]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/sched_ule.c
MFC r368649 / 3fd989da by kib: amd64 pmap: fix PCID mode invalidations
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / sched_ule.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 2002-2007, Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
12  *    disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
27  */
28
29 /*
30  * This file implements the ULE scheduler.  ULE supports independent CPU
31  * run queues and fine grain locking.  It has superior interactive
32  * performance under load even on uni-processor systems.
33  *
34  * etymology:
35  *   ULE is the last three letters in schedule.  It owes its name to a
36  * generic user created for a scheduling system by Paul Mikesell at
37  * Isilon Systems and a general lack of creativity on the part of the author.
38  */
39
40 #include <sys/cdefs.h>
41 __FBSDID("$FreeBSD$");
42
43 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
44 #include "opt_sched.h"
45
46 #include <sys/param.h>
47 #include <sys/systm.h>
48 #include <sys/kdb.h>
49 #include <sys/kernel.h>
50 #include <sys/ktr.h>
51 #include <sys/limits.h>
52 #include <sys/lock.h>
53 #include <sys/mutex.h>
54 #include <sys/proc.h>
55 #include <sys/resource.h>
56 #include <sys/resourcevar.h>
57 #include <sys/sched.h>
58 #include <sys/sdt.h>
59 #include <sys/smp.h>
60 #include <sys/sx.h>
61 #include <sys/sysctl.h>
62 #include <sys/sysproto.h>
63 #include <sys/turnstile.h>
64 #include <sys/umtx.h>
65 #include <sys/vmmeter.h>
66 #include <sys/cpuset.h>
67 #include <sys/sbuf.h>
68
69 #ifdef HWPMC_HOOKS
70 #include <sys/pmckern.h>
71 #endif
72
73 #ifdef KDTRACE_HOOKS
74 #include <sys/dtrace_bsd.h>
75 int __read_mostly               dtrace_vtime_active;
76 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
77 #endif
78
79 #include <machine/cpu.h>
80 #include <machine/smp.h>
81
82 #define KTR_ULE 0
83
84 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
85 #define TDQ_NAME_LEN    (sizeof("sched lock ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)))
86 #define TDQ_LOADNAME_LEN        (sizeof("CPU ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)) - 1 + sizeof(" load"))
87
88 /*
89  * Thread scheduler specific section.  All fields are protected
90  * by the thread lock.
91  */
92 struct td_sched {       
93         struct runq     *ts_runq;       /* Run-queue we're queued on. */
94         short           ts_flags;       /* TSF_* flags. */
95         int             ts_cpu;         /* CPU that we have affinity for. */
96         int             ts_rltick;      /* Real last tick, for affinity. */
97         int             ts_slice;       /* Ticks of slice remaining. */
98         u_int           ts_slptime;     /* Number of ticks we vol. slept */
99         u_int           ts_runtime;     /* Number of ticks we were running */
100         int             ts_ltick;       /* Last tick that we were running on */
101         int             ts_ftick;       /* First tick that we were running on */
102         int             ts_ticks;       /* Tick count */
103 #ifdef KTR
104         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
105 #endif
106 };
107 /* flags kept in ts_flags */
108 #define TSF_BOUND       0x0001          /* Thread can not migrate. */
109 #define TSF_XFERABLE    0x0002          /* Thread was added as transferable. */
110
111 #define THREAD_CAN_MIGRATE(td)  ((td)->td_pinned == 0)
112 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
113     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
114
115 _Static_assert(sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched) <=
116     sizeof(struct thread0_storage),
117     "increase struct thread0_storage.t0st_sched size");
118
119 /*
120  * Priority ranges used for interactive and non-interactive timeshare
121  * threads.  The timeshare priorities are split up into four ranges.
122  * The first range handles interactive threads.  The last three ranges
123  * (NHALF, x, and NHALF) handle non-interactive threads with the outer
124  * ranges supporting nice values.
125  */
126 #define PRI_TIMESHARE_RANGE     (PRI_MAX_TIMESHARE - PRI_MIN_TIMESHARE + 1)
127 #define PRI_INTERACT_RANGE      ((PRI_TIMESHARE_RANGE - SCHED_PRI_NRESV) / 2)
128 #define PRI_BATCH_RANGE         (PRI_TIMESHARE_RANGE - PRI_INTERACT_RANGE)
129
130 #define PRI_MIN_INTERACT        PRI_MIN_TIMESHARE
131 #define PRI_MAX_INTERACT        (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE - 1)
132 #define PRI_MIN_BATCH           (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE)
133 #define PRI_MAX_BATCH           PRI_MAX_TIMESHARE
134
135 /*
136  * Cpu percentage computation macros and defines.
137  *
138  * SCHED_TICK_SECS:     Number of seconds to average the cpu usage across.
139  * SCHED_TICK_TARG:     Number of hz ticks to average the cpu usage across.
140  * SCHED_TICK_MAX:      Maximum number of ticks before scaling back.
141  * SCHED_TICK_SHIFT:    Shift factor to avoid rounding away results.
142  * SCHED_TICK_HZ:       Compute the number of hz ticks for a given ticks count.
143  * SCHED_TICK_TOTAL:    Gives the amount of time we've been recording ticks.
