]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/sched_4bsd.c
If the 4BSD scheduler tries to schedule a thread that has been pinned or
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / sched_4bsd.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1990, 1991, 1993
3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
20  *    without specific prior written permission.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 #include <sys/cdefs.h>
36 __FBSDID("$FreeBSD$");
37
38 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
39 #include "opt_sched.h"
40 #include "opt_kdtrace.h"
41
42 #include <sys/param.h>
43 #include <sys/systm.h>
44 #include <sys/cpuset.h>
45 #include <sys/kernel.h>
46 #include <sys/ktr.h>
47 #include <sys/lock.h>
48 #include <sys/kthread.h>
49 #include <sys/mutex.h>
50 #include <sys/proc.h>
51 #include <sys/resourcevar.h>
52 #include <sys/sched.h>
53 #include <sys/smp.h>
54 #include <sys/sysctl.h>
55 #include <sys/sx.h>
56 #include <sys/turnstile.h>
57 #include <sys/umtx.h>
58 #include <machine/pcb.h>
59 #include <machine/smp.h>
60
61 #ifdef HWPMC_HOOKS
62 #include <sys/pmckern.h>
63 #endif
64
65 #ifdef KDTRACE_HOOKS
66 #include <sys/dtrace_bsd.h>
67 int                             dtrace_vtime_active;
68 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
69 #endif
70
71 /*
72  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT is only suitable for statclock() frequencies in
73  * the range 100-256 Hz (approximately).
74  */
75 #define ESTCPULIM(e) \
76     min((e), INVERSE_ESTCPU_WEIGHT * (NICE_WEIGHT * (PRIO_MAX - PRIO_MIN) - \
77     RQ_PPQ) + INVERSE_ESTCPU_WEIGHT - 1)
78 #ifdef SMP
79 #define INVERSE_ESTCPU_WEIGHT   (8 * smp_cpus)
80 #else
81 #define INVERSE_ESTCPU_WEIGHT   8       /* 1 / (priorities per estcpu level). */
82 #endif
83 #define NICE_WEIGHT             1       /* Priorities per nice level. */
84
85 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
86
87 /*
88  * The schedulable entity that runs a context.
89  * This is  an extension to the thread structure and is tailored to
90  * the requirements of this scheduler
91  */
92 struct td_sched {
93         fixpt_t         ts_pctcpu;      /* (j) %cpu during p_swtime. */
94         int             ts_cpticks;     /* (j) Ticks of cpu time. */
95         int             ts_slptime;     /* (j) Seconds !RUNNING. */
96         int             ts_flags;
97         struct runq     *ts_runq;       /* runq the thread is currently on */
98 #ifdef KTR
99         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
100 #endif
101 };
102
103 /* flags kept in td_flags */
104 #define TDF_DIDRUN      TDF_SCHED0      /* thread actually ran. */
105 #define TDF_BOUND       TDF_SCHED1      /* Bound to one CPU. */
106
107 /* flags kept in ts_flags */
108 #define TSF_AFFINITY    0x0001          /* Has a non-"full" CPU set. */
109
110 #define SKE_RUNQ_PCPU(ts)                                               \
111     ((ts)->ts_runq != 0 && (ts)->ts_runq != &runq)
112
113 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
114     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
115
116 static struct td_sched td_sched0;
117 struct mtx sched_lock;
118
119 static int      sched_tdcnt;    /* Total runnable threads in the system. */
120 static int      sched_quantum;  /* Roundrobin scheduling quantum in ticks. */
121 #define SCHED_QUANTUM   (hz / 10)       /* Default sched quantum */
122
123 static void     setup_runqs(void);
124 static void     schedcpu(void);
125 static void     schedcpu_thread(void);
126 static void     sched_priority(struct thread *td, u_char prio);
127 static void     sched_setup(void *dummy);
128 static void     maybe_resched(struct thread *td);
129 static void     updatepri(struct thread *td);
130 static void     resetpriority(struct thread *td);
131 static void     resetpriority_thread(struct thread *td);
132 #ifdef SMP
133 static int      sched_pickcpu(struct thread *td);
134 static int      forward_wakeup(int cpunum);
135 static void     kick_other_cpu(int pri, int cpuid);
136 #endif
137
138 static struct kproc_desc sched_kp = {
139         "schedcpu",
140         schedcpu_thread,
141         NULL
142 };
143 SYSINIT(schedcpu, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, kproc_start,
144     &sched_kp);
145 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
146
147 /*
148  * Global run queue.
