]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/sched_4bsd.c
ssh: Update to OpenSSH 9.3p2
[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/umtxvar.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 __read_mostly               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 | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
213     "Scheduler");
214
215 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "4BSD", 0,
216     "Scheduler name");
217 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, quantum,
218     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
219     sysctl_kern_quantum, "I",
220     "Quantum for timeshare threads in microseconds");
221 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
222     "Quantum for timeshare threads in stathz ticks");
223 #ifdef SMP
224 /* Enable forwarding of wakeups to all other cpus */
225 static SYSCTL_NODE(_kern_sched, OID_AUTO, ipiwakeup,
226     CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL,
227     "Kernel SMP");
228
229 static int runq_fuzz = 1;
230 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, runq_fuzz, CTLFLAG_RW, &runq_fuzz, 0, "");
231
232 static int forward_wakeup_enabled = 1;
233 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, enabled, CTLFLAG_RW,
234            &forward_wakeup_enabled, 0,
235            "Forwarding of wakeup to idle CPUs");
236
237 static int forward_wakeups_requested = 0;
238 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, requested, CTLFLAG_RD,
239            &forward_wakeups_requested, 0,
240            "Requests for Forwarding of wakeup to idle CPUs");
241
242 static int forward_wakeups_delivered = 0;
243 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, delivered, CTLFLAG_RD,
244            &forward_wakeups_delivered, 0,
245            "Completed Forwarding of wakeup to idle CPUs");
246
247 static int forward_wakeup_use_mask = 1;
248 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, usemask, CTLFLAG_RW,
249            &forward_wakeup_use_mask, 0,
250            "Use the mask of idle cpus");
251
252 static int forward_wakeup_use_loop = 0;
253 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, useloop, CTLFLAG_RW,
254            &forward_wakeup_use_loop, 0,
255            "Use a loop to find idle cpus");
256
257 #endif
258 #if 0
259 static int sched_followon = 0;
260 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, followon, CTLFLAG_RW,
261            &sched_followon, 0,
262            "allow threads to share a quantum");
263 #endif
264
265 SDT_PROVIDER_DEFINE(sched);
266
267 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , change__pri, "struct thread *", 
268     "struct proc *", "uint8_t");
269 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , dequeue, "struct thread *", 
270     "struct proc *", "void *");
271 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , enqueue, "struct thread *", 
272     "struct proc *", "void *", "int");
273 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , lend__pri, "struct thread *", 
274     "struct proc *", "uint8_t", "struct thread *");
275 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , load__change, "int", "int");
276 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , off__cpu, "struct thread *",
277     "struct proc *");
278 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , on__cpu);
279 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , remain__cpu);
280 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , surrender, "struct thread *",
281     "struct proc *");
282
283 static __inline void
284 sched_load_add(void)
285 {
286
287         sched_tdcnt++;
288         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", "global load", sched_tdcnt);
289         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, NOCPU, sched_tdcnt);
290 }
291
292 static __inline void
293 sched_load_rem(void)
294 {
295
296         sched_tdcnt--;
297         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", "global load", sched_tdcnt);
298         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, NOCPU, sched_tdcnt);
299 }
300 /*
301  * Arrange to reschedule if necessary, taking the priorities and
302  * schedulers into account.
303  */
304 static void
305 maybe_resched(struct thread *td)
306 {
307
308         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
309         if (td->td_priority < curthread->td_priority)
310                 ast_sched_locked(curthread, TDA_SCHED);
311 }
312
313 /*
314  * This function is called when a thread is about to be put on run queue
315  * because it has been made runnable or its priority has been adjusted.  It
316  * determines if the new thread should preempt the current thread.  If so,
317  * it sets td_owepreempt to request a preemption.
318  */
319 int
320 maybe_preempt(struct thread *td)
321 {
322 #ifdef PREEMPTION
323         struct thread *ctd;
324         int cpri, pri;
325
326         /*
327          * The new thread should not preempt the current thread if any of the
328          * following conditions are true:
329          *
330          *  - The kernel is in the throes of crashing (panicstr).
331          *  - The current thread has a higher (numerically lower) or
332          *    equivalent priority.  Note that this prevents curthread from
333          *    trying to preempt to itself.
334          *  - The current thread has an inhibitor set or is in the process of
335          *    exiting.  In this case, the current thread is about to switch
336          *    out anyways, so there's no point in preempting.  If we did,
337          *    the current thread would not be properly resumed as well, so
338          *    just avoid that whole landmine.
339          *  - If the new thread's priority is not a realtime priority and
340          *    the current thread's priority is not an idle priority and
341          *    FULL_PREEMPTION is disabled.
342          *
343          * If all of these conditions are false, but the current thread is in
344          * a nested critical section, then we have to defer the preemption
345          * until we exit the critical section.  Otherwise, switch immediately
346          * to the new thread.
347          */
348         ctd = curthread;
349         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
350         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
351                         ("maybe_preempt: trying to run inhibited thread"));
352         pri = td->td_priority;
353         cpri = ctd->td_priority;
354         if (KERNEL_PANICKED() || pri >= cpri /* || dumping */ ||
355             TD_IS_INHIBITED(ctd))
356                 return (0);
357 #ifndef FULL_PREEMPTION
358         if (pri > PRI_MAX_ITHD && cpri < PRI_MIN_IDLE)
359                 return (0);
360 #endif
361
362         CTR0(KTR_PROC, "maybe_preempt: scheduling preemption");
363         ctd->td_owepreempt = 1;
364         return (1);
365 #else
366         return (0);
367 #endif
368 }
369
370 /*
371  * Constants for digital decay and forget:
372  *      90% of (ts_estcpu) usage in 5 * loadav time
373  *      95% of (ts_pctcpu) usage in 60 seconds (load insensitive)
374  *          Note that, as ps(1) mentions, this can let percentages
375  *          total over 100% (I've seen 137.9% for 3 processes).
376  *
377  * Note that schedclock() updates ts_estcpu and p_cpticks asynchronously.
378  *
379  * We wish to decay away 90% of ts_estcpu in (5 * loadavg) seconds.