144  */
145 #define SCHED_TICK_SECS         10
146 #define SCHED_TICK_TARG         (hz * SCHED_TICK_SECS)
147 #define SCHED_TICK_MAX          (SCHED_TICK_TARG + hz)
148 #define SCHED_TICK_SHIFT        10
149 #define SCHED_TICK_HZ(ts)       ((ts)->ts_ticks >> SCHED_TICK_SHIFT)
150 #define SCHED_TICK_TOTAL(ts)    (max((ts)->ts_ltick - (ts)->ts_ftick, hz))
151
152 /*
153  * These macros determine priorities for non-interactive threads.  They are
154  * assigned a priority based on their recent cpu utilization as expressed
155  * by the ratio of ticks to the tick total.  NHALF priorities at the start
156  * and end of the MIN to MAX timeshare range are only reachable with negative
157  * or positive nice respectively.
158  *
159  * PRI_RANGE:   Priority range for utilization dependent priorities.
160  * PRI_NRESV:   Number of nice values.
161  * PRI_TICKS:   Compute a priority in PRI_RANGE from the ticks count and total.
162  * PRI_NICE:    Determines the part of the priority inherited from nice.
163  */
164 #define SCHED_PRI_NRESV         (PRIO_MAX - PRIO_MIN)
165 #define SCHED_PRI_NHALF         (SCHED_PRI_NRESV / 2)
166 #define SCHED_PRI_MIN           (PRI_MIN_BATCH + SCHED_PRI_NHALF)
167 #define SCHED_PRI_MAX           (PRI_MAX_BATCH - SCHED_PRI_NHALF)
168 #define SCHED_PRI_RANGE         (SCHED_PRI_MAX - SCHED_PRI_MIN + 1)
169 #define SCHED_PRI_TICKS(ts)                                             \
170     (SCHED_TICK_HZ((ts)) /                                              \
171     (roundup(SCHED_TICK_TOTAL((ts)), SCHED_PRI_RANGE) / SCHED_PRI_RANGE))
172 #define SCHED_PRI_NICE(nice)    (nice)
173
174 /*
175  * These determine the interactivity of a process.  Interactivity differs from
176  * cpu utilization in that it expresses the voluntary time slept vs time ran
177  * while cpu utilization includes all time not running.  This more accurately
178  * models the intent of the thread.
179  *
180  * SLP_RUN_MAX: Maximum amount of sleep time + run time we'll accumulate
181  *              before throttling back.
182  * SLP_RUN_FORK:        Maximum slp+run time to inherit at fork time.
183  * INTERACT_MAX:        Maximum interactivity value.  Smaller is better.
184  * INTERACT_THRESH:     Threshold for placement on the current runq.
185  */
186 #define SCHED_SLP_RUN_MAX       ((hz * 5) << SCHED_TICK_SHIFT)
187 #define SCHED_SLP_RUN_FORK      ((hz / 2) << SCHED_TICK_SHIFT)
188 #define SCHED_INTERACT_MAX      (100)
189 #define SCHED_INTERACT_HALF     (SCHED_INTERACT_MAX / 2)
190 #define SCHED_INTERACT_THRESH   (30)
191
192 /*
193  * These parameters determine the slice behavior for batch work.
194  */
195 #define SCHED_SLICE_DEFAULT_DIVISOR     10      /* ~94 ms, 12 stathz ticks. */
196 #define SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR         6       /* DEFAULT/MIN = ~16 ms. */
197
198 /* Flags kept in td_flags. */
199 #define TDF_SLICEEND    TDF_SCHED2      /* Thread time slice is over. */
200
201 /*
202  * tickincr:            Converts a stathz tick into a hz domain scaled by
203  *                      the shift factor.  Without the shift the error rate
204  *                      due to rounding would be unacceptably high.
205  * realstathz:          stathz is sometimes 0 and run off of hz.
206  * sched_slice:         Runtime of each thread before rescheduling.
207  * preempt_thresh:      Priority threshold for preemption and remote IPIs.
208  */
209 static int __read_mostly sched_interact = SCHED_INTERACT_THRESH;
210 static int __read_mostly tickincr = 8 << SCHED_TICK_SHIFT;
211 static int __read_mostly realstathz = 127;      /* reset during boot. */
212 static int __read_mostly sched_slice = 10;      /* reset during boot. */
213 static int __read_mostly sched_slice_min = 1;   /* reset during boot. */
214 #ifdef PREEMPTION
215 #ifdef FULL_PREEMPTION
216 static int __read_mostly preempt_thresh = PRI_MAX_IDLE;
217 #else
218 static int __read_mostly preempt_thresh = PRI_MIN_KERN;
219 #endif
220 #else 
221 static int __read_mostly preempt_thresh = 0;
222 #endif
223 static int __read_mostly static_boost = PRI_MIN_BATCH;
224 static int __read_mostly sched_idlespins = 10000;
225 static int __read_mostly sched_idlespinthresh = -1;
226
227 /*
228  * tdq - per processor runqs and statistics.  All fields are protected by the
229  * tdq_lock.  The load and lowpri may be accessed without to avoid excess
230  * locking in sched_pickcpu();
231  */
232 struct tdq {
233         /* 
234          * Ordered to improve efficiency of cpu_search() and switch().
235          * tdq_lock is padded to avoid false sharing with tdq_load and
236          * tdq_cpu_idle.