149  */
150 static struct runq runq;
151
152 #ifdef SMP
153 /*
154  * Per-CPU run queues
155  */
156 static struct runq runq_pcpu[MAXCPU];
157 long runq_length[MAXCPU];
158 #endif
159
160 struct pcpuidlestat {
161         u_int idlecalls;
162         u_int oldidlecalls;
163 };
164 static DPCPU_DEFINE(struct pcpuidlestat, idlestat);
165
166 static void
167 setup_runqs(void)
168 {
169 #ifdef SMP
170         int i;
171
172         for (i = 0; i < MAXCPU; ++i)
173                 runq_init(&runq_pcpu[i]);
174 #endif
175
176         runq_init(&runq);
177 }
178
179 static int
180 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
181 {
182         int error, new_val;
183
184         new_val = sched_quantum * tick;
185         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
186         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
187                 return (error);
188         if (new_val < tick)
189                 return (EINVAL);
190         sched_quantum = new_val / tick;
191         hogticks = 2 * sched_quantum;
192         return (0);
193 }
194
195 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RD, 0, "Scheduler");
196
197 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "4BSD", 0,
198     "Scheduler name");
199
200 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
201     0, sizeof sched_quantum, sysctl_kern_quantum, "I",
202     "Roundrobin scheduling quantum in microseconds");
203
204 #ifdef SMP
205 /* Enable forwarding of wakeups to all other cpus */
206 SYSCTL_NODE(_kern_sched, OID_AUTO, ipiwakeup, CTLFLAG_RD, NULL, "Kernel SMP");
207
208 static int runq_fuzz = 1;
209 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, runq_fuzz, CTLFLAG_RW, &runq_fuzz, 0, "");
210
211 static int forward_wakeup_enabled = 1;
212 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, enabled, CTLFLAG_RW,
213            &forward_wakeup_enabled, 0,
214            "Forwarding of wakeup to idle CPUs");
215
216 static int forward_wakeups_requested = 0;
217 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, requested, CTLFLAG_RD,
218            &forward_wakeups_requested, 0,
219            "Requests for Forwarding of wakeup to idle CPUs");
220
221 static int forward_wakeups_delivered = 0;
222 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, delivered, CTLFLAG_RD,
223            &forward_wakeups_delivered, 0,
224            "Completed Forwarding of wakeup to idle CPUs");
225
226 static int forward_wakeup_use_mask = 1;
227 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, usemask, CTLFLAG_RW,
228            &forward_wakeup_use_mask, 0,
229            "Use the mask of idle cpus");
230
231 static int forward_wakeup_use_loop = 0;
232 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, useloop, CTLFLAG_RW,
233            &forward_wakeup_use_loop, 0,
234            "Use a loop to find idle cpus");
235
236 static int forward_wakeup_use_single = 0;
237 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, onecpu, CTLFLAG_RW,
238            &forward_wakeup_use_single, 0,
239            "Only signal one idle cpu");
240
241 static int forward_wakeup_use_htt = 0;
242 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, htt2, CTLFLAG_RW,
243            &forward_wakeup_use_htt, 0,
244            "account for htt");
245
246 #endif
247 #if 0
248 static int sched_followon = 0;
249 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, followon, CTLFLAG_RW,
250            &sched_followon, 0,
251            "allow threads to share a quantum");
252 #endif
253
254 static __inline void
255 sched_load_add(void)
256 {
257
258         sched_tdcnt++;
259         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", "global load", sched_tdcnt);
260 }
261
262 static __inline void
263 sched_load_rem(void)
264 {
265
266         sched_tdcnt--;
267         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", "global load", sched_tdcnt);
268 }
269 /*
270  * Arrange to reschedule if necessary, taking the priorities and
271  * schedulers into account.
272  */
273 static void
274 maybe_resched(struct thread *td)
275 {
276
277         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
278         if (td->td_priority < curthread->td_priority)
279                 curthread->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
280 }
281
282 /*
283  * This function is called when a thread is about to be put on run queue
284  * because it has been made runnable or its priority has been adjusted.  It
285  * determines if the new thread should be immediately preempted to.  If so,
286  * it switches to it and eventually returns true.  If not, it returns false
287  * so that the caller may place the thread on an appropriate run queue.
288  */
289 int
290 maybe_preempt(struct thread *td)
291 {
292 #ifdef PREEMPTION
293         struct thread *ctd;
294         int cpri, pri;
295
296         /*
297          * The new thread should not preempt the current thread if any of the
298          * following conditions are true:
299          *
300          *  - The kernel is in the throes of crashing (panicstr).
301          *  - The current thread has a higher (numerically lower) or
302          *    equivalent priority.  Note that this prevents curthread from
303          *    trying to preempt to itself.
304          *  - It is too early in the boot for context switches (cold is set).
305          *  - The current thread has an inhibitor set or is in the process of
306          *    exiting.  In this case, the current thread is about to switch
307          *    out anyways, so there's no point in preempting.  If we did,
308          *    the current thread would not be properly resumed as well, so
309          *    just avoid that whole landmine.
310          *  - If the new thread's priority is not a realtime priority and
311          *    the current thread's priority is not an idle priority and
312          *    FULL_PREEMPTION is disabled.
313          *
314          * If all of these conditions are false, but the current thread is in
315          * a nested critical section, then we have to defer the preemption
316          * until we exit the critical section.  Otherwise, switch immediately
317          * to the new thread.
318          */
319         ctd = curthread;
320         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
321         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
322                         ("maybe_preempt: trying to run inhibited thread"));
323         pri = td->td_priority;
324         cpri = ctd->td_priority;
325         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold /* || dumping */ ||
326             TD_IS_INHIBITED(ctd))
327                 return (0);
328 #ifndef FULL_PREEMPTION
329         if (pri > PRI_MAX_ITHD && cpri < PRI_MIN_IDLE)
330                 return (0);
331 #endif
332
333         if (ctd->td_critnest > 1) {
334                 CTR1(KTR_PROC, "maybe_preempt: in critical section %d",
335                     ctd->td_critnest);
336                 ctd->td_owepreempt = 1;
337                 return (0);
338         }
339         /*
340          * Thread is runnable but not yet put on system run queue.
341          */
342         MPASS(ctd->td_lock == td->td_lock);
343         MPASS(TD_ON_RUNQ(td));
344         TD_SET_RUNNING(td);
345         CTR3(KTR_PROC, "preempting to thread %p (pid %d, %s)\n", td,
346             td->td_proc->p_pid, td->td_name);
347         mi_switch(SW_INVOL | SW_PREEMPT | SWT_PREEMPT, td);
348         /*
349          * td's lock pointer may have changed.  We have to return with it
350          * locked.
351          */
352         spinlock_enter();
353         thread_unlock(ctd);
354         thread_lock(td);
355         spinlock_exit();
356         return (1);
357 #else
358         return (0);
359 #endif
360 }
361
362 /*
363  * Constants for digital decay and forget:
364  *      90% of (td_estcpu) usage in 5 * loadav time
365  *      95% of (ts_pctcpu) usage in 60 seconds (load insensitive)
366  *          Note that, as ps(1) mentions, this can let percentages
367  *          total over 100% (I've seen 137.9% for 3 processes).
368  *
369  * Note that schedclock() updates td_estcpu and p_cpticks asynchronously.
370  *
371  * We wish to decay away 90% of td_estcpu in (5 * loadavg) seconds.
372  * That is, the system wants to compute a value of decay such
373  * that the following for loop:
374  *      for (i = 0; i < (5 * loadavg); i++)
375  *              td_estcpu *= decay;
376  * will compute
377  *      td_estcpu *= 0.1;
378  * for all values of loadavg:
379  *
380  * Mathematically this loop can be expressed by saying:
381  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
382  *
383  * The system computes decay as:
384  *      decay = (2 * loadavg) / (2 * loadavg + 1)
385  *
386  * We wish to prove that the system's computation of decay
387  * will always fulfill the equation:
388  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
389  *
390  * If we compute b as:
391  *      b = 2 * loadavg
392  * then
393  *      decay = b / (b + 1)
394  *
395  * We now need to prove two things:
396  *      1) Given factor ** (5 * loadavg) ~= .1, prove factor == b/(b+1)
397  *      2) Given b/(b+1) ** power ~= .1, prove power == (5 * loadavg)
398  *
399  * Facts:
400  *         For x close to zero, exp(x) =~ 1 + x, since
401  *              exp(x) = 0! + x**1/1! + x**2/2! + ... .
