]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/sched_4bsd.c
Remove spurious newline
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / sched_4bsd.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1982, 1986, 1990, 1991, 1993
5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
6  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
7  * All or some portions of this file are derived from material licensed
8  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
9  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
10  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
11  *
12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
13  * modification, are permitted provided that the following conditions
14  * are met:
15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
20  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
22  *    without specific prior written permission.
23  *
24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
34  * SUCH DAMAGE.
35  */
36
37 #include <sys/cdefs.h>
38 __FBSDID("$FreeBSD$");
39
40 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
41 #include "opt_sched.h"
42
43 #include <sys/param.h>
44 #include <sys/systm.h>
45 #include <sys/cpuset.h>
46 #include <sys/kernel.h>
47 #include <sys/ktr.h>
48 #include <sys/lock.h>
49 #include <sys/kthread.h>
50 #include <sys/mutex.h>
51 #include <sys/proc.h>
52 #include <sys/resourcevar.h>
53 #include <sys/sched.h>
54 #include <sys/sdt.h>
55 #include <sys/smp.h>
56 #include <sys/sysctl.h>
57 #include <sys/sx.h>
58 #include <sys/turnstile.h>
59 #include <sys/umtx.h>
60 #include <machine/pcb.h>
61 #include <machine/smp.h>
62
63 #ifdef HWPMC_HOOKS
64 #include <sys/pmckern.h>
65 #endif
66
67 #ifdef KDTRACE_HOOKS
68 #include <sys/dtrace_bsd.h>
69 int                             dtrace_vtime_active;
70 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
71 #endif
72
73 /*
74  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT is only suitable for statclock() frequencies in
75  * the range 100-256 Hz (approximately).
76  */
77 #define ESTCPULIM(e) \
78     min((e), INVERSE_ESTCPU_WEIGHT * (NICE_WEIGHT * (PRIO_MAX - PRIO_MIN) - \
79     RQ_PPQ) + INVERSE_ESTCPU_WEIGHT - 1)
80 #ifdef SMP
81 #define INVERSE_ESTCPU_WEIGHT   (8 * smp_cpus)
82 #else
83 #define INVERSE_ESTCPU_WEIGHT   8       /* 1 / (priorities per estcpu level). */
84 #endif
85 #define NICE_WEIGHT             1       /* Priorities per nice level. */
86
87 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
88
89 /*
90  * The schedulable entity that runs a context.
91  * This is  an extension to the thread structure and is tailored to
92  * the requirements of this scheduler.
93  * All fields are protected by the scheduler lock.
94  */
95 struct td_sched {
96         fixpt_t         ts_pctcpu;      /* %cpu during p_swtime. */
97         u_int           ts_estcpu;      /* Estimated cpu utilization. */
98         int             ts_cpticks;     /* Ticks of cpu time. */
99         int             ts_slptime;     /* Seconds !RUNNING. */
100         int             ts_slice;       /* Remaining part of time slice. */
101         int             ts_flags;
102         struct runq     *ts_runq;       /* runq the thread is currently on */
103 #ifdef KTR
104         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
105 #endif
106 };
107
108 /* flags kept in td_flags */
109 #define TDF_DIDRUN      TDF_SCHED0      /* thread actually ran. */
110 #define TDF_BOUND       TDF_SCHED1      /* Bound to one CPU. */
111 #define TDF_SLICEEND    TDF_SCHED2      /* Thread time slice is over. */
112
113 /* flags kept in ts_flags */
114 #define TSF_AFFINITY    0x0001          /* Has a non-"full" CPU set. */
115
116 #define SKE_RUNQ_PCPU(ts)                                               \
117     ((ts)->ts_runq != 0 && (ts)->ts_runq != &runq)
118
119 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
120     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
121
122 _Static_assert(sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched) <=
123     sizeof(struct thread0_storage),
124     "increase struct thread0_storage.t0st_sched size");
125
126 static struct mtx sched_lock;
127
128 static int      realstathz = 127; /* stathz is sometimes 0 and run off of hz. */
129 static int      sched_tdcnt;    /* Total runnable threads in the system. */
130 static int      sched_slice = 12; /* Thread run time before rescheduling. */
131
132 static void     setup_runqs(void);
133 static void     schedcpu(void);
134 static void     schedcpu_thread(void);
135 static void     sched_priority(struct thread *td, u_char prio);
136 static void     sched_setup(void *dummy);
137 static void     maybe_resched(struct thread *td);
138 static void     updatepri(struct thread *td);
139 static void     resetpriority(struct thread *td);
140 static void     resetpriority_thread(struct thread *td);
141 #ifdef SMP
142 static int      sched_pickcpu(struct thread *td);
143 static int      forward_wakeup(int cpunum);
144 static void     kick_other_cpu(int pri, int cpuid);
145 #endif
146
147 static struct kproc_desc sched_kp = {
148         "schedcpu",
149         schedcpu_thread,
150         NULL
151 };
152 SYSINIT(schedcpu, SI_SUB_LAST, SI_ORDER_FIRST, kproc_start,
153     &sched_kp);
154 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
155
156 static void sched_initticks(void *dummy);
157 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
158     NULL);
159
160 /*
161  * Global run queue.