237          */
238         struct mtx_padalign tdq_lock;           /* run queue lock. */
239         struct cpu_group *tdq_cg;               /* Pointer to cpu topology. */
240         volatile int    tdq_load;               /* Aggregate load. */
241         volatile int    tdq_cpu_idle;           /* cpu_idle() is active. */
242         int             tdq_sysload;            /* For loadavg, !ITHD load. */
243         volatile int    tdq_transferable;       /* Transferable thread count. */
244         volatile short  tdq_switchcnt;          /* Switches this tick. */
245         volatile short  tdq_oldswitchcnt;       /* Switches last tick. */
246         u_char          tdq_lowpri;             /* Lowest priority thread. */
247         u_char          tdq_ipipending;         /* IPI pending. */
248         u_char          tdq_idx;                /* Current insert index. */
249         u_char          tdq_ridx;               /* Current removal index. */
250         int             tdq_id;                 /* cpuid. */
251         struct runq     tdq_realtime;           /* real-time run queue. */
252         struct runq     tdq_timeshare;          /* timeshare run queue. */
253         struct runq     tdq_idle;               /* Queue of IDLE threads. */
254         char            tdq_name[TDQ_NAME_LEN];
255 #ifdef KTR
256         char            tdq_loadname[TDQ_LOADNAME_LEN];
257 #endif
258 } __aligned(64);
259
260 /* Idle thread states and config. */
261 #define TDQ_RUNNING     1
262 #define TDQ_IDLE        2
263
264 #ifdef SMP
265 struct cpu_group __read_mostly *cpu_top;                /* CPU topology */
266
267 #define SCHED_AFFINITY_DEFAULT  (max(1, hz / 1000))
268 #define SCHED_AFFINITY(ts, t)   ((ts)->ts_rltick > ticks - ((t) * affinity))
269
270 /*
271  * Run-time tunables.
272  */
273 static int rebalance = 1;
274 static int balance_interval = 128;      /* Default set in sched_initticks(). */
275 static int __read_mostly affinity;
276 static int __read_mostly steal_idle = 1;
277 static int __read_mostly steal_thresh = 2;
278 static int __read_mostly always_steal = 0;
279 static int __read_mostly trysteal_limit = 2;
280
281 /*
282  * One thread queue per processor.
283  */
284 static struct tdq __read_mostly *balance_tdq;
285 static int balance_ticks;
286 DPCPU_DEFINE_STATIC(struct tdq, tdq);
287 DPCPU_DEFINE_STATIC(uint32_t, randomval);
288
289 #define TDQ_SELF()      (DPCPU_PTR(tdq))
290 #define TDQ_CPU(x)      (DPCPU_ID_PTR((x), tdq))
291 #define TDQ_ID(x)       ((x)->tdq_id)
292 #else   /* !SMP */
293 static struct tdq       tdq_cpu;
294
295 #define TDQ_ID(x)       (0)
296 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu)
297 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu)
298 #endif
299
300 #define TDQ_LOCK_ASSERT(t, type)        mtx_assert(TDQ_LOCKPTR((t)), (type))
301 #define TDQ_LOCK(t)             mtx_lock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
302 #define TDQ_LOCK_FLAGS(t, f)    mtx_lock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
303 #define TDQ_UNLOCK(t)           mtx_unlock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
304 #define TDQ_LOCKPTR(t)          ((struct mtx *)(&(t)->tdq_lock))
305
306 static void sched_priority(struct thread *);
307 static void sched_thread_priority(struct thread *, u_char);
308 static int sched_interact_score(struct thread *);
309 static void sched_interact_update(struct thread *);
310 static void sched_interact_fork(struct thread *);
311 static void sched_pctcpu_update(struct td_sched *, int);
312
313 /* Operations on per processor queues */
314 static struct thread *tdq_choose(struct tdq *);
315 static void tdq_setup(struct tdq *, int i);
316 static void tdq_load_add(struct tdq *, struct thread *);
317 static void tdq_load_rem(struct tdq *, struct thread *);
318 static __inline void tdq_runq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
319 static __inline void tdq_runq_rem(struct tdq *, struct thread *);
320 static inline int sched_shouldpreempt(int, int, int);
321 void tdq_print(int cpu);
322 static void runq_print(struct runq *rq);
323 static void tdq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
324 #ifdef SMP
325 static struct thread *tdq_move(struct tdq *, struct tdq *);
326 static int tdq_idled(struct tdq *);
327 static void tdq_notify(struct tdq *, struct thread *);
328 static struct thread *tdq_steal(struct tdq *, int);
329 static struct thread *runq_steal(struct runq *, int);
330 static int sched_pickcpu(struct thread *, int);
331 static void sched_balance(void);
332 static int sched_balance_pair(struct tdq *, struct tdq *);
333 static inline struct tdq *sched_setcpu(struct thread *, int, int);
334 static inline void thread_unblock_switch(struct thread *, struct mtx *);
335 static struct mtx *sched_switch_migrate(struct tdq *, struct thread *, int);
336 static int sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
337 static int sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, 
338     struct cpu_group *cg, int indent);
339 #endif
340
341 static void sched_setup(void *dummy);
342 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
343
344 static void sched_initticks(void *dummy);
345 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
346     NULL);
347
348 SDT_PROVIDER_DEFINE(sched);
349
350 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , change__pri, "struct thread *", 
351     "struct proc *", "uint8_t");
352 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , dequeue, "struct thread *", 
353     "struct proc *", "void *");
354 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , enqueue, "struct thread *", 
355     "struct proc *", "void *", "int");
356 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , lend__pri, "struct thread *", 
357     "struct proc *", "uint8_t", "struct thread *");
358 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , load__change, "int", "int");
359 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , off__cpu, "struct thread *", 
360     "struct proc *");
361 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , on__cpu);
362 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , remain__cpu);
363 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , surrender, "struct thread *", 
364     "struct proc *");
365
366 /*
367  * Print the threads waiting on a run-queue.