402  *              therefore exp(-1/b) =~ 1 - (1/b) = (b-1)/b.
403  *         For x close to zero, ln(1+x) =~ x, since
404  *              ln(1+x) = x - x**2/2 + x**3/3 - ...     -1 < x < 1
405  *              therefore ln(b/(b+1)) = ln(1 - 1/(b+1)) =~ -1/(b+1).
406  *         ln(.1) =~ -2.30
407  *
408  * Proof of (1):
409  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given power (5*loadav):
410  *      solving for factor,
411  *      ln(factor) =~ (-2.30/5*loadav), or
412  *      factor =~ exp(-1/((5/2.30)*loadav)) =~ exp(-1/(2*loadav)) =
413  *          exp(-1/b) =~ (b-1)/b =~ b/(b+1).                    QED
414  *
415  * Proof of (2):
416  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given factor == (b/(b+1)):
417  *      solving for power,
418  *      power*ln(b/(b+1)) =~ -2.30, or
419  *      power =~ 2.3 * (b + 1) = 4.6*loadav + 2.3 =~ 5*loadav.  QED
420  *
421  * Actual power values for the implemented algorithm are as follows:
422  *      loadav: 1       2       3       4
423  *      power:  5.68    10.32   14.94   19.55
424  */
425
426 /* calculations for digital decay to forget 90% of usage in 5*loadav sec */
427 #define loadfactor(loadav)      (2 * (loadav))
428 #define decay_cpu(loadfac, cpu) (((loadfac) * (cpu)) / ((loadfac) + FSCALE))
429
430 /* decay 95% of `ts_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
431 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
432 SYSCTL_UINT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
433
434 /*
435  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
436  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
437  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
438  *
439  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
440  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
441  *
442  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
443  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
444  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
445  */
446 #define CCPU_SHIFT      11
447
448 /*
449  * Recompute process priorities, every hz ticks.
450  * MP-safe, called without the Giant mutex.
451  */
452 /* ARGSUSED */
453 static void
454 schedcpu(void)
455 {
456         register fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
457         struct thread *td;
458         struct proc *p;
459         struct td_sched *ts;
460         int awake, realstathz;
461
462         realstathz = stathz ? stathz : hz;
463         sx_slock(&allproc_lock);
464         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
465                 PROC_LOCK(p);
466                 if (p->p_state == PRS_NEW) {
467                         PROC_UNLOCK(p);
468                         continue;
469                 }
470                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
471                         awake = 0;
472                         thread_lock(td);
473                         ts = td->td_sched;
474                         /*
475                          * Increment sleep time (if sleeping).  We
476                          * ignore overflow, as above.
477                          */
478                         /*
479                          * The td_sched slptimes are not touched in wakeup
480                          * because the thread may not HAVE everything in
481                          * memory? XXX I think this is out of date.
482                          */
483                         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
484                                 awake = 1;
485                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
486                         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
487                                 awake = 1;
488                                 /* Do not clear TDF_DIDRUN */
489                         } else if (td->td_flags & TDF_DIDRUN) {
490                                 awake = 1;
491                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
492                         }
493
494                         /*
495                          * ts_pctcpu is only for ps and ttyinfo().
496                          */
497                         ts->ts_pctcpu = (ts->ts_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
498                         /*
499                          * If the td_sched has been idle the entire second,
500                          * stop recalculating its priority until
501                          * it wakes up.
502                          */
503                         if (ts->ts_cpticks != 0) {
504 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
505                                 ts->ts_pctcpu += (realstathz == 100)
506                                     ? ((fixpt_t) ts->ts_cpticks) <<
507                                     (FSHIFT - CCPU_SHIFT) :
508                                     100 * (((fixpt_t) ts->ts_cpticks)
509                                     << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
510 #else
511                                 ts->ts_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
512                                     (ts->ts_cpticks *
513                                     FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
514 #endif
515                                 ts->ts_cpticks = 0;
516                         }
517                         /*
518                          * If there are ANY running threads in this process,
519                          * then don't count it as sleeping.
520                          * XXX: this is broken.
521                          */
522                         if (awake) {
523                                 if (ts->ts_slptime > 1) {
524                                         /*
525                                          * In an ideal world, this should not
526                                          * happen, because whoever woke us
527                                          * up from the long sleep should have
528                                          * unwound the slptime and reset our
529                                          * priority before we run at the stale
530                                          * priority.  Should KASSERT at some
531                                          * point when all the cases are fixed.
532                                          */
533                                         updatepri(td);
534                                 }
535                                 ts->ts_slptime = 0;
536                         } else
537                                 ts->ts_slptime++;
538                         if (ts->ts_slptime > 1) {
539                                 thread_unlock(td);
540                                 continue;
541                         }
542                         td->td_estcpu = decay_cpu(loadfac, td->td_estcpu);
543                         resetpriority(td);
544                         resetpriority_thread(td);
545                         thread_unlock(td);
546                 }
547                 PROC_UNLOCK(p);
548         }
549         sx_sunlock(&allproc_lock);
550 }
551
552 /*
553  * Main loop for a kthread that executes schedcpu once a second.
554  */
555 static void
556 schedcpu_thread(void)
557 {
558
559         for (;;) {
560                 schedcpu();
561                 pause("-", hz);
562         }
563 }
564
565 /*
566  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
567  * For all load averages >= 1 and max td_estcpu of 255, sleeping for at
568  * least six times the loadfactor will decay td_estcpu to zero.
569  */
570 static void
571 updatepri(struct thread *td)
572 {
573         struct td_sched *ts;
574         fixpt_t loadfac;
575         unsigned int newcpu;
576
577         ts = td->td_sched;
578         loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
579         if (ts->ts_slptime > 5 * loadfac)
580                 td->td_estcpu = 0;
581         else {
582                 newcpu = td->td_estcpu;
583                 ts->ts_slptime--;       /* was incremented in schedcpu() */
584                 while (newcpu && --ts->ts_slptime)
585                         newcpu = decay_cpu(loadfac, newcpu);
586                 td->td_estcpu = newcpu;
587         }
588 }
589
590 /*
591  * Compute the priority of a process when running in user mode.