162  */
163 static struct runq runq;
164
165 #ifdef SMP
166 /*
167  * Per-CPU run queues
168  */
169 static struct runq runq_pcpu[MAXCPU];
170 long runq_length[MAXCPU];
171
172 static cpuset_t idle_cpus_mask;
173 #endif
174
175 struct pcpuidlestat {
176         u_int idlecalls;
177         u_int oldidlecalls;
178 };
179 DPCPU_DEFINE_STATIC(struct pcpuidlestat, idlestat);
180
181 static void
182 setup_runqs(void)
183 {
184 #ifdef SMP
185         int i;
186
187         for (i = 0; i < MAXCPU; ++i)
188                 runq_init(&runq_pcpu[i]);
189 #endif
190
191         runq_init(&runq);
192 }
193
194 static int
195 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
196 {
197         int error, new_val, period;
198
199         period = 1000000 / realstathz;
200         new_val = period * sched_slice;
201         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
202         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
203                 return (error);
204         if (new_val <= 0)
205                 return (EINVAL);
206         sched_slice = imax(1, (new_val + period / 2) / period);
207         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
208             realstathz);
209         return (0);
210 }
211
212 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RD, 0, "Scheduler");
213
214 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "4BSD", 0,
215     "Scheduler name");
216 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
217     NULL, 0, sysctl_kern_quantum, "I",
218     "Quantum for timeshare threads in microseconds");
219 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
220     "Quantum for timeshare threads in stathz ticks");
221 #ifdef SMP
222 /* Enable forwarding of wakeups to all other cpus */
223 static SYSCTL_NODE(_kern_sched, OID_AUTO, ipiwakeup, CTLFLAG_RD, NULL,
224     "Kernel SMP");
225
226 static int runq_fuzz = 1;
227 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, runq_fuzz, CTLFLAG_RW, &runq_fuzz, 0, "");
228
229 static int forward_wakeup_enabled = 1;
230 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, enabled, CTLFLAG_RW,
231            &forward_wakeup_enabled, 0,
232            "Forwarding of wakeup to idle CPUs");
233
234 static int forward_wakeups_requested = 0;
235 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, requested, CTLFLAG_RD,
236            &forward_wakeups_requested, 0,
237            "Requests for Forwarding of wakeup to idle CPUs");
238
239 static int forward_wakeups_delivered = 0;
240 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, delivered, CTLFLAG_RD,
241            &forward_wakeups_delivered, 0,
242            "Completed Forwarding of wakeup to idle CPUs");
243
244 static int forward_wakeup_use_mask = 1;
245 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, usemask, CTLFLAG_RW,
246            &forward_wakeup_use_mask, 0,
247            "Use the mask of idle cpus");
248
249 static int forward_wakeup_use_loop = 0;
250 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, useloop, CTLFLAG_RW,
251            &forward_wakeup_use_loop, 0,
252            "Use a loop to find idle cpus");
253
254 #endif
255 #if 0
256 static int sched_followon = 0;
257 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, followon, CTLFLAG_RW,
258            &sched_followon, 0,
259            "allow threads to share a quantum");
260 #endif
261
262 SDT_PROVIDER_DEFINE(sched);
263
264 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , change__pri, "struct thread *", 
265     "struct proc *", "uint8_t");
266 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , dequeue, "struct thread *", 
267     "struct proc *", "void *");
268 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , enqueue, "struct thread *", 
269     "struct proc *", "void *", "int");
270 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , lend__pri, "struct thread *", 
271     "struct proc *", "uint8_t", "struct thread *");
272 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , load__change, "int", "int");
273 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , off__cpu, "struct thread *",
274     "struct proc *");
275 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , on__cpu);
276 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , remain__cpu);
277 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , surrender, "struct thread *",
278     "struct proc *");
279
280 static __inline void
281 sched_load_add(void)
282 {
283
284         sched_tdcnt++;
285         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", "global load", sched_tdcnt);
286         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, NOCPU, sched_tdcnt);
287 }
288
289 static __inline void
290 sched_load_rem(void)
291 {
292
293         sched_tdcnt--;
294         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", "global load", sched_tdcnt);
295         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, NOCPU, sched_tdcnt);
296 }
297 /*
298  * Arrange to reschedule if necessary, taking the priorities and
299  * schedulers into account.
300  */
301 static void
302 maybe_resched(struct thread *td)
303 {
304
305         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
306         if (td->td_priority < curthread->td_priority)
307                 curthread->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
308 }
309
310 /*
311  * This function is called when a thread is about to be put on run queue
312  * because it has been made runnable or its priority has been adjusted.  It
313  * determines if the new thread should preempt the current thread.  If so,
314  * it sets td_owepreempt to request a preemption.
315  */
316 int
317 maybe_preempt(struct thread *td)
318 {
319 #ifdef PREEMPTION
320         struct thread *ctd;
321         int cpri, pri;
322
323         /*
324          * The new thread should not preempt the current thread if any of the
325          * following conditions are true:
326          *
327          *  - The kernel is in the throes of crashing (panicstr).
328          *  - The current thread has a higher (numerically lower) or
329          *    equivalent priority.  Note that this prevents curthread from
330          *    trying to preempt to itself.
331          *  - The current thread has an inhibitor set or is in the process of
332          *    exiting.  In this case, the current thread is about to switch
333          *    out anyways, so there's no point in preempting.  If we did,
334          *    the current thread would not be properly resumed as well, so
335          *    just avoid that whole landmine.
336          *  - If the new thread's priority is not a realtime priority and
337          *    the current thread's priority is not an idle priority and
338          *    FULL_PREEMPTION is disabled.
339          *
340          * If all of these conditions are false, but the current thread is in
341          * a nested critical section, then we have to defer the preemption
342          * until we exit the critical section.  Otherwise, switch immediately
343          * to the new thread.
344          */
345         ctd = curthread;
346         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
347         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
348                         ("maybe_preempt: trying to run inhibited thread"));
349         pri = td->td_priority;
350         cpri = ctd->td_priority;
351         if (panicstr != NULL || pri >= cpri /* || dumping */ ||
352             TD_IS_INHIBITED(ctd))
353                 return (0);
354 #ifndef FULL_PREEMPTION
355         if (pri > PRI_MAX_ITHD && cpri < PRI_MIN_IDLE)
356                 return (0);
357 #endif
358
359         CTR0(KTR_PROC, "maybe_preempt: scheduling preemption");
360         ctd->td_owepreempt = 1;
361         return (1);
362 #else
363         return (0);
364 #endif
365 }
366
367 /*
368  * Constants for digital decay and forget:
369  *      90% of (ts_estcpu) usage in 5 * loadav time
370  *      95% of (ts_pctcpu) usage in 60 seconds (load insensitive)
371  *          Note that, as ps(1) mentions, this can let percentages
372  *          total over 100% (I've seen 137.9% for 3 processes).
373  *
374  * Note that schedclock() updates ts_estcpu and p_cpticks asynchronously.
375  *
376  * We wish to decay away 90% of ts_estcpu in (5 * loadavg) seconds.
377  * That is, the system wants to compute a value of decay such
378  * that the following for loop:
379  *      for (i = 0; i < (5 * loadavg); i++)
380  *              ts_estcpu *= decay;
381  * will compute
382  *      ts_estcpu *= 0.1;
383  * for all values of loadavg:
384  *
385  * Mathematically this loop can be expressed by saying:
386  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
387  *
388  * The system computes decay as:
389  *      decay = (2 * loadavg) / (2 * loadavg + 1)
390  *
391  * We wish to prove that the system's computation of decay
392  * will always fulfill the equation:
393  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
394  *
395  * If we compute b as:
396  *      b = 2 * loadavg
397  * then
398  *      decay = b / (b + 1)
399  *
400  * We now need to prove two things:
401  *      1) Given factor ** (5 * loadavg) ~= .1, prove factor == b/(b+1)
402  *      2) Given b/(b+1) ** power ~= .1, prove power == (5 * loadavg)
403  *
404  * Facts:
405  *         For x close to zero, exp(x) =~ 1 + x, since
406  *              exp(x) = 0! + x**1/1! + x**2/2! + ... .
407  *              therefore exp(-1/b) =~ 1 - (1/b) = (b-1)/b.