368  */
369 static void
370 runq_print(struct runq *rq)
371 {
372         struct rqhead *rqh;
373         struct thread *td;
374         int pri;
375         int j;
376         int i;
377
378         for (i = 0; i < RQB_LEN; i++) {
379                 printf("\t\trunq bits %d 0x%zx\n",
380                     i, rq->rq_status.rqb_bits[i]);
381                 for (j = 0; j < RQB_BPW; j++)
382                         if (rq->rq_status.rqb_bits[i] & (1ul << j)) {
383                                 pri = j + (i << RQB_L2BPW);
384                                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
385                                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
386                                         printf("\t\t\ttd %p(%s) priority %d rqindex %d pri %d\n",
387                                             td, td->td_name, td->td_priority,
388                                             td->td_rqindex, pri);
389                                 }
390                         }
391         }
392 }
393
394 /*
395  * Print the status of a per-cpu thread queue.  Should be a ddb show cmd.
396  */
397 void
398 tdq_print(int cpu)
399 {
400         struct tdq *tdq;
401
402         tdq = TDQ_CPU(cpu);
403
404         printf("tdq %d:\n", TDQ_ID(tdq));
405         printf("\tlock            %p\n", TDQ_LOCKPTR(tdq));
406         printf("\tLock name:      %s\n", tdq->tdq_name);
407         printf("\tload:           %d\n", tdq->tdq_load);
408         printf("\tswitch cnt:     %d\n", tdq->tdq_switchcnt);
409         printf("\told switch cnt: %d\n", tdq->tdq_oldswitchcnt);
410         printf("\ttimeshare idx:  %d\n", tdq->tdq_idx);
411         printf("\ttimeshare ridx: %d\n", tdq->tdq_ridx);
412         printf("\tload transferable: %d\n", tdq->tdq_transferable);
413         printf("\tlowest priority:   %d\n", tdq->tdq_lowpri);
414         printf("\trealtime runq:\n");
415         runq_print(&tdq->tdq_realtime);
416         printf("\ttimeshare runq:\n");
417         runq_print(&tdq->tdq_timeshare);
418         printf("\tidle runq:\n");
419         runq_print(&tdq->tdq_idle);
420 }
421
422 static inline int
423 sched_shouldpreempt(int pri, int cpri, int remote)
424 {
425         /*
426          * If the new priority is not better than the current priority there is
427          * nothing to do.
428          */
429         if (pri >= cpri)
430                 return (0);
431         /*
432          * Always preempt idle.
433          */
434         if (cpri >= PRI_MIN_IDLE)
435                 return (1);
436         /*
437          * If preemption is disabled don't preempt others.
438          */
439         if (preempt_thresh == 0)
440                 return (0);
441         /*
442          * Preempt if we exceed the threshold.
443          */
444         if (pri <= preempt_thresh)
445                 return (1);
446         /*
447          * If we're interactive or better and there is non-interactive
448          * or worse running preempt only remote processors.
449          */
450         if (remote && pri <= PRI_MAX_INTERACT && cpri > PRI_MAX_INTERACT)
451                 return (1);
452         return (0);
453 }
454
455 /*
456  * Add a thread to the actual run-queue.  Keeps transferable counts up to
457  * date with what is actually on the run-queue.  Selects the correct
458  * queue position for timeshare threads.
459  */
460 static __inline void
461 tdq_runq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
462 {
463         struct td_sched *ts;
464         u_char pri;
465
466         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
467         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
468
469         pri = td->td_priority;
470         ts = td_get_sched(td);
471         TD_SET_RUNQ(td);
472         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
473                 tdq->tdq_transferable++;
474                 ts->ts_flags |= TSF_XFERABLE;
475         }
476         if (pri < PRI_MIN_BATCH) {
477                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_realtime;
478         } else if (pri <= PRI_MAX_BATCH) {
479                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_timeshare;
480                 KASSERT(pri <= PRI_MAX_BATCH && pri >= PRI_MIN_BATCH,
481                         ("Invalid priority %d on timeshare runq", pri));
482                 /*
483                  * This queue contains only priorities between MIN and MAX
484                  * realtime.  Use the whole queue to represent these values.
485                  */
486                 if ((flags & (SRQ_BORROWING|SRQ_PREEMPTED)) == 0) {
487                         pri = RQ_NQS * (pri - PRI_MIN_BATCH) / PRI_BATCH_RANGE;
488                         pri = (pri + tdq->tdq_idx) % RQ_NQS;
489                         /*
490                          * This effectively shortens the queue by one so we
491                          * can have a one slot difference between idx and
492                          * ridx while we wait for threads to drain.
493                          */
494                         if (tdq->tdq_ridx != tdq->tdq_idx &&
495                             pri == tdq->tdq_ridx)
496                                 pri = (unsigned char)(pri - 1) % RQ_NQS;
497                 } else
498                         pri = tdq->tdq_ridx;
499                 runq_add_pri(ts->ts_runq, td, pri, flags);
500                 return;
501         } else
502                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_idle;
503         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
504 }
505
506 /* 
507  * Remove a thread from a run-queue.  This typically happens when a thread
508  * is selected to run.  Running threads are not on the queue and the
509  * transferable count does not reflect them.
510  */
511 static __inline void
512 tdq_runq_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
513 {
514         struct td_sched *ts;
515
516         ts = td_get_sched(td);
517         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
518         KASSERT(ts->ts_runq != NULL,
519             ("tdq_runq_remove: thread %p null ts_runq", td));
520         if (ts->ts_flags & TSF_XFERABLE) {
521                 tdq->tdq_transferable--;
522                 ts->ts_flags &= ~TSF_XFERABLE;
523         }
524         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
525                 if (tdq->tdq_idx != tdq->tdq_ridx)
526                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, &tdq->tdq_ridx);
527                 else
528                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, NULL);
529         } else
530                 runq_remove(ts->ts_runq, td);
531 }
532
533 /*
534  * Load is maintained for all threads RUNNING and ON_RUNQ.  Add the load
535  * for this thread to the referenced thread queue.