592  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
593  * than that of the current process.
594  */
595 static void
596 resetpriority(struct thread *td)
597 {
598         register unsigned int newpriority;
599
600         if (td->td_pri_class == PRI_TIMESHARE) {
601                 newpriority = PUSER + td->td_estcpu / INVERSE_ESTCPU_WEIGHT +
602                     NICE_WEIGHT * (td->td_proc->p_nice - PRIO_MIN);
603                 newpriority = min(max(newpriority, PRI_MIN_TIMESHARE),
604                     PRI_MAX_TIMESHARE);
605                 sched_user_prio(td, newpriority);
606         }
607 }
608
609 /*
610  * Update the thread's priority when the associated process's user
611  * priority changes.
612  */
613 static void
614 resetpriority_thread(struct thread *td)
615 {
616
617         /* Only change threads with a time sharing user priority. */
618         if (td->td_priority < PRI_MIN_TIMESHARE ||
619             td->td_priority > PRI_MAX_TIMESHARE)
620                 return;
621
622         /* XXX the whole needresched thing is broken, but not silly. */
623         maybe_resched(td);
624
625         sched_prio(td, td->td_user_pri);
626 }
627
628 /* ARGSUSED */
629 static void
630 sched_setup(void *dummy)
631 {
632         setup_runqs();
633
634         if (sched_quantum == 0)
635                 sched_quantum = SCHED_QUANTUM;
636         hogticks = 2 * sched_quantum;
637
638         /* Account for thread0. */
639         sched_load_add();
640 }
641
642 /* External interfaces start here */
643
644 /*
645  * Very early in the boot some setup of scheduler-specific
646  * parts of proc0 and of some scheduler resources needs to be done.
647  * Called from:
648  *  proc0_init()
649  */
650 void
651 schedinit(void)
652 {
653         /*
654          * Set up the scheduler specific parts of proc0.
655          */
656         proc0.p_sched = NULL; /* XXX */
657         thread0.td_sched = &td_sched0;
658         thread0.td_lock = &sched_lock;
659         mtx_init(&sched_lock, "sched lock", NULL, MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
660 }
661
662 int
663 sched_runnable(void)
664 {
665 #ifdef SMP
666         return runq_check(&runq) + runq_check(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
667 #else
668         return runq_check(&runq);
669 #endif
670 }
671
672 int
673 sched_rr_interval(void)
674 {
675         if (sched_quantum == 0)
676                 sched_quantum = SCHED_QUANTUM;
677         return (sched_quantum);
678 }
679
680 /*
681  * We adjust the priority of the current process.  The priority of
682  * a process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
683  * estimator (td_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
684  * compute a different priority each time td_estcpu increases by
685  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT
686  * (until MAXPRI is reached).  The cpu usage estimator ramps up
687  * quite quickly when the process is running (linearly), and decays
688  * away exponentially, at a rate which is proportionally slower when
689  * the system is busy.  The basic principle is that the system will
690  * 90% forget that the process used a lot of CPU time in 5 * loadav
691  * seconds.  This causes the system to favor processes which haven't
692  * run much recently, and to round-robin among other processes.
693  */
694 void
695 sched_clock(struct thread *td)
696 {
697         struct pcpuidlestat *stat;
698         struct td_sched *ts;
699
700         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
701         ts = td->td_sched;
702
703         ts->ts_cpticks++;
704         td->td_estcpu = ESTCPULIM(td->td_estcpu + 1);
705         if ((td->td_estcpu % INVERSE_ESTCPU_WEIGHT) == 0) {
706                 resetpriority(td);
707                 resetpriority_thread(td);
708         }
709
710         /*
711          * Force a context switch if the current thread has used up a full
712          * quantum (default quantum is 100ms).
713          */
714         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td) &&
715             ticks - PCPU_GET(switchticks) >= sched_quantum)
716                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
717
718         stat = DPCPU_PTR(idlestat);
719         stat->oldidlecalls = stat->idlecalls;
720         stat->idlecalls = 0;
721 }
722
723 /*
724  * Charge child's scheduling CPU usage to parent.
725  */
726 void
727 sched_exit(struct proc *p, struct thread *td)
728 {
729
730         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "proc exit",
731             "prio:td", td->td_priority);
732
733         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
734         sched_exit_thread(FIRST_THREAD_IN_PROC(p), td);
735 }
736
737 void
738 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
739 {
740
741         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "exit",
742             "prio:td", child->td_priority);
743         thread_lock(td);
744         td->td_estcpu = ESTCPULIM(td->td_estcpu + child->td_estcpu);
745         thread_unlock(td);
746         thread_lock(child);
747         if ((child->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
748                 sched_load_rem();
749         thread_unlock(child);
750 }
751
752 void
753 sched_fork(struct thread *td, struct thread *childtd)
754 {
755         sched_fork_thread(td, childtd);
756 }
757
758 void
759 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *childtd)
760 {
761         struct td_sched *ts;
762
763         childtd->td_estcpu = td->td_estcpu;
764         childtd->td_lock = &sched_lock;
765         childtd->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
766         childtd->td_priority = childtd->td_base_pri;
767         ts = childtd->td_sched;
768         bzero(ts, sizeof(*ts));
769         ts->ts_flags |= (td->td_sched->ts_flags & TSF_AFFINITY);
770 }
771
772 void
773 sched_nice(struct proc *p, int nice)
774 {
775         struct thread *td;
776
777         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
778         p->p_nice = nice;
779         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
780                 thread_lock(td);
781                 resetpriority(td);
782                 resetpriority_thread(td);
783                 thread_unlock(td);
784         }
785 }
786
787 void
788 sched_class(struct thread *td, int class)
789 {
790         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
791         td->td_pri_class = class;
792 }
793
794 /*
795  * Adjust the priority of a thread.