380  * That is, the system wants to compute a value of decay such
381  * that the following for loop:
382  *      for (i = 0; i < (5 * loadavg); i++)
383  *              ts_estcpu *= decay;
384  * will compute
385  *      ts_estcpu *= 0.1;
386  * for all values of loadavg:
387  *
388  * Mathematically this loop can be expressed by saying:
389  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
390  *
391  * The system computes decay as:
392  *      decay = (2 * loadavg) / (2 * loadavg + 1)
393  *
394  * We wish to prove that the system's computation of decay
395  * will always fulfill the equation:
396  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
397  *
398  * If we compute b as:
399  *      b = 2 * loadavg
400  * then
401  *      decay = b / (b + 1)
402  *
403  * We now need to prove two things:
404  *      1) Given factor ** (5 * loadavg) ~= .1, prove factor == b/(b+1)
405  *      2) Given b/(b+1) ** power ~= .1, prove power == (5 * loadavg)
406  *
407  * Facts:
408  *         For x close to zero, exp(x) =~ 1 + x, since
409  *              exp(x) = 0! + x**1/1! + x**2/2! + ... .
410  *              therefore exp(-1/b) =~ 1 - (1/b) = (b-1)/b.
411  *         For x close to zero, ln(1+x) =~ x, since
412  *              ln(1+x) = x - x**2/2 + x**3/3 - ...     -1 < x < 1
413  *              therefore ln(b/(b+1)) = ln(1 - 1/(b+1)) =~ -1/(b+1).
414  *         ln(.1) =~ -2.30
415  *
416  * Proof of (1):
417  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given power (5*loadav):
418  *      solving for factor,
419  *      ln(factor) =~ (-2.30/5*loadav), or
420  *      factor =~ exp(-1/((5/2.30)*loadav)) =~ exp(-1/(2*loadav)) =
421  *          exp(-1/b) =~ (b-1)/b =~ b/(b+1).                    QED
422  *
423  * Proof of (2):
424  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given factor == (b/(b+1)):
425  *      solving for power,
426  *      power*ln(b/(b+1)) =~ -2.30, or
427  *      power =~ 2.3 * (b + 1) = 4.6*loadav + 2.3 =~ 5*loadav.  QED
428  *
429  * Actual power values for the implemented algorithm are as follows:
430  *      loadav: 1       2       3       4
431  *      power:  5.68    10.32   14.94   19.55
432  */
433
434 /* calculations for digital decay to forget 90% of usage in 5*loadav sec */
435 #define loadfactor(loadav)      (2 * (loadav))
436 #define decay_cpu(loadfac, cpu) (((loadfac) * (cpu)) / ((loadfac) + FSCALE))
437
438 /* decay 95% of `ts_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
439 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
440 SYSCTL_UINT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0,
441     "Decay factor used for updating %CPU");
442
443 /*
444  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
445  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
446  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
447  *
448  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
449  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
450  *
451  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
452  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
453  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
454  */
455 #define CCPU_SHIFT      11
456
457 /*
458  * Recompute process priorities, every hz ticks.
459  * MP-safe, called without the Giant mutex.
460  */
461 /* ARGSUSED */
462 static void
463 schedcpu(void)
464 {
465         fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
466         struct thread *td;
467         struct proc *p;
468         struct td_sched *ts;
469         int awake;
470
471         sx_slock(&allproc_lock);
472         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
473                 PROC_LOCK(p);
474                 if (p->p_state == PRS_NEW) {
475                         PROC_UNLOCK(p);
476                         continue;
477                 }
478                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
479                         awake = 0;
480                         ts = td_get_sched(td);
481                         thread_lock(td);
482                         /*
483                          * Increment sleep time (if sleeping).  We
484                          * ignore overflow, as above.
485                          */
486                         /*
487                          * The td_sched slptimes are not touched in wakeup
488                          * because the thread may not HAVE everything in
489                          * memory? XXX I think this is out of date.
490                          */
491                         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
492                                 awake = 1;
493                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
494                         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
495                                 awake = 1;
496                                 /* Do not clear TDF_DIDRUN */
497                         } else if (td->td_flags & TDF_DIDRUN) {
498                                 awake = 1;
499                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
500                         }
501
502                         /*
503                          * ts_pctcpu is only for ps and ttyinfo().
504                          */
505                         ts->ts_pctcpu = (ts->ts_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
506                         /*
507                          * If the td_sched has been idle the entire second,
508                          * stop recalculating its priority until
509                          * it wakes up.
510                          */
511                         if (ts->ts_cpticks != 0) {
512 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
513                                 ts->ts_pctcpu += (realstathz == 100)
514                                     ? ((fixpt_t) ts->ts_cpticks) <<
515                                     (FSHIFT - CCPU_SHIFT) :
516                                     100 * (((fixpt_t) ts->ts_cpticks)
517                                     << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
518 #else
519                                 ts->ts_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
520                                     (ts->ts_cpticks *
521                                     FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
522 #endif
523                                 ts->ts_cpticks = 0;
524                         }
525                         /*
526                          * If there are ANY running threads in this process,
527                          * then don't count it as sleeping.
528                          * XXX: this is broken.
529                          */
530                         if (awake) {
531                                 if (ts->ts_slptime > 1) {
532                                         /*
533                                          * In an ideal world, this should not
534                                          * happen, because whoever woke us
535                                          * up from the long sleep should have
536                                          * unwound the slptime and reset our
537                                          * priority before we run at the stale
538                                          * priority.  Should KASSERT at some
539                                          * point when all the cases are fixed.
540                                          */
541                                         updatepri(td);
542                                 }
543                                 ts->ts_slptime = 0;
544                         } else
545                                 ts->ts_slptime++;
546                         if (ts->ts_slptime > 1) {
547                                 thread_unlock(td);
548                                 continue;
549                         }
550                         ts->ts_estcpu = decay_cpu(loadfac, ts->ts_estcpu);
551                         resetpriority(td);
552                         resetpriority_thread(td);
553                         thread_unlock(td);
554                 }
555                 PROC_UNLOCK(p);
556         }
557         sx_sunlock(&allproc_lock);
558 }
559
560 /*
561  * Main loop for a kthread that executes schedcpu once a second.
562  */
563 static void
564 schedcpu_thread(void)
565 {
566
567         for (;;) {
568                 schedcpu();
569                 pause("-", hz);
570         }
571 }
572
573 /*
574  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
575  * For all load averages >= 1 and max ts_estcpu of 255, sleeping for at
576  * least six times the loadfactor will decay ts_estcpu to zero.