536  */
537 static void
538 tdq_load_add(struct tdq *tdq, struct thread *td)
539 {
540
541         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
542         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
543
544         tdq->tdq_load++;
545         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
546                 tdq->tdq_sysload++;
547         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
548         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, (int)TDQ_ID(tdq), tdq->tdq_load);
549 }
550
551 /*
552  * Remove the load from a thread that is transitioning to a sleep state or
553  * exiting.
554  */
555 static void
556 tdq_load_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
557 {
558
559         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
560         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
561         KASSERT(tdq->tdq_load != 0,
562             ("tdq_load_rem: Removing with 0 load on queue %d", TDQ_ID(tdq)));
563
564         tdq->tdq_load--;
565         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
566                 tdq->tdq_sysload--;
567         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
568         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, (int)TDQ_ID(tdq), tdq->tdq_load);
569 }
570
571 /*
572  * Bound timeshare latency by decreasing slice size as load increases.  We
573  * consider the maximum latency as the sum of the threads waiting to run
574  * aside from curthread and target no more than sched_slice latency but
575  * no less than sched_slice_min runtime.
576  */
577 static inline int
578 tdq_slice(struct tdq *tdq)
579 {
580         int load;
581
582         /*
583          * It is safe to use sys_load here because this is called from
584          * contexts where timeshare threads are running and so there
585          * cannot be higher priority load in the system.
586          */
587         load = tdq->tdq_sysload - 1;
588         if (load >= SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR)
589                 return (sched_slice_min);
590         if (load <= 1)
591                 return (sched_slice);
592         return (sched_slice / load);
593 }
594
595 /*
596  * Set lowpri to its exact value by searching the run-queue and
597  * evaluating curthread.  curthread may be passed as an optimization.
598  */
599 static void
600 tdq_setlowpri(struct tdq *tdq, struct thread *ctd)
601 {
602         struct thread *td;
603
604         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
605         if (ctd == NULL)
606                 ctd = pcpu_find(TDQ_ID(tdq))->pc_curthread;
607         td = tdq_choose(tdq);
608         if (td == NULL || td->td_priority > ctd->td_priority)
609                 tdq->tdq_lowpri = ctd->td_priority;
610         else
611                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
612 }
613
614 #ifdef SMP
615 /*
616  * We need some randomness. Implement a classic Linear Congruential
617  * Generator X_{n+1}=(aX_n+c) mod m. These values are optimized for
618  * m = 2^32, a = 69069 and c = 5. We only return the upper 16 bits
619  * of the random state (in the low bits of our answer) to keep
620  * the maximum randomness.
621  */
622 static uint32_t
623 sched_random(void)
624 {
625         uint32_t *rndptr;
626
627         rndptr = DPCPU_PTR(randomval);
628         *rndptr = *rndptr * 69069 + 5;
629
630         return (*rndptr >> 16);
631 }
632
633 struct cpu_search {
634         cpuset_t cs_mask;
635         u_int   cs_prefer;
636         int     cs_pri;         /* Min priority for low. */
637         int     cs_limit;       /* Max load for low, min load for high. */
638         int     cs_cpu;
639         int     cs_load;
640 };
641
642 #define CPU_SEARCH_LOWEST       0x1
643 #define CPU_SEARCH_HIGHEST      0x2
644 #define CPU_SEARCH_BOTH         (CPU_SEARCH_LOWEST|CPU_SEARCH_HIGHEST)
645
646 static __always_inline int cpu_search(const struct cpu_group *cg,
647     struct cpu_search *low, struct cpu_search *high, const int match);
648 int __noinline cpu_search_lowest(const struct cpu_group *cg,
649     struct cpu_search *low);
650 int __noinline cpu_search_highest(const struct cpu_group *cg,
651     struct cpu_search *high);
652 int __noinline cpu_search_both(const struct cpu_group *cg,
653     struct cpu_search *low, struct cpu_search *high);
654
655 /*
656  * Search the tree of cpu_groups for the lowest or highest loaded cpu
657  * according to the match argument.  This routine actually compares the
658  * load on all paths through the tree and finds the least loaded cpu on
659  * the least loaded path, which may differ from the least loaded cpu in
660  * the system.  This balances work among caches and buses.
661  *
662  * This inline is instantiated in three forms below using constants for the
663  * match argument.  It is reduced to the minimum set for each case.  It is
664  * also recursive to the depth of the tree.
