if ((td->td_proc->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
1227                 sched_load_add();
1228         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1229 }
1230 #else /* SMP */
1231 {
1232         struct td_sched *ts;
1233         ts = td->td_sched;
1234         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1235         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1236             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1237         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1238             ("sched_add: bad thread state"));
1239         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1240             ("sched_add: thread swapped out"));
1241         CTR5(KTR_SCHED, "sched_add: %p(%s) prio %d by %p(%s)",
1242             td, td->td_name, td->td_priority, curthread,
1243             curthread->td_name);
1244         /*
1245          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1246          * to the scheduler's lock.
1247          */
1248         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1249                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1250                 thread_lock_set(td, &sched_lock);
1251         }
1252         TD_SET_RUNQ(td);
1253         CTR2(KTR_RUNQ, "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to runq", ts, td);
1254         ts->ts_runq = &runq;
1255
1256         /*
1257          * If we are yielding (on the way out anyhow)
1258          * or the thread being saved is US,
1259          * then don't try be smart about preemption
1260          * or kicking off another CPU
1261          * as it won't help and may hinder.
1262          * In the YIEDLING case, we are about to run whoever is
1263          * being put in the queue anyhow, and in the
1264          * OURSELF case, we are puting ourself on the run queue
1265          * which also only happens when we are about to yield.
1266          */
1267         if((flags & SRQ_YIELDING) == 0) {
1268                 if (maybe_preempt(td))
1269                         return;
1270         }
1271         if ((td->td_proc->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
1272                 sched_load_add();
1273         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1274         maybe_resched(td);
1275 }
1276 #endif /* SMP */
1277
1278 void
1279 sched_rem(struct thread *td)
1280 {
1281         struct td_sched *ts;
1282
1283         ts = td->td_sched;
1284         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1285             ("sched_rem: thread swapped out"));
1286         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
1287             ("sched_rem: thread not on run queue"));
1288         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1289         CTR5(KTR_SCHED, "sched_rem: %p(%s) prio %d by %p(%s)",
1290             td, td->td_name, td->td_priority, curthread,
1291             curthread->td_name);
1292
1293         if ((td->td_proc->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
1294                 sched_load_rem();
1295         runq_remove(ts->ts_runq, td);
1296         TD_SET_CAN_RUN(td);
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Select threads to run.
1301  * Notice that the running threads still consume a slot.
1302  */
1303 struct thread *
1304 sched_choose(void)
1305 {
1306         struct thread *td;
1307         struct runq *rq;
1308
1309         mtx_assert(&sched_lock,  MA_OWNED);
1310 #ifdef SMP
1311         struct thread *tdcpu;
1312
1313         rq = &runq;
1314         td = runq_choose_fuzz(&runq, runq_fuzz);
1315         tdcpu = runq_choose(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
1316
1317         if (td == NULL ||
1318             (tdcpu != NULL &&
1319              tdcpu->td_priority < td->td_priority)) {
1320                 CTR2(KTR_RUNQ, "choosing td %p from pcpu runq %d", tdcpu,
1321                      PCPU_GET(cpuid));
1322                 td = tdcpu;
1323                 rq = &runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
1324         } else {
1325                 CTR1(KTR_RUNQ, "choosing td_sched %p from main runq", td);
1326         }
1327
1328 #else
1329         rq = &runq;
1330         td = runq_choose(&runq);
1331 #endif
1332
1333         if (td) {
1334                 runq_remove(rq, td);
1335                 td->td_flags |= TDF_DIDRUN;
1336
1337                 KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1338                     ("sched_choose: thread swapped out"));
1339                 return (td);
1340         }
1341         return (PCPU_GET(idlethread));
1342 }
1343
1344 void
1345 sched_preempt(struct thread *td)
1346 {
1347         thread_lock(td);
1348         if (td->td_critnest > 1)
1349                 td->td_owepreempt = 1;
1350         else
1351                 mi_switch(SW_INVOL | SW_PREEMPT | SWT_PREEMPT, NULL);
1352         thread_unlock(td);
1353 }
1354
1355 void
1356 sched_userret(struct thread *td)
1357 {
1358         /*
1359          * XXX we cheat slightly on the locking here to avoid locking in
1360          * the usual case.  Setting td_priority here is essentially an
1361          * incomplete workaround for not setting it properly elsewhere.