577  */
578 static void
579 updatepri(struct thread *td)
580 {
581         struct td_sched *ts;
582         fixpt_t loadfac;
583         unsigned int newcpu;
584
585         ts = td_get_sched(td);
586         loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
587         if (ts->ts_slptime > 5 * loadfac)
588                 ts->ts_estcpu = 0;
589         else {
590                 newcpu = ts->ts_estcpu;
591                 ts->ts_slptime--;       /* was incremented in schedcpu() */
592                 while (newcpu && --ts->ts_slptime)
593                         newcpu = decay_cpu(loadfac, newcpu);
594                 ts->ts_estcpu = newcpu;
595         }
596 }
597
598 /*
599  * Compute the priority of a process when running in user mode.
600  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
601  * than that of the current process.
602  */
603 static void
604 resetpriority(struct thread *td)
605 {
606         u_int newpriority;
607
608         if (td->td_pri_class != PRI_TIMESHARE)
609                 return;
610         newpriority = PUSER +
611             td_get_sched(td)->ts_estcpu / INVERSE_ESTCPU_WEIGHT +
612             NICE_WEIGHT * (td->td_proc->p_nice - PRIO_MIN);
613         newpriority = min(max(newpriority, PRI_MIN_TIMESHARE),
614             PRI_MAX_TIMESHARE);
615         sched_user_prio(td, newpriority);
616 }
617
618 /*
619  * Update the thread's priority when the associated process's user
620  * priority changes.
621  */
622 static void
623 resetpriority_thread(struct thread *td)
624 {
625
626         /* Only change threads with a time sharing user priority. */
627         if (td->td_priority < PRI_MIN_TIMESHARE ||
628             td->td_priority > PRI_MAX_TIMESHARE)
629                 return;
630
631         /* XXX the whole needresched thing is broken, but not silly. */
632         maybe_resched(td);
633
634         sched_prio(td, td->td_user_pri);
635 }
636
637 /* ARGSUSED */
638 static void
639 sched_setup(void *dummy)
640 {
641
642         setup_runqs();
643
644         /* Account for thread0. */
645         sched_load_add();
646 }
647
648 /*
649  * This routine determines time constants after stathz and hz are setup.
650  */
651 static void
652 sched_initticks(void *dummy)
653 {
654
655         realstathz = stathz ? stathz : hz;
656         sched_slice = realstathz / 10;  /* ~100ms */
657         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
658             realstathz);
659 }
660
661 /* External interfaces start here */
662
663 /*
664  * Very early in the boot some setup of scheduler-specific
665  * parts of proc0 and of some scheduler resources needs to be done.
666  * Called from:
667  *  proc0_init()
668  */
669 void
670 schedinit(void)
671 {
672
673         /*
674          * Set up the scheduler specific parts of thread0.
675          */
676         thread0.td_lock = &sched_lock;
677         td_get_sched(&thread0)->ts_slice = sched_slice;
678         mtx_init(&sched_lock, "sched lock", NULL, MTX_SPIN);
679 }
680
681 void
682 schedinit_ap(void)
683 {
684
685         /* Nothing needed. */
686 }
687
688 int
689 sched_runnable(void)
690 {
691 #ifdef SMP
692         return runq_check(&runq) + runq_check(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
693 #else
694         return runq_check(&runq);
695 #endif
696 }
697
698 int
699 sched_rr_interval(void)
700 {
701
702         /* Convert sched_slice from stathz to hz. */
703         return (imax(1, (sched_slice * hz + realstathz / 2) / realstathz));
704 }
705
706 SCHED_STAT_DEFINE(ithread_demotions, "Interrupt thread priority demotions");
707 SCHED_STAT_DEFINE(ithread_preemptions,
708     "Interrupt thread preemptions due to time-sharing");
709
710 /*
711  * We adjust the priority of the current process.  The priority of a
712  * process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
713  * estimator (ts_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
714  * compute a different priority each time ts_estcpu increases by
715  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT (until PRI_MAX_TIMESHARE is reached).  The
716  * cpu usage estimator ramps up quite quickly when the process is
717  * running (linearly), and decays away exponentially, at a rate which
718  * is proportionally slower when the system is busy.  The basic
719  * principle is that the system will 90% forget that the process used
720  * a lot of CPU time in 5 * loadav seconds.  This causes the system to
721  * favor processes which haven't run much recently, and to round-robin
722  * among other processes.
723  */
724 static void
725 sched_clock_tick(struct thread *td)
726 {
727         struct pcpuidlestat *stat;
728         struct td_sched *ts;
729
730         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
731         ts = td_get_sched(td);
732
733         ts->ts_cpticks++;
734         ts->ts_estcpu = ESTCPULIM(ts->ts_estcpu + 1);
735         if ((ts->ts_estcpu % INVERSE_ESTCPU_WEIGHT) == 0) {
736                 resetpriority(td);
737                 resetpriority_thread(td);
738         }
739
740         /*
741          * Force a context switch if the current thread has used up a full
742          * time slice (default is 100ms).
743          */
744         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td) && --ts->ts_slice <= 0) {
745                 ts->ts_slice = sched_slice;
746
747                 /*
748                  * If an ithread uses a full quantum, demote its
749                  * priority and preempt it.
750                  */
751                 if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_ITHD) {
752                         SCHED_STAT_INC(ithread_preemptions);
753                         td->td_owepreempt = 1;
754                         if (td->td_base_pri + RQ_PPQ < PRI_MAX_ITHD) {
755                                 SCHED_STAT_INC(ithread_demotions);
756                                 sched_prio(td, td->td_base_pri + RQ_PPQ);
757                         }
758                 } else {
759                         td->td_flags |= TDF_SLICEEND;
760                         ast_sched_locked(td, TDA_SCHED);
761                 }
762         }
763
764         stat = DPCPU_PTR(idlestat);
765         stat->oldidlecalls = stat->idlecalls;
766         stat->idlecalls = 0;
767 }
768
769 void
770 sched_clock(struct thread *td, int cnt)
771 {
772
773         for ( ; cnt > 0; cnt--)
774                 sched_clock_tick(td);
775 }
776
777 /*
778  * Charge child's scheduling CPU usage to parent.