665  */
666 static __always_inline int
667 cpu_search(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
668     struct cpu_search *high, const int match)
669 {
670         struct cpu_search lgroup;
671         struct cpu_search hgroup;
672         cpuset_t cpumask;
673         struct cpu_group *child;
674         struct tdq *tdq;
675         int cpu, i, hload, lload, load, total, rnd;
676
677         total = 0;
678         cpumask = cg->cg_mask;
679         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
680                 lload = INT_MAX;
681                 lgroup = *low;
682         }
683         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) {
684                 hload = INT_MIN;
685                 hgroup = *high;
686         }
687
688         /* Iterate through the child CPU groups and then remaining CPUs. */
689         for (i = cg->cg_children, cpu = mp_maxid; ; ) {
690                 if (i == 0) {
691 #ifdef HAVE_INLINE_FFSL
692                         cpu = CPU_FFS(&cpumask) - 1;
693 #else
694                         while (cpu >= 0 && !CPU_ISSET(cpu, &cpumask))
695                                 cpu--;
696 #endif
697                         if (cpu < 0)
698                                 break;
699                         child = NULL;
700                 } else
701                         child = &cg->cg_child[i - 1];
702
703                 if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
704                         lgroup.cs_cpu = -1;
705                 if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
706                         hgroup.cs_cpu = -1;
707                 if (child) {                    /* Handle child CPU group. */
708                         CPU_NAND(&cpumask, &child->cg_mask);
709                         switch (match) {
710                         case CPU_SEARCH_LOWEST:
711                                 load = cpu_search_lowest(child, &lgroup);
712                                 break;
713                         case CPU_SEARCH_HIGHEST:
714                                 load = cpu_search_highest(child, &hgroup);
715                                 break;
716                         case CPU_SEARCH_BOTH:
717                                 load = cpu_search_both(child, &lgroup, &hgroup);
718                                 break;
719                         }
720                 } else {                        /* Handle child CPU. */
721                         CPU_CLR(cpu, &cpumask);
722                         tdq = TDQ_CPU(cpu);
723                         load = tdq->tdq_load * 256;
724                         rnd = sched_random() % 32;
725                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
726                                 if (cpu == low->cs_prefer)
727                                         load -= 64;
728                                 /* If that CPU is allowed and get data. */
729                                 if (tdq->tdq_lowpri > lgroup.cs_pri &&
730                                     tdq->tdq_load <= lgroup.cs_limit &&
731                                     CPU_ISSET(cpu, &lgroup.cs_mask)) {
732                                         lgroup.cs_cpu = cpu;
733                                         lgroup.cs_load = load - rnd;
734                                 }
735                         }
736                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
737                                 if (tdq->tdq_load >= hgroup.cs_limit &&
738                                     tdq->tdq_transferable &&
739                                     CPU_ISSET(cpu, &hgroup.cs_mask)) {
740                                         hgroup.cs_cpu = cpu;
741                                         hgroup.cs_load = load - rnd;
742                                 }
743                 }
744                 total += load;
745
746                 /* We have info about child item. Compare it. */
747                 if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
748                         if (lgroup.cs_cpu >= 0 &&
749                             (load < lload ||
750                              (load == lload && lgroup.cs_load < low->cs_load))) {
751                                 lload = load;
752                                 low->cs_cpu = lgroup.cs_cpu;
753                                 low->cs_load = lgroup.cs_load;
754                         }
755                 }
756                 if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
757                         if (hgroup.cs_cpu >= 0 &&
758                             (load > hload ||
759                              (load == hload && hgroup.cs_load > high->cs_load))) {
760                                 hload = load;
761                                 high->cs_cpu = hgroup.cs_cpu;
762                                 high->cs_load = hgroup.cs_load;
763                         }
764                 if (child) {
765                         i--;
766                         if (i == 0 && CPU_EMPTY(&cpumask))
767                                 break;
768                 }
769 #ifndef HAVE_INLINE_FFSL
770                 else
771                         cpu--;
772 #endif
773         }
774         return (total);
775 }
776
777 /*
778  * cpu_search instantiations must pass constants to maintain the inline
779  * optimization.
780  */
781 int
782 cpu_search_lowest(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low)
783 {
784         return cpu_search(cg, low, NULL, CPU_SEARCH_LOWEST);
785 }
786
787 int
788 cpu_search_highest(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high)
789 {
790         return cpu_search(cg, NULL, high, CPU_SEARCH_HIGHEST);
791 }
792
793 int
794 cpu_search_both(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
795     struct cpu_search *high)
796 {
797         return cpu_search(cg, low, high, CPU_SEARCH_BOTH);
798 }
799
800 /*
801  * Find the cpu with the least load via the least loaded path that has a
802  * lowpri greater than pri  pri.  A pri of -1 indicates any priority is
803  * acceptable.
804  */
805 static inline int
806 sched_lowest(const struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int pri, int maxload,
807     int prefer)
808 {
809         struct cpu_search low;
810
811         low.cs_cpu = -1;
812         low.cs_prefer = prefer;
813         low.cs_mask = mask;
814         low.cs_pri = pri;
815         low.cs_limit = maxload;
816         cpu_search_lowest(cg, &low);
817         return low.cs_cpu;
818 }
819
820 /*
821  * Find the cpu with the highest load via the highest loaded path.
822  */
823 static inline int
824 sched_highest(const struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int minload)
825 {
826         struct cpu_search high;
827
828         high.cs_cpu = -1;
829         high.cs_mask = mask;
830         high.cs_limit = minload;
831         cpu_search_highest(cg, &high);
832         return high.cs_cpu;
833 }
834
835 static void
836 sched_balance_group(struct cpu_group *cg)
837 {
838         struct tdq *tdq;
839         cpuset_t hmask, lmask;
840         int high, low, anylow;
841
842         CPU_FILL(&hmask);
843         for (;;) {
844                 high = sched_highest(cg, hmask, 2);
845                 /* Stop if there is no more CPU with transferrable threads. */
846                 if (high == -1)
847                         break;
848                 CPU_CLR(high, &hmask);
849                 CPU_COPY(&hmask, &lmask);
850                 /* Stop if there is no more CPU left for low. */
851                 if (CPU_EMPTY(&lmask))
852                         break;
853                 anylow = 1;
854                 tdq = TDQ_CPU(high);
855 nextlow:
856                 low = sched_lowest(cg, lmask, -1, tdq->tdq_load - 1, high);
857                 /* Stop if we looked well and found no less loaded CPU. */
858                 if (anylow && low == -1)
859                         break;
860                 /* Go to next high if we found no less loaded CPU. */
861                 if (low == -1)
862                         continue;
863                 /* Transfer thread from high to low. */
864                 if (sched_balance_pair(tdq, TDQ_CPU(low))) {
865                         /* CPU that got thread can no longer be a donor. */
866                         CPU_CLR(low, &hmask);
867                 } else {
868                         /*
869                          * If failed, then there is no threads on high
870                          * that can run on this low. Drop low from low
871                          * mask and look for different one.