408  *         For x close to zero, ln(1+x) =~ x, since
409  *              ln(1+x) = x - x**2/2 + x**3/3 - ...     -1 < x < 1
410  *              therefore ln(b/(b+1)) = ln(1 - 1/(b+1)) =~ -1/(b+1).
411  *         ln(.1) =~ -2.30
412  *
413  * Proof of (1):
414  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given power (5*loadav):
415  *      solving for factor,
416  *      ln(factor) =~ (-2.30/5*loadav), or
417  *      factor =~ exp(-1/((5/2.30)*loadav)) =~ exp(-1/(2*loadav)) =
418  *          exp(-1/b) =~ (b-1)/b =~ b/(b+1).                    QED
419  *
420  * Proof of (2):
421  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given factor == (b/(b+1)):
422  *      solving for power,
423  *      power*ln(b/(b+1)) =~ -2.30, or
424  *      power =~ 2.3 * (b + 1) = 4.6*loadav + 2.3 =~ 5*loadav.  QED
425  *
426  * Actual power values for the implemented algorithm are as follows:
427  *      loadav: 1       2       3       4
428  *      power:  5.68    10.32   14.94   19.55
429  */
430
431 /* calculations for digital decay to forget 90% of usage in 5*loadav sec */
432 #define loadfactor(loadav)      (2 * (loadav))
433 #define decay_cpu(loadfac, cpu) (((loadfac) * (cpu)) / ((loadfac) + FSCALE))
434
435 /* decay 95% of `ts_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
436 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
437 SYSCTL_UINT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
438
439 /*
440  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
441  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
442  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
443  *
444  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
445  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
446  *
447  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
448  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
449  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
450  */
451 #define CCPU_SHIFT      11
452
453 /*
454  * Recompute process priorities, every hz ticks.
455  * MP-safe, called without the Giant mutex.
456  */
457 /* ARGSUSED */
458 static void
459 schedcpu(void)
460 {
461         fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
462         struct thread *td;
463         struct proc *p;
464         struct td_sched *ts;
465         int awake;
466
467         sx_slock(&allproc_lock);
468         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
469                 PROC_LOCK(p);
470                 if (p->p_state == PRS_NEW) {
471                         PROC_UNLOCK(p);
472                         continue;
473                 }
474                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
475                         awake = 0;
476                         ts = td_get_sched(td);
477                         thread_lock(td);
478                         /*
479                          * Increment sleep time (if sleeping).  We
480                          * ignore overflow, as above.
481                          */
482                         /*
483                          * The td_sched slptimes are not touched in wakeup
484                          * because the thread may not HAVE everything in
485                          * memory? XXX I think this is out of date.
486                          */
487                         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
488                                 awake = 1;
489                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
490                         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
491                                 awake = 1;
492                                 /* Do not clear TDF_DIDRUN */
493                         } else if (td->td_flags & TDF_DIDRUN) {
494                                 awake = 1;
495                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
496                         }
497
498                         /*
499                          * ts_pctcpu is only for ps and ttyinfo().
500                          */
501                         ts->ts_pctcpu = (ts->ts_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
502                         /*
503                          * If the td_sched has been idle the entire second,
504                          * stop recalculating its priority until
505                          * it wakes up.
506                          */
507                         if (ts->ts_cpticks != 0) {
508 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
509                                 ts->ts_pctcpu += (realstathz == 100)
510                                     ? ((fixpt_t) ts->ts_cpticks) <<
511                                     (FSHIFT - CCPU_SHIFT) :
512                                     100 * (((fixpt_t) ts->ts_cpticks)
513                                     << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
514 #else
515                                 ts->ts_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
516                                     (ts->ts_cpticks *
517                                     FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
518 #endif
519                                 ts->ts_cpticks = 0;
520                         }
521                         /*
522                          * If there are ANY running threads in this process,
523                          * then don't count it as sleeping.
524                          * XXX: this is broken.
525                          */
526                         if (awake) {
527                                 if (ts->ts_slptime > 1) {
528                                         /*
529                                          * In an ideal world, this should not
530                                          * happen, because whoever woke us
531                                          * up from the long sleep should have
532                                          * unwound the slptime and reset our
533                                          * priority before we run at the stale
534                                          * priority.  Should KASSERT at some
535                                          * point when all the cases are fixed.
536                                          */
537                                         updatepri(td);
538                                 }
539                                 ts->ts_slptime = 0;
540                         } else
541                                 ts->ts_slptime++;
542                         if (ts->ts_slptime > 1) {
543                                 thread_unlock(td);
544                                 continue;
545                         }
546                         ts->ts_estcpu = decay_cpu(loadfac, ts->ts_estcpu);
547                         resetpriority(td);
548                         resetpriority_thread(td);
549                         thread_unlock(td);
550                 }
551                 PROC_UNLOCK(p);
552         }
553         sx_sunlock(&allproc_lock);
554 }
555
556 /*
557  * Main loop for a kthread that executes schedcpu once a second.
558  */
559 static void
560 schedcpu_thread(void)
561 {
562
563         for (;;) {
564                 schedcpu();
565                 pause("-", hz);
566         }
567 }
568
569 /*
570  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
571  * For all load averages >= 1 and max ts_estcpu of 255, sleeping for at
572  * least six times the loadfactor will decay ts_estcpu to zero.
573  */
574 static void
575 updatepri(struct thread *td)
576 {
577         struct td_sched *ts;
578         fixpt_t loadfac;
579         unsigned int newcpu;
580
581         ts = td_get_sched(td);
582         loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
583         if (ts->ts_slptime > 5 * loadfac)
584                 ts->ts_estcpu = 0;
585         else {
586                 newcpu = ts->ts_estcpu;
587                 ts->ts_slptime--;       /* was incremented in schedcpu() */
588                 while (newcpu && --ts->ts_slptime)
589                         newcpu = decay_cpu(loadfac, newcpu);
590                 ts->ts_estcpu = newcpu;
591         }
592 }
593
594 /*
595  * Compute the priority of a process when running in user mode.
596  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
597  * than that of the current process.
598  */
599 static void
600 resetpriority(struct thread *td)
601 {
602         u_int newpriority;
603
604         if (td->td_pri_class != PRI_TIMESHARE)
605                 return;
606         newpriority = PUSER +
607             td_get_sched(td)->ts_estcpu / INVERSE_ESTCPU_WEIGHT +
608             NICE_WEIGHT * (td->td_proc->p_nice - PRIO_MIN);
609         newpriority = min(max(newpriority, PRI_MIN_TIMESHARE),
610             PRI_MAX_TIMESHARE);
611         sched_user_prio(td, newpriority);
612 }
613
614 /*
615  * Update the thread's priority when the associated process's user
616  * priority changes.