796  */
797 static void
798 sched_priority(struct thread *td, u_char prio)
799 {
800
801
802         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "priority change",
803             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio, KTR_ATTR_LINKED,
804             sched_tdname(curthread));
805         if (td != curthread && prio > td->td_priority) {
806                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
807                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
808                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
809         }
810         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
811         if (td->td_priority == prio)
812                 return;
813         td->td_priority = prio;
814         if (TD_ON_RUNQ(td) && td->td_rqindex != (prio / RQ_PPQ)) {
815                 sched_rem(td);
816                 sched_add(td, SRQ_BORING);
817         }
818 }
819
820 /*
821  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
822  * priority.
823  */
824 void
825 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
826 {
827
828         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
829         sched_priority(td, prio);
830 }
831
832 /*
833  * Restore a thread's priority when priority propagation is
834  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
835  * needs to have to satisfy other possible priority lending
836  * requests.  If the thread's regulary priority is less
837  * important than prio the thread will keep a priority boost
838  * of prio.
839  */
840 void
841 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
842 {
843         u_char base_pri;
844
845         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
846             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
847                 base_pri = td->td_user_pri;
848         else
849                 base_pri = td->td_base_pri;
850         if (prio >= base_pri) {
851                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
852                 sched_prio(td, base_pri);
853         } else
854                 sched_lend_prio(td, prio);
855 }
856
857 void
858 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
859 {
860         u_char oldprio;
861
862         /* First, update the base priority. */
863         td->td_base_pri = prio;
864
865         /*
866          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't ever
867          * lower the priority.
868          */
869         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
870                 return;
871
872         /* Change the real priority. */
873         oldprio = td->td_priority;
874         sched_priority(td, prio);
875
876         /*
877          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
878          * its state.
879          */
880         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
881                 turnstile_adjust(td, oldprio);
882 }
883
884 void
885 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
886 {
887
888         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
889         td->td_base_user_pri = prio;
890         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
891                 return;
892         td->td_user_pri = prio;
893 }
894
895 void
896 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
897 {
898
899         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
900         td->td_lend_user_pri = prio;
901         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
902         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
903                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
904         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
905                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
906 }
907
908 void
909 sched_sleep(struct thread *td, int pri)
910 {
911
912         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
913         td->td_slptick = ticks;
914         td->td_sched->ts_slptime = 0;
915         if (pri != 0 && PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
916                 sched_prio(td, pri);
917         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || pri >= PSOCK)
918                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
919 }
920
921 void
922 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
923 {
924         struct mtx *tmtx;
925         struct td_sched *ts;
926         struct proc *p;
927
928         tmtx = NULL;
929         ts = td->td_sched;
930         p = td->td_proc;
931
932         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
933
934         /* 
935          * Switch to the sched lock to fix things up and pick
936          * a new thread.
937          * Block the td_lock in order to avoid breaking the critical path.
938          */
939         if (td->td_lock != &sched_lock) {
940                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
941                 tmtx = thread_lock_block(td);
942         }
943
944         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
945                 sched_load_rem();
946
947         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
948         if (!(flags & SW_PREEMPT))
949                 td->td_flags &= ~TDF_NEEDRESCHED;
950         td->td_owepreempt = 0;
951         td->td_oncpu = NOCPU;
952
953         /*
954          * At the last moment, if this thread is still marked RUNNING,
955          * then put it back on the run queue as it has not been suspended
956          * or stopped or any thing else similar.  We never put the idle
957          * threads on the run queue, however.
958          */
959         if (td->td_flags & TDF_IDLETD) {
960                 TD_SET_CAN_RUN(td);
961 #ifdef SMP
962                 idle_cpus_mask &= ~PCPU_GET(cpumask);
963 #endif
964         } else {
965                 if (TD_IS_RUNNING(td)) {
966                         /* Put us back on the run queue. */
967                         sched_add(td, (flags & SW_PREEMPT) ?
968                             SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
969                             SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING);
970                 }
971         }
972         if (newtd) {
973                 /*
974                  * The thread we are about to run needs to be counted
975                  * as if it had been added to the run queue and selected.
976                  * It came from:
977                  * * A preemption
978                  * * An upcall
979                  * * A followon
980                  */
981                 KASSERT((newtd->td_inhibitors == 0),
982                         ("trying to run inhibited thread"));
983                 newtd->td_flags |= TDF_DIDRUN;
984                 TD_SET_RUNNING(newtd);
985                 if ((newtd->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
986                         sched_load_add();
987         } else {
988                 newtd = choosethread();
989                 MPASS(newtd->td_lock == &sched_lock);
990         }
991
992         if (td != newtd) {
993 #ifdef  HWPMC_HOOKS
994                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
995                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
996 #endif
997                 /* I feel sleepy */
998                 lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object);
999 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1000                 /*
1001                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1002                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1003                  * function to call.
1004                  */
1005                 if (dtrace_vtime_active)
1006                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1007 #endif
1008
1009                 cpu_switch(td, newtd, tmtx != NULL ? tmtx : td->td_lock);
1010                 lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object,
1011                     0, 0, __FILE__, __LINE__);
1012                 /*
1013                  * Where am I?  What year is it?
1014                  * We are in the same thread that went to sleep above,
1015                  * but any amount of time may have passed. All our context
1016                  * will still be available as will local variables.
1017                  * PCPU values however may have changed as we may have
1018                  * changed CPU so don't trust cached values of them.
1019                  * New threads will go to fork_exit() instead of here
1020                  * so if you change things here you may need to change
1021                  * things there too.
1022                  *
1023                  * If the thread above was exiting it will never wake
1024                  * up again here, so either it has saved everything it
1025                  * needed to, or the thread_wait() or wait() will
1026                  * need to reap it.
1027                  */
1028 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1029                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1030                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1031 #endif
1032         }
1033
1034 #ifdef SMP
1035         if (td->td_flags & TDF_IDLETD)
1036                 idle_cpus_mask |= PCPU_GET(cpumask);
1037 #endif
1038         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1039         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1040         MPASS(td->td_lock == &sched_lock);
1041 }
1042
1043 void
1044 sched_wakeup(struct thread *td)
1045 {
1046         struct td_sched *ts;
1047
1048         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1049         ts = td->td_sched;
1050         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1051         if (ts->ts_slptime > 1) {
1052                 updatepri(td);
1053                 resetpriority(td);
1054         }
1055         td->td_slptick = 0;
1056         ts->ts_slptime = 0;
1057         sched_add(td, SRQ_BORING);
1058 }
1059
1060 #ifdef SMP
1061 static int
1062 forward_wakeup(int cpunum)
1063 {
1064         struct pcpu *pc;
1065         cpumask_t dontuse, id, map, map2, map3, me;
1066
1067         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1068
1069         CTR0(KTR_RUNQ, "forward_wakeup()");
1070
1071         if ((!forward_wakeup_enabled) ||
1072              (forward_wakeup_use_mask == 0 && forward_wakeup_use_loop == 0))
1073                 return (0);
1074         if (!smp_started || cold || panicstr)
1075                 return (0);
1076
1077         forward_wakeups_requested++;
1078
1079         /*
1080          * Check the idle mask we received against what we calculated
1081          * before in the old version.