872                          */
873                         CPU_CLR(low, &lmask);
874                         anylow = 0;
875                         goto nextlow;
876                 }
877         }
878 }
879
880 static void
881 sched_balance(void)
882 {
883         struct tdq *tdq;
884
885         balance_ticks = max(balance_interval / 2, 1) +
886             (sched_random() % balance_interval);
887         tdq = TDQ_SELF();
888         TDQ_UNLOCK(tdq);
889         sched_balance_group(cpu_top);
890         TDQ_LOCK(tdq);
891 }
892
893 /*
894  * Lock two thread queues using their address to maintain lock order.
895  */
896 static void
897 tdq_lock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
898 {
899         if (one < two) {
900                 TDQ_LOCK(one);
901                 TDQ_LOCK_FLAGS(two, MTX_DUPOK);
902         } else {
903                 TDQ_LOCK(two);
904                 TDQ_LOCK_FLAGS(one, MTX_DUPOK);
905         }
906 }
907
908 /*
909  * Unlock two thread queues.  Order is not important here.
910  */
911 static void
912 tdq_unlock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
913 {
914         TDQ_UNLOCK(one);
915         TDQ_UNLOCK(two);
916 }
917
918 /*
919  * Transfer load between two imbalanced thread queues.
920  */
921 static int
922 sched_balance_pair(struct tdq *high, struct tdq *low)
923 {
924         struct thread *td;
925         int cpu;
926
927         tdq_lock_pair(high, low);
928         td = NULL;
929         /*
930          * Transfer a thread from high to low.
931          */
932         if (high->tdq_transferable != 0 && high->tdq_load > low->tdq_load &&
933             (td = tdq_move(high, low)) != NULL) {
934                 /*
935                  * In case the target isn't the current cpu notify it of the
936                  * new load, possibly sending an IPI to force it to reschedule.
937                  */
938                 cpu = TDQ_ID(low);
939                 if (cpu != PCPU_GET(cpuid))
940                         tdq_notify(low, td);
941         }
942         tdq_unlock_pair(high, low);
943         return (td != NULL);
944 }
945
946 /*
947  * Move a thread from one thread queue to another.
948  */
949 static struct thread *
950 tdq_move(struct tdq *from, struct tdq *to)
951 {
952         struct td_sched *ts;
953         struct thread *td;
954         struct tdq *tdq;
955         int cpu;
956
957         TDQ_LOCK_ASSERT(from, MA_OWNED);
958         TDQ_LOCK_ASSERT(to, MA_OWNED);
959
960         tdq = from;
961         cpu = TDQ_ID(to);
962         td = tdq_steal(tdq, cpu);
963         if (td == NULL)
964                 return (NULL);
965         ts = td_get_sched(td);
966         /*
967          * Although the run queue is locked the thread may be blocked.  Lock
968          * it to clear this and acquire the run-queue lock.
969          */
970         thread_lock(td);
971         /* Drop recursive lock on from acquired via thread_lock(). */
972         TDQ_UNLOCK(from);
973         sched_rem(td);
974         ts->ts_cpu = cpu;
975         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(to);
976         tdq_add(to, td, SRQ_YIELDING);
977         return (td);
978 }
979
980 /*
981  * This tdq has idled.  Try to steal a thread from another cpu and switch
982  * to it.
983  */
984 static int
985 tdq_idled(struct tdq *tdq)
986 {
987         struct cpu_group *cg;
988         struct tdq *steal;
989         cpuset_t mask;
990         int cpu, switchcnt;
991
992         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0 || tdq->tdq_cg == NULL)
993                 return (1);
994         CPU_FILL(&mask);
995         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
996     restart:
997         switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
998         for (cg = tdq->tdq_cg; ; ) {
999                 cpu = sched_highest(cg, mask, steal_thresh);
1000                 /*
1001                  * We were assigned a thread but not preempted.  Returning
1002                  * 0 here will cause our caller to switch to it.
1003                  */
1004                 if (tdq->tdq_load)
1005                         return (0);
1006                 if (cpu == -1) {
1007                         cg = cg->cg_parent;
1008                         if (cg == NULL)
1009                                 return (1);
1010                         continue;
1011                 }
1012                 steal = TDQ_CPU(cpu);
1013                 /*
1014                  * The data returned by sched_highest() is stale and
1015                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread.
1016                  *
1017                  * Testing this ahead of tdq_lock_pair() only catches
1018                  * this situation about 20% of the time on an 8 core
1019                  * 16 thread Ryzen 7, but it still helps performance.
1020                  */
1021                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
1022                     steal->tdq_transferable == 0)
1023                         goto restart;
1024                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
1025                 /*
1026                  * We were assigned a thread while waiting for the locks.
1027                  * Switch to it now instead of stealing a thread.