617  */
618 static void
619 resetpriority_thread(struct thread *td)
620 {
621
622         /* Only change threads with a time sharing user priority. */
623         if (td->td_priority < PRI_MIN_TIMESHARE ||
624             td->td_priority > PRI_MAX_TIMESHARE)
625                 return;
626
627         /* XXX the whole needresched thing is broken, but not silly. */
628         maybe_resched(td);
629
630         sched_prio(td, td->td_user_pri);
631 }
632
633 /* ARGSUSED */
634 static void
635 sched_setup(void *dummy)
636 {
637
638         setup_runqs();
639
640         /* Account for thread0. */
641         sched_load_add();
642 }
643
644 /*
645  * This routine determines time constants after stathz and hz are setup.
646  */
647 static void
648 sched_initticks(void *dummy)
649 {
650
651         realstathz = stathz ? stathz : hz;
652         sched_slice = realstathz / 10;  /* ~100ms */
653         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
654             realstathz);
655 }
656
657 /* External interfaces start here */
658
659 /*
660  * Very early in the boot some setup of scheduler-specific
661  * parts of proc0 and of some scheduler resources needs to be done.
662  * Called from:
663  *  proc0_init()
664  */
665 void
666 schedinit(void)
667 {
668
669         /*
670          * Set up the scheduler specific parts of thread0.
671          */
672         thread0.td_lock = &sched_lock;
673         td_get_sched(&thread0)->ts_slice = sched_slice;
674         mtx_init(&sched_lock, "sched lock", NULL, MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
675 }
676
677 int
678 sched_runnable(void)
679 {
680 #ifdef SMP
681         return runq_check(&runq) + runq_check(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
682 #else
683         return runq_check(&runq);
684 #endif
685 }
686
687 int
688 sched_rr_interval(void)
689 {
690
691         /* Convert sched_slice from stathz to hz. */
692         return (imax(1, (sched_slice * hz + realstathz / 2) / realstathz));
693 }
694
695 /*
696  * We adjust the priority of the current process.  The priority of a
697  * process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
698  * estimator (ts_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
699  * compute a different priority each time ts_estcpu increases by
700  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT (until PRI_MAX_TIMESHARE is reached).  The
701  * cpu usage estimator ramps up quite quickly when the process is
702  * running (linearly), and decays away exponentially, at a rate which
703  * is proportionally slower when the system is busy.  The basic
704  * principle is that the system will 90% forget that the process used
705  * a lot of CPU time in 5 * loadav seconds.  This causes the system to
706  * favor processes which haven't run much recently, and to round-robin
707  * among other processes.
708  */
709 void
710 sched_clock(struct thread *td)
711 {
712         struct pcpuidlestat *stat;
713         struct td_sched *ts;
714
715         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
716         ts = td_get_sched(td);
717
718         ts->ts_cpticks++;
719         ts->ts_estcpu = ESTCPULIM(ts->ts_estcpu + 1);
720         if ((ts->ts_estcpu % INVERSE_ESTCPU_WEIGHT) == 0) {
721                 resetpriority(td);
722                 resetpriority_thread(td);
723         }
724
725         /*
726          * Force a context switch if the current thread has used up a full
727          * time slice (default is 100ms).
728          */
729         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td) && --ts->ts_slice <= 0) {
730                 ts->ts_slice = sched_slice;
731                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED | TDF_SLICEEND;
732         }
733
734         stat = DPCPU_PTR(idlestat);
735         stat->oldidlecalls = stat->idlecalls;
736         stat->idlecalls = 0;
737 }
738
739 /*
740  * Charge child's scheduling CPU usage to parent.
741  */
742 void
743 sched_exit(struct proc *p, struct thread *td)
744 {
745
746         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "proc exit",
747             "prio:%d", td->td_priority);
748
749         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
750         sched_exit_thread(FIRST_THREAD_IN_PROC(p), td);
751 }
752
753 void
754 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
755 {
756
757         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "exit",
758             "prio:%d", child->td_priority);
759         thread_lock(td);
760         td_get_sched(td)->ts_estcpu = ESTCPULIM(td_get_sched(td)->ts_estcpu +
761             td_get_sched(child)->ts_estcpu);
762         thread_unlock(td);
763         thread_lock(child);
764         if ((child->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
765                 sched_load_rem();
766         thread_unlock(child);
767 }
768
769 void
770 sched_fork(struct thread *td, struct thread *childtd)
771 {
772         sched_fork_thread(td, childtd);
773 }
774
775 void
776 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *childtd)
777 {
778         struct td_sched *ts, *tsc;
779
780         childtd->td_oncpu = NOCPU;
781         childtd->td_lastcpu = NOCPU;
782         childtd->td_lock = &sched_lock;
783         childtd->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
784         childtd->td_domain.dr_policy = td->td_cpuset->cs_domain;
785         childtd->td_priority = childtd->td_base_pri;
786         ts = td_get_sched(childtd);
787         bzero(ts, sizeof(*ts));
788         tsc = td_get_sched(td);
789         ts->ts_estcpu = tsc->ts_estcpu;
790         ts->ts_flags |= (tsc->ts_flags & TSF_AFFINITY);
791         ts->ts_slice = 1;
792 }
793
794 void
795 sched_nice(struct proc *p, int nice)
796 {
797         struct thread *td;
798
799         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
800         p->p_nice = nice;
801         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
802                 thread_lock(td);
803                 resetpriority(td);
804                 resetpriority_thread(td);
805                 thread_unlock(td);
806         }
807 }
808
809 void
810 sched_class(struct thread *td, int class)
811 {
812         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
813         td->td_pri_class = class;
814 }
815
816 /*
817  * Adjust the priority of a thread.
818  */
819 static void
820 sched_priority(struct thread *td, u_char prio)
821 {
822
823
824         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "priority change",
825             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio, KTR_ATTR_LINKED,
826             sched_tdname(curthread));
827         SDT_PROBE3(sched, , , change__pri, td, td->td_proc, prio);
828         if (td != curthread && prio > td->td_priority) {
829                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
830                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
831                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
832                 SDT_PROBE4(sched, , , lend__pri, td, td->td_proc, prio, 
833                     curthread);
834         }
835         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
836         if (td->td_priority == prio)
837                 return;
838         td->td_priority = prio;
839         if (TD_ON_RUNQ(td) && td->td_rqindex != (prio / RQ_PPQ)) {
840                 sched_rem(td);
841                 sched_add(td, SRQ_BORING);
842         }
843 }
844
845 /*
846  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
847  * priority.
848  */
849 void
850 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
851 {
852
853         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
854         sched_priority(td, prio);
855 }
856
857 /*
858  * Restore a thread's priority when priority propagation is
859  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
860  * needs to have to satisfy other possible priority lending
861  * requests.  If the thread's regulary priority is less
862  * important than prio the thread will keep a priority boost
863  * of prio.