1082          */
1083         me = PCPU_GET(cpumask);
1084
1085         /* Don't bother if we should be doing it ourself. */
1086         if ((me & idle_cpus_mask) && (cpunum == NOCPU || me == (1 << cpunum)))
1087                 return (0);
1088
1089         dontuse = me | stopped_cpus | hlt_cpus_mask;
1090         map3 = 0;
1091         if (forward_wakeup_use_loop) {
1092                 SLIST_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1093                         id = pc->pc_cpumask;
1094                         if ((id & dontuse) == 0 &&
1095                             pc->pc_curthread == pc->pc_idlethread) {
1096                                 map3 |= id;
1097                         }
1098                 }
1099         }
1100
1101         if (forward_wakeup_use_mask) {
1102                 map = 0;
1103                 map = idle_cpus_mask & ~dontuse;
1104
1105                 /* If they are both on, compare and use loop if different. */
1106                 if (forward_wakeup_use_loop) {
1107                         if (map != map3) {
1108                                 printf("map (%02X) != map3 (%02X)\n", map,
1109                                     map3);
1110                                 map = map3;
1111                         }
1112                 }
1113         } else {
1114                 map = map3;
1115         }
1116
1117         /* If we only allow a specific CPU, then mask off all the others. */
1118         if (cpunum != NOCPU) {
1119                 KASSERT((cpunum <= mp_maxcpus),("forward_wakeup: bad cpunum."));
1120                 map &= (1 << cpunum);
1121         } else {
1122                 /* Try choose an idle die. */
1123                 if (forward_wakeup_use_htt) {
1124                         map2 =  (map & (map >> 1)) & 0x5555;
1125                         if (map2) {
1126                                 map = map2;
1127                         }
1128                 }
1129
1130                 /* Set only one bit. */
1131                 if (forward_wakeup_use_single) {
1132                         map = map & ((~map) + 1);
1133                 }
1134         }
1135         if (map) {
1136                 forward_wakeups_delivered++;
1137                 SLIST_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1138                         id = pc->pc_cpumask;
1139                         if ((map & id) == 0)
1140                                 continue;
1141                         if (cpu_idle_wakeup(pc->pc_cpuid))
1142                                 map &= ~id;
1143                 }
1144                 if (map)
1145                         ipi_selected(map, IPI_AST);
1146                 return (1);
1147         }
1148         if (cpunum == NOCPU)
1149                 printf("forward_wakeup: Idle processor not found\n");
1150         return (0);
1151 }
1152
1153 static void
1154 kick_other_cpu(int pri, int cpuid)
1155 {
1156         struct pcpu *pcpu;
1157         int cpri;
1158
1159         pcpu = pcpu_find(cpuid);
1160         if (idle_cpus_mask & pcpu->pc_cpumask) {
1161                 forward_wakeups_delivered++;
1162                 if (!cpu_idle_wakeup(cpuid))
1163                         ipi_cpu(cpuid, IPI_AST);
1164                 return;
1165         }
1166
1167         cpri = pcpu->pc_curthread->td_priority;
1168         if (pri >= cpri)
1169                 return;
1170
1171 #if defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION)
1172 #if !defined(FULL_PREEMPTION)
1173         if (pri <= PRI_MAX_ITHD)
1174 #endif /* ! FULL_PREEMPTION */
1175         {
1176                 ipi_cpu(cpuid, IPI_PREEMPT);
1177                 return;
1178         }
1179 #endif /* defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION) */
1180
1181         pcpu->pc_curthread->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1182         ipi_cpu(cpuid, IPI_AST);
1183         return;
1184 }
1185 #endif /* SMP */
1186
1187 #ifdef SMP
1188 static int
1189 sched_pickcpu(struct thread *td)
1190 {
1191         int best, cpu;
1192
1193         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1194
1195         if (THREAD_CAN_SCHED(td, td->td_lastcpu))
1196                 best = td->td_lastcpu;
1197         else
1198                 best = NOCPU;
1199         CPU_FOREACH(cpu) {
1200                 if (!THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1201                         continue;
1202         
1203                 if (best == NOCPU)
1204                         best = cpu;
1205                 else if (runq_length[cpu] < runq_length[best])
1206                         best = cpu;
1207         }
1208         KASSERT(best != NOCPU, ("no valid CPUs"));
1209
1210         return (best);
1211 }
1212 #endif
1213
1214 void
1215 sched_add(struct thread *td, int flags)
1216 #ifdef SMP
1217 {
1218         struct td_sched *ts;
1219         int forwarded = 0;
1220         int cpu;
1221         int single_cpu = 0;
1222
1223         ts = td->td_sched;
1224         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1225         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1226             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1227         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1228             ("sched_add: bad thread state"));
1229         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1230             ("sched_add: thread swapped out"));
1231
1232         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
1233             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1234             sched_tdname(curthread));
1235         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
1236             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1237
1238
1239         /*
1240          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1241          * to the scheduler's lock.
1242          */
1243         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1244                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1245                 thread_lock_set(td, &sched_lock);
1246         }
1247         TD_SET_RUNQ(td);
1248
1249         /*
1250          * If SMP is started and the thread is pinned or otherwise limited to
1251          * a specific set of CPUs, queue the thread to a per-CPU run queue.
1252          * Otherwise, queue the thread to the global run queue.
1253          *
1254          * If SMP has not yet been started we must use the global run queue
1255          * as per-CPU state may not be initialized yet and we may crash if we
1256          * try to access the per-CPU run queues.