1362          * Now that some interrupt handlers are threads, not setting it
1363          * properly elsewhere can clobber it in the window between setting
1364          * it here and returning to user mode, so don't waste time setting
1365          * it perfectly here.
1366          */
1367         KASSERT((td->td_flags & TDF_BORROWING) == 0,
1368             ("thread with borrowed priority returning to userland"));
1369         if (td->td_priority != td->td_user_pri) {
1370                 thread_lock(td);
1371                 td->td_priority = td->td_user_pri;
1372                 td->td_base_pri = td->td_user_pri;
1373                 thread_unlock(td);
1374         }
1375 }
1376
1377 void
1378 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
1379 {
1380         struct td_sched *ts;
1381
1382         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1383         KASSERT(TD_IS_RUNNING(td),
1384             ("sched_bind: cannot bind non-running thread"));
1385
1386         ts = td->td_sched;
1387
1388         td->td_flags |= TDF_BOUND;
1389 #ifdef SMP
1390         ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1391         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
1392                 return;
1393
1394         mi_switch(SW_VOL, NULL);
1395 #endif
1396 }
1397
1398 void
1399 sched_unbind(struct thread* td)
1400 {
1401         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1402         td->td_flags &= ~TDF_BOUND;
1403 }
1404
1405 int
1406 sched_is_bound(struct thread *td)
1407 {
1408         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1409         return (td->td_flags & TDF_BOUND);
1410 }
1411
1412 void
1413 sched_relinquish(struct thread *td)
1414 {
1415         thread_lock(td);
1416         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
1417         thread_unlock(td);
1418 }
1419
1420 int
1421 sched_load(void)
1422 {
1423         return (sched_tdcnt);
1424 }
1425
1426 int
1427 sched_sizeof_proc(void)
1428 {
1429         return (sizeof(struct proc));
1430 }
1431
1432 int
1433 sched_sizeof_thread(void)
1434 {
1435         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
1436 }
1437
1438 fixpt_t
1439 sched_pctcpu(struct thread *td)
1440 {
1441         struct td_sched *ts;
1442
1443         ts = td->td_sched;
1444         return (ts->ts_pctcpu);
1445 }
1446
1447 void
1448 sched_tick(void)
1449 {
1450 }
1451
1452 /*
1453  * The actual idle process.
1454  */
1455 void
1456 sched_idletd(void *dummy)
1457 {
1458
1459         for (;;) {
1460                 mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
1461
1462                 while (sched_runnable() == 0)
1463                         cpu_idle(0);
1464
1465                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1466                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
1467                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
1468         }
1469 }
1470
1471 /*
1472  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
1473  */
1474 void
1475 sched_throw(struct thread *td)
1476 {
1477         /*
1478          * Correct spinlock nesting.  The idle thread context that we are
1479          * borrowing was created so that it would start out with a single
1480          * spin lock (sched_lock) held in fork_trampoline().  Since we've
1481          * explicitly acquired locks in this function, the nesting count
1482          * is now 2 rather than 1.  Since we are nested, calling
1483          * spinlock_exit() will simply adjust the counts without allowing
1484          * spin lock using code to interrupt us.
1485          */
1486         if (td == NULL) {
1487                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1488                 spinlock_exit();
1489         } else {
1490                 lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object);
1491                 MPASS(td->td_lock == &sched_lock);
1492         }
1493         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1494         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
1495         PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
1496         PCPU_SET(switchticks, ticks);
1497         cpu_throw(td, choosethread());  /* doesn't return */
1498 }
1499
1500 void
1501 sched_fork_exit(struct thread *td)
1502 {
1503
1504         /*
1505          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
1506          * non-nested critical section with sched_lock held but not recursed.
1507          */
1508         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1509         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1510         lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object,
1511             0, 0, __FILE__, __LINE__);
1512         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1513 }
1514
1515 void
1516 sched_affinity(struct thread *td)
1517 {
1518 }