864  */
865 void
866 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
867 {
868         u_char base_pri;
869
870         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
871             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
872                 base_pri = td->td_user_pri;
873         else
874                 base_pri = td->td_base_pri;
875         if (prio >= base_pri) {
876                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
877                 sched_prio(td, base_pri);
878         } else
879                 sched_lend_prio(td, prio);
880 }
881
882 void
883 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
884 {
885         u_char oldprio;
886
887         /* First, update the base priority. */
888         td->td_base_pri = prio;
889
890         /*
891          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't ever
892          * lower the priority.
893          */
894         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
895                 return;
896
897         /* Change the real priority. */
898         oldprio = td->td_priority;
899         sched_priority(td, prio);
900
901         /*
902          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
903          * its state.
904          */
905         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
906                 turnstile_adjust(td, oldprio);
907 }
908
909 void
910 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
911 {
912
913         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
914         td->td_base_user_pri = prio;
915         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
916                 return;
917         td->td_user_pri = prio;
918 }
919
920 void
921 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
922 {
923
924         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
925         td->td_lend_user_pri = prio;
926         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
927         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
928                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
929         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
930                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
931 }
932
933 /*
934  * Like the above but first check if there is anything to do.
935  */
936 void
937 sched_lend_user_prio_cond(struct thread *td, u_char prio)
938 {
939
940         if (td->td_lend_user_pri != prio)
941                 goto lend;
942         if (td->td_user_pri != min(prio, td->td_base_user_pri))
943                 goto lend;
944         if (td->td_priority >= td->td_user_pri)
945                 goto lend;
946         return;
947
948 lend:
949         thread_lock(td);
950         sched_lend_user_prio(td, prio);
951         thread_unlock(td);
952 }
953
954 void
955 sched_sleep(struct thread *td, int pri)
956 {
957
958         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
959         td->td_slptick = ticks;
960         td_get_sched(td)->ts_slptime = 0;
961         if (pri != 0 && PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
962                 sched_prio(td, pri);
963         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || pri >= PSOCK)
964                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
965 }
966
967 void
968 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
969 {
970         struct mtx *tmtx;
971         struct td_sched *ts;
972         struct proc *p;
973         int preempted;
974
975         tmtx = NULL;
976         ts = td_get_sched(td);
977         p = td->td_proc;
978
979         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
980
981         /* 
982          * Switch to the sched lock to fix things up and pick
983          * a new thread.
984          * Block the td_lock in order to avoid breaking the critical path.
985          */
986         if (td->td_lock != &sched_lock) {
987                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
988                 tmtx = thread_lock_block(td);
989         }
990
991         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
992                 sched_load_rem();
993
994         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
995         preempted = (td->td_flags & TDF_SLICEEND) == 0 &&
996             (flags & SW_PREEMPT) != 0;
997         td->td_flags &= ~(TDF_NEEDRESCHED | TDF_SLICEEND);
998         td->td_owepreempt = 0;
999         td->td_oncpu = NOCPU;
1000
1001         /*
1002          * At the last moment, if this thread is still marked RUNNING,
1003          * then put it back on the run queue as it has not been suspended
1004          * or stopped or any thing else similar.  We never put the idle
1005          * threads on the run queue, however.
1006          */
1007         if (td->td_flags & TDF_IDLETD) {
1008                 TD_SET_CAN_RUN(td);
1009 #ifdef SMP
1010                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &idle_cpus_mask);
1011 #endif
1012         } else {
1013                 if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1014                         /* Put us back on the run queue. */
1015                         sched_add(td, preempted ?
1016                             SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
1017                             SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING);
1018                 }
1019         }
1020         if (newtd) {
1021                 /*
1022                  * The thread we are about to run needs to be counted
1023                  * as if it had been added to the run queue and selected.
1024                  * It came from:
1025                  * * A preemption
1026                  * * An upcall
1027                  * * A followon
1028                  */
1029                 KASSERT((newtd->td_inhibitors == 0),
1030                         ("trying to run inhibited thread"));
1031                 newtd->td_flags |= TDF_DIDRUN;
1032                 TD_SET_RUNNING(newtd);
1033                 if ((newtd->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1034                         sched_load_add();
1035         } else {
1036                 newtd = choosethread();
1037                 MPASS(newtd->td_lock == &sched_lock);
1038         }
1039
1040 #if (KTR_COMPILE & KTR_SCHED) != 0
1041         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
1042                 KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "idle",
1043                     "prio:%d", td->td_priority);
1044         else
1045                 KTR_STATE3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), KTDSTATE(td),
1046                     "prio:%d", td->td_priority, "wmesg:\"%s\"", td->td_wmesg,
1047                     "lockname:\"%s\"", td->td_lockname);
1048 #endif
1049
1050         if (td != newtd) {
1051 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1052                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1053                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1054 #endif
1055
1056                 SDT_PROBE2(sched, , , off__cpu, newtd, newtd->td_proc);
1057
1058                 /* I feel sleepy */
1059                 lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object);
1060 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1061                 /*
1062                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1063                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1064                  * function to call.
1065                  */
1066                 if (dtrace_vtime_active)
1067                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1068 #endif
1069
1070                 cpu_switch(td, newtd, tmtx != NULL ? tmtx : td->td_lock);
1071                 lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object,
1072                     0, 0, __FILE__, __LINE__);
1073                 /*
1074                  * Where am I?  What year is it?
1075                  * We are in the same thread that went to sleep above,
1076                  * but any amount of time may have passed. All our context
1077                  * will still be available as will local variables.
1078                  * PCPU values however may have changed as we may have
1079                  * changed CPU so don't trust cached values of them.
1080                  * New threads will go to fork_exit() instead of here
1081                  * so if you change things here you may need to change
1082                  * things there too.
1083                  *
1084                  * If the thread above was exiting it will never wake
1085                  * up again here, so either it has saved everything it
1086                  * needed to, or the thread_wait() or wait() will
1087                  * need to reap it.