779  */
780 void
781 sched_exit(struct proc *p, struct thread *td)
782 {
783
784         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "proc exit",
785             "prio:%d", td->td_priority);
786
787         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
788         sched_exit_thread(FIRST_THREAD_IN_PROC(p), td);
789 }
790
791 void
792 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
793 {
794
795         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "exit",
796             "prio:%d", child->td_priority);
797         thread_lock(td);
798         td_get_sched(td)->ts_estcpu = ESTCPULIM(td_get_sched(td)->ts_estcpu +
799             td_get_sched(child)->ts_estcpu);
800         thread_unlock(td);
801         thread_lock(child);
802         if ((child->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
803                 sched_load_rem();
804         thread_unlock(child);
805 }
806
807 void
808 sched_fork(struct thread *td, struct thread *childtd)
809 {
810         sched_fork_thread(td, childtd);
811 }
812
813 void
814 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *childtd)
815 {
816         struct td_sched *ts, *tsc;
817
818         childtd->td_oncpu = NOCPU;
819         childtd->td_lastcpu = NOCPU;
820         childtd->td_lock = &sched_lock;
821         childtd->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
822         childtd->td_domain.dr_policy = td->td_cpuset->cs_domain;
823         childtd->td_priority = childtd->td_base_pri;
824         ts = td_get_sched(childtd);
825         bzero(ts, sizeof(*ts));
826         tsc = td_get_sched(td);
827         ts->ts_estcpu = tsc->ts_estcpu;
828         ts->ts_flags |= (tsc->ts_flags & TSF_AFFINITY);
829         ts->ts_slice = 1;
830 }
831
832 void
833 sched_nice(struct proc *p, int nice)
834 {
835         struct thread *td;
836
837         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
838         p->p_nice = nice;
839         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
840                 thread_lock(td);
841                 resetpriority(td);
842                 resetpriority_thread(td);
843                 thread_unlock(td);
844         }
845 }
846
847 void
848 sched_class(struct thread *td, int class)
849 {
850         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
851         td->td_pri_class = class;
852 }
853
854 /*
855  * Adjust the priority of a thread.
856  */
857 static void
858 sched_priority(struct thread *td, u_char prio)
859 {
860
861         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "priority change",
862             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio, KTR_ATTR_LINKED,
863             sched_tdname(curthread));
864         SDT_PROBE3(sched, , , change__pri, td, td->td_proc, prio);
865         if (td != curthread && prio > td->td_priority) {
866                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
867                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
868                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
869                 SDT_PROBE4(sched, , , lend__pri, td, td->td_proc, prio, 
870                     curthread);
871         }
872         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
873         if (td->td_priority == prio)
874                 return;
875         td->td_priority = prio;
876         if (TD_ON_RUNQ(td) && td->td_rqindex != (prio / RQ_PPQ)) {
877                 sched_rem(td);
878                 sched_add(td, SRQ_BORING | SRQ_HOLDTD);
879         }
880 }
881
882 /*
883  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
884  * priority.
885  */
886 void
887 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
888 {
889
890         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
891         sched_priority(td, prio);
892 }
893
894 /*
895  * Restore a thread's priority when priority propagation is
896  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
897  * needs to have to satisfy other possible priority lending
898  * requests.  If the thread's regulary priority is less
899  * important than prio the thread will keep a priority boost
900  * of prio.
901  */
902 void
903 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
904 {
905         u_char base_pri;
906
907         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
908             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
909                 base_pri = td->td_user_pri;
910         else
911                 base_pri = td->td_base_pri;
912         if (prio >= base_pri) {
913                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
914                 sched_prio(td, base_pri);
915         } else
916                 sched_lend_prio(td, prio);
917 }
918
919 void
920 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
921 {
922         u_char oldprio;
923
924         /* First, update the base priority. */
925         td->td_base_pri = prio;
926
927         /*
928          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't ever
929          * lower the priority.
930          */
931         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
932                 return;
933
934         /* Change the real priority. */
935         oldprio = td->td_priority;
936         sched_priority(td, prio);
937
938         /*
939          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
940          * its state.
941          */
942         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
943                 turnstile_adjust(td, oldprio);
944 }
945
946 void
947 sched_ithread_prio(struct thread *td, u_char prio)
948 {
949         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
950         MPASS(td->td_pri_class == PRI_ITHD);
951         td->td_base_ithread_pri = prio;
952         sched_prio(td, prio);
953 }
954
955 void
956 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
957 {
958
959         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
960         td->td_base_user_pri = prio;
961         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
962                 return;
963         td->td_user_pri = prio;
964 }
965
966 void
967 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
968 {
969
970         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
971         td->td_lend_user_pri = prio;
972         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
973         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
974                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
975         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
976                 ast_sched_locked(td, TDA_SCHED);
977 }
978
979 /*
980  * Like the above but first check if there is anything to do.
981  */
982 void
983 sched_lend_user_prio_cond(struct thread *td, u_char prio)
984 {
985
986         if (td->td_lend_user_pri != prio)
987                 goto lend;
988         if (td->td_user_pri != min(prio, td->td_base_user_pri))
989                 goto lend;
990         if (td->td_priority != td->td_user_pri)
991                 goto lend;
992         return;
993
994 lend:
995         thread_lock(td);
996         sched_lend_user_prio(td, prio);
997         thread_unlock(td);
998 }
999
1000 void
1001 sched_sleep(struct thread *td, int pri)
1002 {
1003
1004         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1005         td->td_slptick = ticks;
1006         td_get_sched(td)->ts_slptime = 0;
1007         if (pri != 0 && PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
1008                 sched_prio(td, pri);
1009         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || pri >= PSOCK)
1010                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
1011 }
1012
1013 void
1014 sched_switch(struct thread *td, int flags)
1015 {
1016         struct thread *newtd;
1017         struct mtx *tmtx;
1018         int preempted;
1019
1020         tmtx = &sched_lock;
1021
1022         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1023
1024         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1025         preempted = (td->td_flags & TDF_SLICEEND) == 0 &&
1026             (flags & SW_PREEMPT) != 0;
1027         td->td_flags &= ~TDF_SLICEEND;
1028         ast_unsched_locked(td, TDA_SCHED);
1029         td->td_owepreempt = 0;
1030         td->td_oncpu = NOCPU;
1031
1032         /*
1033          * At the last moment, if this thread is still marked RUNNING,
1034          * then put it back on the run queue as it has not been suspended
1035          * or stopped or any thing else similar.  We never put the idle
1036          * threads on the run queue, however.