1257          */
1258         if (smp_started && (td->td_pinned != 0 || td->td_flags & TDF_BOUND ||
1259             ts->ts_flags & TSF_AFFINITY)) {
1260                 if (td->td_pinned != 0)
1261                         cpu = td->td_lastcpu;
1262                 else if (td->td_flags & TDF_BOUND) {
1263                         /* Find CPU from bound runq. */
1264                         KASSERT(SKE_RUNQ_PCPU(ts),
1265                             ("sched_add: bound td_sched not on cpu runq"));
1266                         cpu = ts->ts_runq - &runq_pcpu[0];
1267                 } else
1268                         /* Find a valid CPU for our cpuset */
1269                         cpu = sched_pickcpu(td);
1270                 ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1271                 single_cpu = 1;
1272                 CTR3(KTR_RUNQ,
1273                     "sched_add: Put td_sched:%p(td:%p) on cpu%d runq", ts, td,
1274                     cpu);
1275         } else {
1276                 CTR2(KTR_RUNQ,
1277                     "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to gbl runq", ts,
1278                     td);
1279                 cpu = NOCPU;
1280                 ts->ts_runq = &runq;
1281         }
1282
1283         if (single_cpu && (cpu != PCPU_GET(cpuid))) {
1284                 kick_other_cpu(td->td_priority, cpu);
1285         } else {
1286                 if (!single_cpu) {
1287                         cpumask_t me = PCPU_GET(cpumask);
1288                         cpumask_t idle = idle_cpus_mask & me;
1289
1290                         if (!idle && ((flags & SRQ_INTR) == 0) &&
1291                             (idle_cpus_mask & ~(hlt_cpus_mask | me)))
1292                                 forwarded = forward_wakeup(cpu);
1293                 }
1294
1295                 if (!forwarded) {
1296                         if ((flags & SRQ_YIELDING) == 0 && maybe_preempt(td))
1297                                 return;
1298                         else
1299                                 maybe_resched(td);
1300                 }
1301         }
1302
1303         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1304                 sched_load_add();
1305         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1306         if (cpu != NOCPU)
1307                 runq_length[cpu]++;
1308 }
1309 #else /* SMP */
1310 {
1311         struct td_sched *ts;
1312
1313         ts = td->td_sched;
1314         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1315         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1316             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1317         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1318             ("sched_add: bad thread state"));
1319         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1320             ("sched_add: thread swapped out"));
1321         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
1322             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1323             sched_tdname(curthread));
1324         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
1325             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1326
1327         /*
1328          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1329          * to the scheduler's lock.
1330          */
1331         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1332                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1333                 thread_lock_set(td, &sched_lock);
1334         }
1335         TD_SET_RUNQ(td);
1336         CTR2(KTR_RUNQ, "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to runq", ts, td);
1337         ts->ts_runq = &runq;
1338
1339         /*
1340          * If we are yielding (on the way out anyhow) or the thread
1341          * being saved is US, then don't try be smart about preemption
1342          * or kicking off another CPU as it won't help and may hinder.
1343          * In the YIEDLING case, we are about to run whoever is being
1344          * put in the queue anyhow, and in the OURSELF case, we are
1345          * puting ourself on the run queue which also only happens
1346          * when we are about to yield.
1347          */
1348         if ((flags & SRQ_YIELDING) == 0) {
1349                 if (maybe_preempt(td))
1350                         return;
1351         }
1352         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1353                 sched_load_add();
1354         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1355         maybe_resched(td);
1356 }
1357 #endif /* SMP */
1358
1359 void
1360 sched_rem(struct thread *td)
1361 {
1362         struct td_sched *ts;
1363
1364         ts = td->td_sched;
1365         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1366             ("sched_rem: thread swapped out"));
1367         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
1368             ("sched_rem: thread not on run queue"));
1369         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1370         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
1371             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1372             sched_tdname(curthread));
1373
1374         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1375                 sched_load_rem();
1376 #ifdef SMP
1377         if (ts->ts_runq != &runq)
1378                 runq_length[ts->ts_runq - runq_pcpu]--;
1379 #endif
1380         runq_remove(ts->ts_runq, td);
1381         TD_SET_CAN_RUN(td);
1382 }
1383
1384 /*
1385  * Select threads to run.  Note that running threads still consume a
1386  * slot.
1387  */
1388 struct thread *
1389 sched_choose(void)
1390 {
1391         struct thread *td;
1392         struct runq *rq;
1393
1394         mtx_assert(&sched_lock,  MA_OWNED);
1395 #ifdef SMP
1396         struct thread *tdcpu;
1397
1398         rq = &runq;
1399         td = runq_choose_fuzz(&runq, runq_fuzz);
1400         tdcpu = runq_choose(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
1401
1402         if (td == NULL ||
1403             (tdcpu != NULL &&
1404              tdcpu->td_priority < td->td_priority)) {
1405                 CTR2(KTR_RUNQ, "choosing td %p from pcpu runq %d", tdcpu,
1406                      PCPU_GET(cpuid));
1407                 td = tdcpu;
1408                 rq = &runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
1409         } else {
1410                 CTR1(KTR_RUNQ, "choosing td_sched %p from main runq", td);
1411         }
1412
1413 #else
1414         rq = &runq;
1415         td = runq_choose(&runq);
1416 #endif
1417
1418         if (td) {
1419 #ifdef SMP
1420                 if (td == tdcpu)
1421                         runq_length[PCPU_GET(cpuid)]--;
1422 #endif
1423                 runq_remove(rq, td);
1424                 td->td_flags |= TDF_DIDRUN;
1425
1426                 KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1427                     ("sched_choose: thread swapped out"));
1428                 return (td);
1429         }
1430         return (PCPU_GET(idlethread));
1431 }
1432
1433 void
1434 sched_preempt(struct thread *td)
1435 {
1436         thread_lock(td);
1437         if (td->td_critnest > 1)
1438                 td->td_owepreempt = 1;
1439         else
1440                 mi_switch(SW_INVOL | SW_PREEMPT | SWT_PREEMPT, NULL);
1441         thread_unlock(td);
1442 }
1443
1444 void
1445 sched_userret(struct thread *td)
1446 {
1447         /*
1448          * XXX we cheat slightly on the locking here to avoid locking in
1449          * the usual case.  Setting td_priority here is essentially an
1450          * incomplete workaround for not setting it properly elsewhere.