1088                  */
1089
1090                 SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
1091 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1092                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1093                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1094 #endif
1095         } else
1096                 SDT_PROBE0(sched, , , remain__cpu);
1097
1098         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
1099             "prio:%d", td->td_priority);
1100
1101 #ifdef SMP
1102         if (td->td_flags & TDF_IDLETD)
1103                 CPU_SET(PCPU_GET(cpuid), &idle_cpus_mask);
1104 #endif
1105         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1106         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1107         MPASS(td->td_lock == &sched_lock);
1108 }
1109
1110 void
1111 sched_wakeup(struct thread *td)
1112 {
1113         struct td_sched *ts;
1114
1115         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1116         ts = td_get_sched(td);
1117         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1118         if (ts->ts_slptime > 1) {
1119                 updatepri(td);
1120                 resetpriority(td);
1121         }
1122         td->td_slptick = 0;
1123         ts->ts_slptime = 0;
1124         ts->ts_slice = sched_slice;
1125         sched_add(td, SRQ_BORING);
1126 }
1127
1128 #ifdef SMP
1129 static int
1130 forward_wakeup(int cpunum)
1131 {
1132         struct pcpu *pc;
1133         cpuset_t dontuse, map, map2;
1134         u_int id, me;
1135         int iscpuset;
1136
1137         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1138
1139         CTR0(KTR_RUNQ, "forward_wakeup()");
1140
1141         if ((!forward_wakeup_enabled) ||
1142              (forward_wakeup_use_mask == 0 && forward_wakeup_use_loop == 0))
1143                 return (0);
1144         if (!smp_started || panicstr)
1145                 return (0);
1146
1147         forward_wakeups_requested++;
1148
1149         /*
1150          * Check the idle mask we received against what we calculated
1151          * before in the old version.
1152          */
1153         me = PCPU_GET(cpuid);
1154
1155         /* Don't bother if we should be doing it ourself. */
1156         if (CPU_ISSET(me, &idle_cpus_mask) &&
1157             (cpunum == NOCPU || me == cpunum))
1158                 return (0);
1159
1160         CPU_SETOF(me, &dontuse);
1161         CPU_OR(&dontuse, &stopped_cpus);
1162         CPU_OR(&dontuse, &hlt_cpus_mask);
1163         CPU_ZERO(&map2);
1164         if (forward_wakeup_use_loop) {
1165                 STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1166                         id = pc->pc_cpuid;
1167                         if (!CPU_ISSET(id, &dontuse) &&
1168                             pc->pc_curthread == pc->pc_idlethread) {
1169                                 CPU_SET(id, &map2);
1170                         }
1171                 }
1172         }
1173
1174         if (forward_wakeup_use_mask) {
1175                 map = idle_cpus_mask;
1176                 CPU_NAND(&map, &dontuse);
1177
1178                 /* If they are both on, compare and use loop if different. */
1179                 if (forward_wakeup_use_loop) {
1180                         if (CPU_CMP(&map, &map2)) {
1181                                 printf("map != map2, loop method preferred\n");
1182                                 map = map2;
1183                         }
1184                 }
1185         } else {
1186                 map = map2;
1187         }
1188
1189         /* If we only allow a specific CPU, then mask off all the others. */
1190         if (cpunum != NOCPU) {
1191                 KASSERT((cpunum <= mp_maxcpus),("forward_wakeup: bad cpunum."));
1192                 iscpuset = CPU_ISSET(cpunum, &map);
1193                 if (iscpuset == 0)
1194                         CPU_ZERO(&map);
1195                 else
1196                         CPU_SETOF(cpunum, &map);
1197         }
1198         if (!CPU_EMPTY(&map)) {
1199                 forward_wakeups_delivered++;
1200                 STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1201                         id = pc->pc_cpuid;
1202                         if (!CPU_ISSET(id, &map))
1203                                 continue;
1204                         if (cpu_idle_wakeup(pc->pc_cpuid))
1205                                 CPU_CLR(id, &map);
1206                 }
1207                 if (!CPU_EMPTY(&map))
1208                         ipi_selected(map, IPI_AST);
1209                 return (1);
1210         }
1211         if (cpunum == NOCPU)
1212                 printf("forward_wakeup: Idle processor not found\n");
1213         return (0);
1214 }
1215
1216 static void
1217 kick_other_cpu(int pri, int cpuid)
1218 {
1219         struct pcpu *pcpu;
1220         int cpri;
1221
1222         pcpu = pcpu_find(cpuid);
1223         if (CPU_ISSET(cpuid, &idle_cpus_mask)) {
1224                 forward_wakeups_delivered++;
1225                 if (!cpu_idle_wakeup(cpuid))
1226                         ipi_cpu(cpuid, IPI_AST);
1227                 return;
1228         }
1229
1230         cpri = pcpu->pc_curthread->td_priority;
1231         if (pri >= cpri)
1232                 return;
1233
1234 #if defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION)
1235 #if !defined(FULL_PREEMPTION)
1236         if (pri <= PRI_MAX_ITHD)
1237 #endif /* ! FULL_PREEMPTION */
1238         {
1239                 ipi_cpu(cpuid, IPI_PREEMPT);
1240                 return;
1241         }
1242 #endif /* defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION) */
1243
1244         pcpu->pc_curthread->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1245         ipi_cpu(cpuid, IPI_AST);
1246         return;
1247 }
1248 #endif /* SMP */
1249
1250 #ifdef SMP
1251 static int
1252 sched_pickcpu(struct thread *td)
1253 {
1254         int best, cpu;
1255
1256         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1257
1258         if (td->td_lastcpu != NOCPU && THREAD_CAN_SCHED(td, td->td_lastcpu))
1259                 best = td->td_lastcpu;
1260         else
1261                 best = NOCPU;
1262         CPU_FOREACH(cpu) {
1263                 if (!THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1264                         continue;
1265         
1266                 if (best == NOCPU)
1267                         best = cpu;
1268                 else if (runq_length[cpu] < runq_length[best])
1269                         best = cpu;
1270         }
1271         KASSERT(best != NOCPU, ("no valid CPUs"));
1272
1273         return (best);
1274 }
1275 #endif
1276
1277 void
1278 sched_add(struct thread *td, int flags)
1279 #ifdef SMP
1280 {
1281         cpuset_t tidlemsk;
1282         struct td_sched *ts;
1283         u_int cpu, cpuid;
1284         int forwarded = 0;
1285         int single_cpu = 0;
1286
1287         ts = td_get_sched(td);
1288         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1289         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1290             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1291         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1292             ("sched_add: bad thread state"));
1293         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1294             ("sched_add: thread swapped out"));
1295
1296         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
1297             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1298             sched_tdname(curthread));
1299         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
1300             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1301         SDT_PROBE4(sched, , , enqueue, td, td->td_proc, NULL, 
1302             flags & SRQ_PREEMPTED);
1303
1304
1305         /*
1306          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1307          * to the scheduler's lock.
1308          */
1309         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1310                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1311                 thread_lock_set(td, &sched_lock);
1312         }
1313         TD_SET_RUNQ(td);
1314
1315         /*
1316          * If SMP is started and the thread is pinned or otherwise limited to
1317          * a specific set of CPUs, queue the thread to a per-CPU run queue.
1318          * Otherwise, queue the thread to the global run queue.
1319          *
1320          * If SMP has not yet been started we must use the global run queue
1321          * as per-CPU state may not be initialized yet and we may crash if we
1322          * try to access the per-CPU run queues.