1037          */
1038         if (td->td_flags & TDF_IDLETD) {
1039                 TD_SET_CAN_RUN(td);
1040 #ifdef SMP
1041                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &idle_cpus_mask);
1042 #endif
1043         } else {
1044                 if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1045                         /* Put us back on the run queue. */
1046                         sched_add(td, preempted ?
1047                             SRQ_HOLDTD|SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
1048                             SRQ_HOLDTD|SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING);
1049                 }
1050         }
1051
1052         /* 
1053          * Switch to the sched lock to fix things up and pick
1054          * a new thread.  Block the td_lock in order to avoid
1055          * breaking the critical path.
1056          */
1057         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1058                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1059                 tmtx = thread_lock_block(td);
1060                 mtx_unlock_spin(tmtx);
1061         }
1062
1063         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1064                 sched_load_rem();
1065
1066         newtd = choosethread();
1067         MPASS(newtd->td_lock == &sched_lock);
1068
1069 #if (KTR_COMPILE & KTR_SCHED) != 0
1070         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
1071                 KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "idle",
1072                     "prio:%d", td->td_priority);
1073         else
1074                 KTR_STATE3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), KTDSTATE(td),
1075                     "prio:%d", td->td_priority, "wmesg:\"%s\"", td->td_wmesg,
1076                     "lockname:\"%s\"", td->td_lockname);
1077 #endif
1078
1079         if (td != newtd) {
1080 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1081                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1082                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1083 #endif
1084
1085                 SDT_PROBE2(sched, , , off__cpu, newtd, newtd->td_proc);
1086
1087                 /* I feel sleepy */
1088                 lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object, true);
1089 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1090                 /*
1091                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1092                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1093                  * function to call.
1094                  */
1095                 if (dtrace_vtime_active)
1096                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1097 #endif
1098
1099                 cpu_switch(td, newtd, tmtx);
1100                 lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object, true,
1101                     0, 0, __FILE__, __LINE__);
1102                 /*
1103                  * Where am I?  What year is it?
1104                  * We are in the same thread that went to sleep above,
1105                  * but any amount of time may have passed. All our context
1106                  * will still be available as will local variables.
1107                  * PCPU values however may have changed as we may have
1108                  * changed CPU so don't trust cached values of them.
1109                  * New threads will go to fork_exit() instead of here
1110                  * so if you change things here you may need to change
1111                  * things there too.
1112                  *
1113                  * If the thread above was exiting it will never wake
1114                  * up again here, so either it has saved everything it
1115                  * needed to, or the thread_wait() or wait() will
1116                  * need to reap it.
1117                  */
1118
1119                 SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
1120 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1121                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1122                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1123 #endif
1124         } else {
1125                 td->td_lock = &sched_lock;
1126                 SDT_PROBE0(sched, , , remain__cpu);
1127         }
1128
1129         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
1130             "prio:%d", td->td_priority);
1131
1132 #ifdef SMP
1133         if (td->td_flags & TDF_IDLETD)
1134                 CPU_SET(PCPU_GET(cpuid), &idle_cpus_mask);
1135 #endif
1136         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1137         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1138         spinlock_enter();
1139         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
1140 }
1141
1142 void
1143 sched_wakeup(struct thread *td, int srqflags)
1144 {
1145         struct td_sched *ts;
1146
1147         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1148         ts = td_get_sched(td);
1149         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1150         if (ts->ts_slptime > 1) {
1151                 updatepri(td);
1152                 resetpriority(td);
1153         }
1154         td->td_slptick = 0;
1155         ts->ts_slptime = 0;
1156         ts->ts_slice = sched_slice;
1157
1158         /*
1159          * When resuming an idle ithread, restore its base ithread
1160          * priority.
1161          */
1162         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_ITHD &&
1163             td->td_base_pri != td->td_base_ithread_pri)
1164                 sched_prio(td, td->td_base_ithread_pri);
1165
1166         sched_add(td, srqflags);
1167 }
1168
1169 #ifdef SMP
1170 static int
1171 forward_wakeup(int cpunum)
1172 {
1173         struct pcpu *pc;
1174         cpuset_t dontuse, map, map2;
1175         u_int id, me;
1176         int iscpuset;
1177
1178         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1179
1180         CTR0(KTR_RUNQ, "forward_wakeup()");
1181
1182         if ((!forward_wakeup_enabled) ||
1183              (forward_wakeup_use_mask == 0 && forward_wakeup_use_loop == 0))
1184                 return (0);
1185         if (!smp_started || KERNEL_PANICKED())
1186                 return (0);
1187
1188         forward_wakeups_requested++;
1189
1190         /*
1191          * Check the idle mask we received against what we calculated
1192          * before in the old version.