1451          * Now that some interrupt handlers are threads, not setting it
1452          * properly elsewhere can clobber it in the window between setting
1453          * it here and returning to user mode, so don't waste time setting
1454          * it perfectly here.
1455          */
1456         KASSERT((td->td_flags & TDF_BORROWING) == 0,
1457             ("thread with borrowed priority returning to userland"));
1458         if (td->td_priority != td->td_user_pri) {
1459                 thread_lock(td);
1460                 td->td_priority = td->td_user_pri;
1461                 td->td_base_pri = td->td_user_pri;
1462                 thread_unlock(td);
1463         }
1464 }
1465
1466 void
1467 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
1468 {
1469         struct td_sched *ts;
1470
1471         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1472         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
1473
1474         ts = td->td_sched;
1475
1476         td->td_flags |= TDF_BOUND;
1477 #ifdef SMP
1478         ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1479         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
1480                 return;
1481
1482         mi_switch(SW_VOL, NULL);
1483 #endif
1484 }
1485
1486 void
1487 sched_unbind(struct thread* td)
1488 {
1489         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1490         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
1491         td->td_flags &= ~TDF_BOUND;
1492 }
1493
1494 int
1495 sched_is_bound(struct thread *td)
1496 {
1497         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1498         return (td->td_flags & TDF_BOUND);
1499 }
1500
1501 void
1502 sched_relinquish(struct thread *td)
1503 {
1504         thread_lock(td);
1505         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
1506         thread_unlock(td);
1507 }
1508
1509 int
1510 sched_load(void)
1511 {
1512         return (sched_tdcnt);
1513 }
1514
1515 int
1516 sched_sizeof_proc(void)
1517 {
1518         return (sizeof(struct proc));
1519 }
1520
1521 int
1522 sched_sizeof_thread(void)
1523 {
1524         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
1525 }
1526
1527 fixpt_t
1528 sched_pctcpu(struct thread *td)
1529 {
1530         struct td_sched *ts;
1531
1532         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1533         ts = td->td_sched;
1534         return (ts->ts_pctcpu);
1535 }
1536
1537 void
1538 sched_tick(int cnt)
1539 {
1540 }
1541
1542 /*
1543  * The actual idle process.
1544  */
1545 void
1546 sched_idletd(void *dummy)
1547 {
1548         struct pcpuidlestat *stat;
1549
1550         stat = DPCPU_PTR(idlestat);
1551         for (;;) {
1552                 mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
1553
1554                 while (sched_runnable() == 0) {
1555                         cpu_idle(stat->idlecalls + stat->oldidlecalls > 64);
1556                         stat->idlecalls++;
1557                 }
1558
1559                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1560                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
1561                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
1562         }
1563 }
1564
1565 /*
1566  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
1567  */
1568 void
1569 sched_throw(struct thread *td)
1570 {
1571         /*
1572          * Correct spinlock nesting.  The idle thread context that we are
1573          * borrowing was created so that it would start out with a single
1574          * spin lock (sched_lock) held in fork_trampoline().  Since we've
1575          * explicitly acquired locks in this function, the nesting count
1576          * is now 2 rather than 1.  Since we are nested, calling
1577          * spinlock_exit() will simply adjust the counts without allowing
1578          * spin lock using code to interrupt us.
1579          */
1580         if (td == NULL) {
1581                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1582                 spinlock_exit();
1583         } else {
1584                 lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object);
1585                 MPASS(td->td_lock == &sched_lock);
1586         }
1587         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1588         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
1589         PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
1590         PCPU_SET(switchticks, ticks);
1591         cpu_throw(td, choosethread());  /* doesn't return */
1592 }
1593
1594 void
1595 sched_fork_exit(struct thread *td)
1596 {
1597
1598         /*
1599          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
1600          * non-nested critical section with sched_lock held but not recursed.
1601          */
1602         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1603         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1604         lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object,
1605             0, 0, __FILE__, __LINE__);
1606         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1607 }
1608
1609 char *
1610 sched_tdname(struct thread *td)
1611 {
1612 #ifdef KTR
1613         struct td_sched *ts;
1614
1615         ts = td->td_sched;
1616         if (ts->ts_name[0] == '\0')
1617                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
1618                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
1619         return (ts->ts_name);
1620 #else   
1621         return (td->td_name);
1622 #endif
1623 }
1624
1625 void
1626 sched_affinity(struct thread *td)
1627 {
1628 #ifdef SMP
1629         struct td_sched *ts;
1630         int cpu;
1631
1632         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);       
1633
1634         /*
1635          * Set the TSF_AFFINITY flag if there is at least one CPU this
1636          * thread can't run on.
1637          */
1638         ts = td->td_sched;
1639         ts->ts_flags &= ~TSF_AFFINITY;
1640         CPU_FOREACH(cpu) {
1641                 if (!THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)) {
1642                         ts->ts_flags |= TSF_AFFINITY;
1643                         break;
1644                 }
1645         }
1646
1647         /*
1648          * If this thread can run on all CPUs, nothing else to do.
1649          */
1650         if (!(ts->ts_flags & TSF_AFFINITY))
1651                 return;
1652
1653         /* Pinned threads and bound threads should be left alone. */
1654         if (td->td_pinned != 0 || td->td_flags & TDF_BOUND)
1655                 return;
1656
1657         switch (td->td_state) {
1658         case TDS_RUNQ:
1659                 /*
1660                  * If we are on a per-CPU runqueue that is in the set,
1661                  * then nothing needs to be done.
1662                  */
1663                 if (ts->ts_runq != &runq &&
1664                     THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_runq - runq_pcpu))
1665                         return;
1666
1667                 /* Put this thread on a valid per-CPU runqueue. */
1668                 sched_rem(td);
1669                 sched_add(td, SRQ_BORING);
1670                 break;
1671         case TDS_RUNNING:
1672                 /*
1673                  * See if our current CPU is in the set.  If not, force a
1674                  * context switch.
1675                  */
1676                 if (THREAD_CAN_SCHED(td, td->td_oncpu))
1677                         return;
1678
1679                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1680                 if (td != curthread)
1681                         ipi_cpu(cpu, IPI_AST);
1682                 break;
1683         default:
1684                 break;
1685         }
1686 #endif
1687 }