1323          */
1324         if (smp_started && (td->td_pinned != 0 || td->td_flags & TDF_BOUND ||
1325             ts->ts_flags & TSF_AFFINITY)) {
1326                 if (td->td_pinned != 0)
1327                         cpu = td->td_lastcpu;
1328                 else if (td->td_flags & TDF_BOUND) {
1329                         /* Find CPU from bound runq. */
1330                         KASSERT(SKE_RUNQ_PCPU(ts),
1331                             ("sched_add: bound td_sched not on cpu runq"));
1332                         cpu = ts->ts_runq - &runq_pcpu[0];
1333                 } else
1334                         /* Find a valid CPU for our cpuset */
1335                         cpu = sched_pickcpu(td);
1336                 ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1337                 single_cpu = 1;
1338                 CTR3(KTR_RUNQ,
1339                     "sched_add: Put td_sched:%p(td:%p) on cpu%d runq", ts, td,
1340                     cpu);
1341         } else {
1342                 CTR2(KTR_RUNQ,
1343                     "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to gbl runq", ts,
1344                     td);
1345                 cpu = NOCPU;
1346                 ts->ts_runq = &runq;
1347         }
1348
1349         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1350                 sched_load_add();
1351         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1352         if (cpu != NOCPU)
1353                 runq_length[cpu]++;
1354
1355         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1356         if (single_cpu && cpu != cpuid) {
1357                 kick_other_cpu(td->td_priority, cpu);
1358         } else {
1359                 if (!single_cpu) {
1360                         tidlemsk = idle_cpus_mask;
1361                         CPU_NAND(&tidlemsk, &hlt_cpus_mask);
1362                         CPU_CLR(cpuid, &tidlemsk);
1363
1364                         if (!CPU_ISSET(cpuid, &idle_cpus_mask) &&
1365                             ((flags & SRQ_INTR) == 0) &&
1366                             !CPU_EMPTY(&tidlemsk))
1367                                 forwarded = forward_wakeup(cpu);
1368                 }
1369
1370                 if (!forwarded) {
1371                         if (!maybe_preempt(td))
1372                                 maybe_resched(td);
1373                 }
1374         }
1375 }
1376 #else /* SMP */
1377 {
1378         struct td_sched *ts;
1379
1380         ts = td_get_sched(td);
1381         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1382         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1383             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1384         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1385             ("sched_add: bad thread state"));
1386         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1387             ("sched_add: thread swapped out"));
1388         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
1389             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1390             sched_tdname(curthread));
1391         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
1392             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1393         SDT_PROBE4(sched, , , enqueue, td, td->td_proc, NULL, 
1394             flags & SRQ_PREEMPTED);
1395
1396         /*
1397          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1398          * to the scheduler's lock.
1399          */
1400         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1401                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1402                 thread_lock_set(td, &sched_lock);
1403         }
1404         TD_SET_RUNQ(td);
1405         CTR2(KTR_RUNQ, "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to runq", ts, td);
1406         ts->ts_runq = &runq;
1407
1408         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1409                 sched_load_add();
1410         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1411         if (!maybe_preempt(td))
1412                 maybe_resched(td);
1413 }
1414 #endif /* SMP */
1415
1416 void
1417 sched_rem(struct thread *td)
1418 {
1419         struct td_sched *ts;
1420
1421         ts = td_get_sched(td);
1422         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1423             ("sched_rem: thread swapped out"));
1424         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
1425             ("sched_rem: thread not on run queue"));
1426         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1427         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
1428             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1429             sched_tdname(curthread));
1430         SDT_PROBE3(sched, , , dequeue, td, td->td_proc, NULL);
1431
1432         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1433                 sched_load_rem();
1434 #ifdef SMP
1435         if (ts->ts_runq != &runq)
1436                 runq_length[ts->ts_runq - runq_pcpu]--;
1437 #endif
1438         runq_remove(ts->ts_runq, td);
1439         TD_SET_CAN_RUN(td);
1440 }
1441
1442 /*
1443  * Select threads to run.  Note that running threads still consume a
1444  * slot.
1445  */
1446 struct thread *
1447 sched_choose(void)
1448 {
1449         struct thread *td;
1450         struct runq *rq;
1451
1452         mtx_assert(&sched_lock,  MA_OWNED);
1453 #ifdef SMP
1454         struct thread *tdcpu;
1455
1456         rq = &runq;
1457         td = runq_choose_fuzz(&runq, runq_fuzz);
1458         tdcpu = runq_choose(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
1459
1460         if (td == NULL ||
1461             (tdcpu != NULL &&
1462              tdcpu->td_priority < td->td_priority)) {
1463                 CTR2(KTR_RUNQ, "choosing td %p from pcpu runq %d", tdcpu,
1464                      PCPU_GET(cpuid));
1465                 td = tdcpu;
1466                 rq = &runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
1467         } else {
1468                 CTR1(KTR_RUNQ, "choosing td_sched %p from main runq", td);
1469         }
1470
1471 #else
1472         rq = &runq;
1473         td = runq_choose(&runq);
1474 #endif
1475
1476         if (td) {
1477 #ifdef SMP
1478                 if (td == tdcpu)
1479                         runq_length[PCPU_GET(cpuid)]--;
1480 #endif
1481                 runq_remove(rq, td);
1482                 td->td_flags |= TDF_DIDRUN;
1483
1484                 KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1485                     ("sched_choose: thread swapped out"));
1486                 return (td);
1487         }
1488         return (PCPU_GET(idlethread));
1489 }
1490
1491 void
1492 sched_preempt(struct thread *td)
1493 {
1494
1495         SDT_PROBE2(sched, , , surrender, td, td->td_proc);
1496         thread_lock(td);
1497         if (td->td_critnest > 1)
1498                 td->td_owepreempt = 1;
1499         else
1500                 mi_switch(SW_INVOL | SW_PREEMPT | SWT_PREEMPT, NULL);
1501         thread_unlock(td);
1502 }
1503
1504 void
1505 sched_userret_slowpath(struct thread *td)
1506 {
1507
1508         thread_lock(td);
1509         td->td_priority = td->td_user_pri;
1510         td->td_base_pri = td->td_user_pri;
1511         thread_unlock(td);
1512 }
1513
1514 void
1515 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
1516 {
1517         struct td_sched *ts;
1518
1519         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1520         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
1521
1522         ts = td_get_sched(td);
1523
1524         td->td_flags |= TDF_BOUND;
1525 #ifdef SMP
1526         ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1527         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
1528                 return;
1529
1530         mi_switch(SW_VOL, NULL);
1531 #endif
1532 }
1533
1534 void
1535 sched_unbind(struct thread* td)
1536 {
1537         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1538         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
1539         td->td_flags &= ~TDF_BOUND;
1540 }
1541
1542 int
1543 sched_is_bound(struct thread *td)
1544 {
1545         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1546         return (td->td_flags & TDF_BOUND);
1547 }
1548
1549 void
1550 sched_relinquish(struct thread *td)
1551 {
1552         thread_lock(td);
1553         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
1554         thread_unlock(td);
1555 }
1556
1557 int
1558 sched_load(void)
1559 {
1560         return (sched_tdcnt);
1561 }
1562
1563 int
1564 sched_sizeof_proc(void)
1565 {
1566         return (sizeof(struct proc));
1567 }
1568
1569 int
1570 sched_sizeof_thread(void)
1571 {
1572         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
1573 }
1574
1575 fixpt_t
1576 sched_pctcpu(struct thread *td)
1577 {
1578         struct td_sched *ts;
1579
1580         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1581         ts = td_get_sched(td);
1582         return (ts->ts_pctcpu);
1583 }
1584
1585 #ifdef RACCT
1586 /*
1587  * Calculates the contribution to the thread cpu usage for the latest
1588  * (unfinished) second.