1193          */
1194         me = PCPU_GET(cpuid);
1195
1196         /* Don't bother if we should be doing it ourself. */
1197         if (CPU_ISSET(me, &idle_cpus_mask) &&
1198             (cpunum == NOCPU || me == cpunum))
1199                 return (0);
1200
1201         CPU_SETOF(me, &dontuse);
1202         CPU_OR(&dontuse, &dontuse, &stopped_cpus);
1203         CPU_OR(&dontuse, &dontuse, &hlt_cpus_mask);
1204         CPU_ZERO(&map2);
1205         if (forward_wakeup_use_loop) {
1206                 STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1207                         id = pc->pc_cpuid;
1208                         if (!CPU_ISSET(id, &dontuse) &&
1209                             pc->pc_curthread == pc->pc_idlethread) {
1210                                 CPU_SET(id, &map2);
1211                         }
1212                 }
1213         }
1214
1215         if (forward_wakeup_use_mask) {
1216                 map = idle_cpus_mask;
1217                 CPU_ANDNOT(&map, &map, &dontuse);
1218
1219                 /* If they are both on, compare and use loop if different. */
1220                 if (forward_wakeup_use_loop) {
1221                         if (CPU_CMP(&map, &map2)) {
1222                                 printf("map != map2, loop method preferred\n");
1223                                 map = map2;
1224                         }
1225                 }
1226         } else {
1227                 map = map2;
1228         }
1229
1230         /* If we only allow a specific CPU, then mask off all the others. */
1231         if (cpunum != NOCPU) {
1232                 KASSERT((cpunum <= mp_maxcpus),("forward_wakeup: bad cpunum."));
1233                 iscpuset = CPU_ISSET(cpunum, &map);
1234                 if (iscpuset == 0)
1235                         CPU_ZERO(&map);
1236                 else
1237                         CPU_SETOF(cpunum, &map);
1238         }
1239         if (!CPU_EMPTY(&map)) {
1240                 forward_wakeups_delivered++;
1241                 STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1242                         id = pc->pc_cpuid;
1243                         if (!CPU_ISSET(id, &map))
1244                                 continue;
1245                         if (cpu_idle_wakeup(pc->pc_cpuid))
1246                                 CPU_CLR(id, &map);
1247                 }
1248                 if (!CPU_EMPTY(&map))
1249                         ipi_selected(map, IPI_AST);
1250                 return (1);
1251         }
1252         if (cpunum == NOCPU)
1253                 printf("forward_wakeup: Idle processor not found\n");
1254         return (0);
1255 }
1256
1257 static void
1258 kick_other_cpu(int pri, int cpuid)
1259 {
1260         struct pcpu *pcpu;
1261         int cpri;
1262
1263         pcpu = pcpu_find(cpuid);
1264         if (CPU_ISSET(cpuid, &idle_cpus_mask)) {
1265                 forward_wakeups_delivered++;
1266                 if (!cpu_idle_wakeup(cpuid))
1267                         ipi_cpu(cpuid, IPI_AST);
1268                 return;
1269         }
1270
1271         cpri = pcpu->pc_curthread->td_priority;
1272         if (pri >= cpri)
1273                 return;
1274
1275 #if defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION)
1276 #if !defined(FULL_PREEMPTION)
1277         if (pri <= PRI_MAX_ITHD)
1278 #endif /* ! FULL_PREEMPTION */
1279         {
1280                 ipi_cpu(cpuid, IPI_PREEMPT);
1281                 return;
1282         }
1283 #endif /* defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION) */
1284
1285         if (pcpu->pc_curthread->td_lock == &sched_lock) {
1286                 ast_sched_locked(pcpu->pc_curthread, TDA_SCHED);
1287                 ipi_cpu(cpuid, IPI_AST);
1288         }
1289 }
1290 #endif /* SMP */
1291
1292 #ifdef SMP
1293 static int
1294 sched_pickcpu(struct thread *td)
1295 {
1296         int best, cpu;
1297
1298         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1299
1300         if (td->td_lastcpu != NOCPU && THREAD_CAN_SCHED(td, td->td_lastcpu))
1301                 best = td->td_lastcpu;
1302         else
1303                 best = NOCPU;
1304         CPU_FOREACH(cpu) {
1305                 if (!THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1306                         continue;
1307
1308                 if (best == NOCPU)
1309                         best = cpu;
1310                 else if (runq_length[cpu] < runq_length[best])
1311                         best = cpu;
1312         }
1313         KASSERT(best != NOCPU, ("no valid CPUs"));
1314
1315         return (best);
1316 }
1317 #endif
1318
1319 void
1320 sched_add(struct thread *td, int flags)
1321 #ifdef SMP
1322 {
1323         cpuset_t tidlemsk;
1324         struct td_sched *ts;
1325         u_int cpu, cpuid;
1326         int forwarded = 0;
1327         int single_cpu = 0;
1328
1329         ts = td_get_sched(td);
1330         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1331         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1332             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1333         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1334             ("sched_add: bad thread state"));
1335         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1336             ("sched_add: thread swapped out"));
1337
1338         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
1339             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1340             sched_tdname(curthread));
1341         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
1342             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1343         SDT_PROBE4(sched, , , enqueue, td, td->td_proc, NULL, 
1344             flags & SRQ_PREEMPTED);
1345
1346         /*
1347          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1348          * to the scheduler's lock.
1349          */
1350         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1351                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1352                 if ((flags & SRQ_HOLD) != 0)
1353                         td->td_lock = &sched_lock;
1354                 else
1355                         thread_lock_set(td, &sched_lock);
1356         }
1357         TD_SET_RUNQ(td);
1358
1359         /*
1360          * If SMP is started and the thread is pinned or otherwise limited to
1361          * a specific set of CPUs, queue the thread to a per-CPU run queue.
1362          * Otherwise, queue the thread to the global run queue.
1363          *
1364          * If SMP has not yet been started we must use the global run queue
1365          * as per-CPU state may not be initialized yet and we may crash if we
1366          * try to access the per-CPU run queues.
1367          */
1368         if (smp_started && (td->td_pinned != 0 || td->td_flags & TDF_BOUND ||
1369             ts->ts_flags & TSF_AFFINITY)) {
1370                 if (td->td_pinned != 0)
1371                         cpu = td->td_lastcpu;
1372                 else if (td->td_flags & TDF_BOUND) {
1373                         /* Find CPU from bound runq. */
1374                         KASSERT(SKE_RUNQ_PCPU(ts),
1375                             ("sched_add: bound td_sched not on cpu runq"));
1376                         cpu = ts->ts_runq - &runq_pcpu[0];
1377                 } else
1378                         /* Find a valid CPU for our cpuset */
1379                         cpu = sched_pickcpu(td);
1380                 ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1381                 single_cpu = 1;
1382                 CTR3(KTR_RUNQ,
1383                     "sched_add: Put td_sched:%p(td:%p) on cpu%d runq", ts, td,
1384                     cpu);
1385         } else {
1386                 CTR2(KTR_RUNQ,
1387                     "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to gbl runq", ts,
1388                     td);
1389                 cpu = NOCPU;
1390                 ts->ts_runq = &runq;
1391         }
1392
1393         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1394                 sched_load_add();
1395         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1396         if (cpu != NOCPU)
1397                 runq_length[cpu]++;
1398
1399         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1400         if (single_cpu && cpu != cpuid) {
1401                 kick_other_cpu(td->td_priority, cpu);
1402         } else {
1403                 if (!single_cpu) {
1404                         tidlemsk = idle_cpus_mask;
1405                         CPU_ANDNOT(&tidlemsk, &tidlemsk, &hlt_cpus_mask);
1406                         CPU_CLR(cpuid, &tidlemsk);
1407
1408                         if (!CPU_ISSET(cpuid, &idle_cpus_mask) &&
1409                             ((flags & SRQ_INTR) == 0) &&
1410                             !CPU_EMPTY(&tidlemsk))
1411                                 forwarded = forward_wakeup(cpu);
1412                 }
1413
1414                 if (!forwarded) {
1415                         if (!maybe_preempt(td))
1416                                 maybe_resched(td);
1417                 }
1418         }
1419         if ((flags & SRQ_HOLDTD) == 0)
1420                 thread_unlock(td);
1421 }
1422 #else /* SMP */
1423 {
1424         struct td_sched *ts;
1425
1426         ts = td_get_sched(td);
1427         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1428         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1429             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1430         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1431             ("sched_add: bad thread state"));
1432         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1433             ("sched_add: thread swapped out"));
1434         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
1435             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1436             sched_tdname(curthread));
1437         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
1438             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1439         SDT_PROBE4(sched, , , enqueue, td, td->td_proc, NULL, 
1440             flags & SRQ_PREEMPTED);
1441
1442         /*
1443          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1444          * to the scheduler's lock.
1445          */
1446         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1447                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1448                 if ((flags & SRQ_HOLD) != 0)
1449                         td->td_lock = &sched_lock;
1450                 else
1451                         thread_lock_set(td, &sched_lock);
1452         }
1453         TD_SET_RUNQ(td);
1454         CTR2(KTR_RUNQ, "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to runq", ts, td);
1455         ts->ts_runq = &runq;
1456
1457         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1458                 sched_load_add();
1459         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1460         if (!maybe_preempt(td))
1461                 maybe_resched(td);
1462         if ((flags & SRQ_HOLDTD) == 0)
1463                 thread_unlock(td);
1464 }
1465 #endif /* SMP */
1466
1467 void
1468 sched_rem(struct thread *td)
1469 {
1470         struct td_sched *ts;
1471
1472         ts = td_get_sched(td);
1473         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1474             ("sched_rem: thread swapped out"));
1475         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
1476             ("sched_rem: thread not on run queue"));
1477         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1478         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
1479             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1480             sched_tdname(curthread));
1481         SDT_PROBE3(sched, , , dequeue, td, td->td_proc, NULL);
1482
1483         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1484                 sched_load_rem();
1485 #ifdef SMP
1486         if (ts->ts_runq != &runq)
1487                 runq_length[ts->ts_runq - runq_pcpu]--;
1488 #endif
1489         runq_remove(ts->ts_runq, td);
1490         TD_SET_CAN_RUN(td);
1491 }
1492
1493 /*
1494  * Select threads to run.  Note that running threads still consume a
1495  * slot.
1496  */
1497 struct thread *
1498 sched_choose(void)
1499 {
1500         struct thread *td;
1501         struct runq *rq;
1502
1503         mtx_assert(&sched_lock,  MA_OWNED);
1504 #ifdef SMP
1505         struct thread *tdcpu;
1506
1507         rq = &runq;
1508         td = runq_choose_fuzz(&runq, runq_fuzz);
1509         tdcpu = runq_choose(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
1510
1511         if (td == NULL ||
1512             (tdcpu != NULL &&
1513              tdcpu->td_priority < td->td_priority)) {
1514                 CTR2(KTR_RUNQ, "choosing td %p from pcpu runq %d", tdcpu,
1515                      PCPU_GET(cpuid));
1516                 td = tdcpu;
1517                 rq = &runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
1518         } else {
1519                 CTR1(KTR_RUNQ, "choosing td_sched %p from main runq", td);
1520         }
1521
1522 #else
1523         rq = &runq;
1524         td = runq_choose(&runq);
1525 #endif
1526
1527         if (td) {
1528 #ifdef SMP
1529                 if (td == tdcpu)
1530                         runq_length[PCPU_GET(cpuid)]--;
1531 #endif
1532                 runq_remove(rq, td);
1533                 td->td_flags |= TDF_DIDRUN;
1534
1535                 KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1536                     ("sched_choose: thread swapped out"));
1537                 return (td);
1538         }
1539         return (PCPU_GET(idlethread));
1540 }
1541
1542 void
1543 sched_preempt(struct thread *td)
1544 {
1545         int flags;
1546
1547         SDT_PROBE2(sched, , , surrender, td, td->td_proc);
1548         if (td->td_critnest > 1) {
1549                 td->td_owepreempt = 1;
1550         } else {
1551                 thread_lock(td);
1552                 flags = SW_INVOL | SW_PREEMPT;
1553                 flags |= TD_IS_IDLETHREAD(td) ? SWT_REMOTEWAKEIDLE :
1554                     SWT_REMOTEPREEMPT;
1555                 mi_switch(flags);
1556         }
1557 }
1558
1559 void
1560 sched_userret_slowpath(struct thread *td)
1561 {
1562
1563         thread_lock(td);
1564         td->td_priority = td->td_user_pri;
1565         td->td_base_pri = td->td_user_pri;
1566         thread_unlock(td);
1567 }
1568
1569 void
1570 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
1571 {
1572 #ifdef SMP
1573         struct td_sched *ts = td_get_sched(td);
1574 #endif
1575
1576         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1577         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
1578
1579         td->td_flags |= TDF_BOUND;
1580 #ifdef SMP
1581         ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1582         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
1583                 return;
1584
1585         mi_switch(SW_VOL | SWT_BIND);
1586         thread_lock(td);
1587 #endif
1588 }
1589
1590 void
1591 sched_unbind(struct thread* td)
1592 {
1593         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1594         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
1595         td->td_flags &= ~TDF_BOUND;
1596 }
1597
1598 int
1599 sched_is_bound(struct thread *td)
1600 {
1601         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1602         return (td->td_flags & TDF_BOUND);
1603 }
1604
1605 void
1606 sched_relinquish(struct thread *td)
1607 {
1608         thread_lock(td);
1609         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH);
1610 }
1611
1612 int
1613 sched_load(void)
1614 {
1615         return (sched_tdcnt);
1616 }
1617
1618 int
1619 sched_sizeof_proc(void)
1620 {
1621         return (sizeof(struct proc));
1622 }
1623
1624 int
1625 sched_sizeof_thread(void)
1626 {
1627         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
1628 }
1629
1630 fixpt_t
1631 sched_pctcpu(struct thread *td)
1632 {
1633         struct td_sched *ts;
1634
1635         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1636         ts = td_get_sched(td);
1637         return (ts->ts_pctcpu);
1638 }
1639
1640 #ifdef RACCT
1641 /*
1642  * Calculates the contribution to the thread cpu usage for the latest
1643  * (unfinished) second.