1589  */
1590 fixpt_t
1591 sched_pctcpu_delta(struct thread *td)
1592 {
1593         struct td_sched *ts;
1594         fixpt_t delta;
1595         int realstathz;
1596
1597         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1598         ts = td_get_sched(td);
1599         delta = 0;
1600         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1601         if (ts->ts_cpticks != 0) {
1602 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
1603                 delta = (realstathz == 100)
1604                     ? ((fixpt_t) ts->ts_cpticks) <<
1605                     (FSHIFT - CCPU_SHIFT) :
1606                     100 * (((fixpt_t) ts->ts_cpticks)
1607                     << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
1608 #else
1609                 delta = ((FSCALE - ccpu) *
1610                     (ts->ts_cpticks *
1611                     FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
1612 #endif
1613         }
1614
1615         return (delta);
1616 }
1617 #endif
1618
1619 u_int
1620 sched_estcpu(struct thread *td)
1621 {
1622         
1623         return (td_get_sched(td)->ts_estcpu);
1624 }
1625
1626 /*
1627  * The actual idle process.
1628  */
1629 void
1630 sched_idletd(void *dummy)
1631 {
1632         struct pcpuidlestat *stat;
1633
1634         THREAD_NO_SLEEPING();
1635         stat = DPCPU_PTR(idlestat);
1636         for (;;) {
1637                 mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
1638
1639                 while (sched_runnable() == 0) {
1640                         cpu_idle(stat->idlecalls + stat->oldidlecalls > 64);
1641                         stat->idlecalls++;
1642                 }
1643
1644                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1645                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
1646                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
1647         }
1648 }
1649
1650 /*
1651  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
1652  */
1653 void
1654 sched_throw(struct thread *td)
1655 {
1656         /*
1657          * Correct spinlock nesting.  The idle thread context that we are
1658          * borrowing was created so that it would start out with a single
1659          * spin lock (sched_lock) held in fork_trampoline().  Since we've
1660          * explicitly acquired locks in this function, the nesting count
1661          * is now 2 rather than 1.  Since we are nested, calling
1662          * spinlock_exit() will simply adjust the counts without allowing
1663          * spin lock using code to interrupt us.
1664          */
1665         if (td == NULL) {
1666                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1667                 spinlock_exit();
1668                 PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
1669                 PCPU_SET(switchticks, ticks);
1670         } else {
1671                 lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object);
1672                 MPASS(td->td_lock == &sched_lock);
1673                 td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1674                 td->td_oncpu = NOCPU;
1675         }
1676         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1677         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
1678         cpu_throw(td, choosethread());  /* doesn't return */
1679 }
1680
1681 void
1682 sched_fork_exit(struct thread *td)
1683 {
1684
1685         /*
1686          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
1687          * non-nested critical section with sched_lock held but not recursed.
1688          */
1689         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1690         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1691         lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object,
1692             0, 0, __FILE__, __LINE__);
1693         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1694
1695         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
1696             "prio:%d", td->td_priority);
1697         SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
1698 }
1699
1700 char *
1701 sched_tdname(struct thread *td)
1702 {
1703 #ifdef KTR
1704         struct td_sched *ts;
1705
1706         ts = td_get_sched(td);
1707         if (ts->ts_name[0] == '\0')
1708                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
1709                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
1710         return (ts->ts_name);
1711 #else   
1712         return (td->td_name);
1713 #endif
1714 }
1715
1716 #ifdef KTR
1717 void
1718 sched_clear_tdname(struct thread *td)
1719 {
1720         struct td_sched *ts;
1721
1722         ts = td_get_sched(td);
1723         ts->ts_name[0] = '\0';
1724 }
1725 #endif
1726
1727 void
1728 sched_affinity(struct thread *td)
1729 {
1730 #ifdef SMP
1731         struct td_sched *ts;
1732         int cpu;
1733
1734         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);       
1735
1736         /*
1737          * Set the TSF_AFFINITY flag if there is at least one CPU this
1738          * thread can't run on.
1739          */
1740         ts = td_get_sched(td);
1741         ts->ts_flags &= ~TSF_AFFINITY;
1742         CPU_FOREACH(cpu) {
1743                 if (!THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)) {
1744                         ts->ts_flags |= TSF_AFFINITY;
1745                         break;
1746                 }
1747         }
1748
1749         /*
1750          * If this thread can run on all CPUs, nothing else to do.
1751          */
1752         if (!(ts->ts_flags & TSF_AFFINITY))
1753                 return;
1754
1755         /* Pinned threads and bound threads should be left alone. */
1756         if (td->td_pinned != 0 || td->td_flags & TDF_BOUND)
1757                 return;
1758
1759         switch (td->td_state) {
1760         case TDS_RUNQ:
1761                 /*
1762                  * If we are on a per-CPU runqueue that is in the set,
1763                  * then nothing needs to be done.
1764                  */
1765                 if (ts->ts_runq != &runq &&
1766                     THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_runq - runq_pcpu))
1767                         return;
1768
1769                 /* Put this thread on a valid per-CPU runqueue. */
1770                 sched_rem(td);
1771                 sched_add(td, SRQ_BORING);
1772                 break;
1773         case TDS_RUNNING:
1774                 /*
1775                  * See if our current CPU is in the set.  If not, force a
1776                  * context switch.
1777                  */
1778                 if (THREAD_CAN_SCHED(td, td->td_oncpu))
1779                         return;
1780
1781                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1782                 if (td != curthread)
1783                         ipi_cpu(cpu, IPI_AST);
1784                 break;
1785         default:
1786                 break;
1787         }
1788 #endif
1789 }