1644  */
1645 fixpt_t
1646 sched_pctcpu_delta(struct thread *td)
1647 {
1648         struct td_sched *ts;
1649         fixpt_t delta;
1650         int realstathz;
1651
1652         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1653         ts = td_get_sched(td);
1654         delta = 0;
1655         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1656         if (ts->ts_cpticks != 0) {
1657 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
1658                 delta = (realstathz == 100)
1659                     ? ((fixpt_t) ts->ts_cpticks) <<
1660                     (FSHIFT - CCPU_SHIFT) :
1661                     100 * (((fixpt_t) ts->ts_cpticks)
1662                     << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
1663 #else
1664                 delta = ((FSCALE - ccpu) *
1665                     (ts->ts_cpticks *
1666                     FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
1667 #endif
1668         }
1669
1670         return (delta);
1671 }
1672 #endif
1673
1674 u_int
1675 sched_estcpu(struct thread *td)
1676 {
1677
1678         return (td_get_sched(td)->ts_estcpu);
1679 }
1680
1681 /*
1682  * The actual idle process.
1683  */
1684 void
1685 sched_idletd(void *dummy)
1686 {
1687         struct pcpuidlestat *stat;
1688
1689         THREAD_NO_SLEEPING();
1690         stat = DPCPU_PTR(idlestat);
1691         for (;;) {
1692                 mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
1693
1694                 while (sched_runnable() == 0) {
1695                         cpu_idle(stat->idlecalls + stat->oldidlecalls > 64);
1696                         stat->idlecalls++;
1697                 }
1698
1699                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1700                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE);
1701         }
1702 }
1703
1704 static void
1705 sched_throw_tail(struct thread *td)
1706 {
1707
1708         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1709         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
1710         cpu_throw(td, choosethread());  /* doesn't return */
1711 }
1712
1713 /*
1714  * A CPU is entering for the first time.
1715  */
1716 void
1717 sched_ap_entry(void)
1718 {
1719
1720         /*
1721          * Correct spinlock nesting.  The idle thread context that we are
1722          * borrowing was created so that it would start out with a single
1723          * spin lock (sched_lock) held in fork_trampoline().  Since we've
1724          * explicitly acquired locks in this function, the nesting count
1725          * is now 2 rather than 1.  Since we are nested, calling
1726          * spinlock_exit() will simply adjust the counts without allowing
1727          * spin lock using code to interrupt us.
1728          */
1729         mtx_lock_spin(&sched_lock);
1730         spinlock_exit();
1731         PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
1732         PCPU_SET(switchticks, ticks);
1733
1734         sched_throw_tail(NULL);
1735 }
1736
1737 /*
1738  * A thread is exiting.
1739  */
1740 void
1741 sched_throw(struct thread *td)
1742 {
1743
1744         MPASS(td != NULL);
1745         MPASS(td->td_lock == &sched_lock);
1746
1747         lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object, true);
1748         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1749         td->td_oncpu = NOCPU;
1750
1751         sched_throw_tail(td);
1752 }
1753
1754 void
1755 sched_fork_exit(struct thread *td)
1756 {
1757
1758         /*
1759          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
1760          * non-nested critical section with sched_lock held but not recursed.
1761          */
1762         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1763         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1764         lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object, true,
1765             0, 0, __FILE__, __LINE__);
1766         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1767
1768         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
1769             "prio:%d", td->td_priority);
1770         SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
1771 }
1772
1773 char *
1774 sched_tdname(struct thread *td)
1775 {
1776 #ifdef KTR
1777         struct td_sched *ts;
1778
1779         ts = td_get_sched(td);
1780         if (ts->ts_name[0] == '\0')
1781                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
1782                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
1783         return (ts->ts_name);
1784 #else   
1785         return (td->td_name);
1786 #endif
1787 }
1788
1789 #ifdef KTR
1790 void
1791 sched_clear_tdname(struct thread *td)
1792 {
1793         struct td_sched *ts;
1794
1795         ts = td_get_sched(td);
1796         ts->ts_name[0] = '\0';
1797 }
1798 #endif
1799
1800 void
1801 sched_affinity(struct thread *td)
1802 {
1803 #ifdef SMP
1804         struct td_sched *ts;
1805         int cpu;
1806
1807         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);       
1808
1809         /*
1810          * Set the TSF_AFFINITY flag if there is at least one CPU this
1811          * thread can't run on.
1812          */
1813         ts = td_get_sched(td);
1814         ts->ts_flags &= ~TSF_AFFINITY;
1815         CPU_FOREACH(cpu) {
1816                 if (!THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)) {
1817                         ts->ts_flags |= TSF_AFFINITY;
1818                         break;
1819                 }
1820         }
1821
1822         /*
1823          * If this thread can run on all CPUs, nothing else to do.
1824          */
1825         if (!(ts->ts_flags & TSF_AFFINITY))
1826                 return;
1827
1828         /* Pinned threads and bound threads should be left alone. */
1829         if (td->td_pinned != 0 || td->td_flags & TDF_BOUND)
1830                 return;
1831
1832         switch (TD_GET_STATE(td)) {
1833         case TDS_RUNQ:
1834                 /*
1835                  * If we are on a per-CPU runqueue that is in the set,
1836                  * then nothing needs to be done.
1837                  */
1838                 if (ts->ts_runq != &runq &&
1839                     THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_runq - runq_pcpu))
1840                         return;
1841
1842                 /* Put this thread on a valid per-CPU runqueue. */
1843                 sched_rem(td);
1844                 sched_add(td, SRQ_HOLDTD | SRQ_BORING);
1845                 break;
1846         case TDS_RUNNING:
1847                 /*
1848                  * See if our current CPU is in the set.  If not, force a
1849                  * context switch.
1850                  */
1851                 if (THREAD_CAN_SCHED(td, td->td_oncpu))
1852                         return;
1853
1854                 ast_sched_locked(td, TDA_SCHED);
1855                 if (td != curthread)
1856                         ipi_cpu(cpu, IPI_AST);
1857                 break;
1858         default:
1859                 break;
1860         }
1861 #endif
1862 }