1028                  */
1029                 if (tdq->tdq_load)
1030                         break;
1031                 /*
1032                  * The data returned by sched_highest() is stale and
1033                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread, or
1034                  * we were preempted and the CPU loading info may be out
1035                  * of date.  The latter is rare.  In either case restart
1036                  * the search.
1037                  */
1038                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
1039                     steal->tdq_transferable == 0 ||
1040                     switchcnt != tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt) {
1041                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
1042                         goto restart;
1043                 }
1044                 /*
1045                  * Steal the thread and switch to it.
1046                  */
1047                 if (tdq_move(steal, tdq) != NULL)
1048                         break;
1049                 /*
1050                  * We failed to acquire a thread even though it looked
1051                  * like one was available.  This could be due to affinity
1052                  * restrictions or for other reasons.  Loop again after
1053                  * removing this CPU from the set.  The restart logic
1054                  * above does not restore this CPU to the set due to the
1055                  * likelyhood of failing here again.
1056                  */
1057                 CPU_CLR(cpu, &mask);
1058                 tdq_unlock_pair(tdq, steal);
1059         }
1060         TDQ_UNLOCK(steal);
1061         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
1062         thread_unlock(curthread);
1063         return (0);
1064 }
1065
1066 /*
1067  * Notify a remote cpu of new work.  Sends an IPI if criteria are met.
1068  */
1069 static void
1070 tdq_notify(struct tdq *tdq, struct thread *td)
1071 {
1072         struct thread *ctd;
1073         int pri;
1074         int cpu;
1075
1076         if (tdq->tdq_ipipending)
1077                 return;
1078         cpu = td_get_sched(td)->ts_cpu;
1079         pri = td->td_priority;
1080         ctd = pcpu_find(cpu)->pc_curthread;
1081         if (!sched_shouldpreempt(pri, ctd->td_priority, 1))
1082                 return;
1083
1084         /*
1085          * Make sure that our caller's earlier update to tdq_load is
1086          * globally visible before we read tdq_cpu_idle.  Idle thread
1087          * accesses both of them without locks, and the order is important.
1088          */
1089         atomic_thread_fence_seq_cst();
1090
1091         if (TD_IS_IDLETHREAD(ctd)) {
1092                 /*
1093                  * If the MD code has an idle wakeup routine try that before
1094                  * falling back to IPI.
1095                  */
1096                 if (!tdq->tdq_cpu_idle || cpu_idle_wakeup(cpu))
1097                         return;
1098         }
1099         tdq->tdq_ipipending = 1;
1100         ipi_cpu(cpu, IPI_PREEMPT);
1101 }
1102
1103 /*
1104  * Steals load from a timeshare queue.  Honors the rotating queue head
1105  * index.
1106  */
1107 static struct thread *
1108 runq_steal_from(struct runq *rq, int cpu, u_char start)
1109 {
1110         struct rqbits *rqb;
1111         struct rqhead *rqh;
1112         struct thread *td, *first;
1113         int bit;
1114         int i;
1115
1116         rqb = &rq->rq_status;
1117         bit = start & (RQB_BPW -1);
1118         first = NULL;
1119 again:
1120         for (i = RQB_WORD(start); i < RQB_LEN; bit = 0, i++) {
1121                 if (rqb->rqb_bits[i] == 0)
1122                         continue;
1123                 if (bit == 0)
1124                         bit = RQB_FFS(rqb->rqb_bits[i]);
1125                 for (; bit < RQB_BPW; bit++) {
1126                         if ((rqb->rqb_bits[i] & (1ul << bit)) == 0)
1127                                 continue;
1128                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (i << RQB_L2BPW)];
1129                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
1130                                 if (first) {
1131                                         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1132                                             THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1133                                                 return (td);
1134                                 } else
1135                                         first = td;
1136                         }
1137                 }
1138         }
1139         if (start != 0) {
1140                 start = 0;
1141                 goto again;
1142         }
1143
1144         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(first) &&
1145             THREAD_CAN_SCHED(first, cpu))
1146                 return (first);
1147         return (NULL);
1148 }
1149
1150 /*
1151  * Steals load from a standard linear queue.
1152  */
1153 static struct thread *
1154 runq_steal(struct runq *rq, int cpu)
1155 {
1156         struct rqhead *rqh;
1157         struct rqbits *rqb;
1158         struct thread *td;
1159         int word;
1160         int bit;
1161
1162         rqb = &rq->rq_status;
1163         for (word = 0; word < RQB_LEN; word++) {
1164                 if (rqb->rqb_bits[word] == 0)
1165                         continue;
1166                 for (bit = 0; bit < RQB_BPW; bit++) {
1167                         if ((rqb->rqb_bits[word] & (1ul << bit)) == 0)
1168                                 continue;
1169                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (word << RQB_L2BPW)];
1170                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq)
1171                                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1172                                     THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1173                                         return (td);
1174                 }
1175         }
1176         return (NULL);
1177 }
1178
1179 /*
1180  * Attempt to steal a thread in priority order from a thread queue.
1181  */
1182 static struct thread *
1183 tdq_steal(struct tdq *tdq, int cpu)
1184 {
1185         struct thread *td;
1186
1187         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1188         if ((td = runq_steal(&tdq->tdq_realtime, cpu)) != NULL)
1189                 return (td);
1190         if ((td = runq_steal_from(&tdq->tdq_timeshare,
1191             cpu, tdq->tdq_ridx)) != NULL)
1192                 return (td);
1193         return (runq_steal(&tdq->tdq_idle, cpu));
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Sets the thread lock and ts_cpu to match the requested cpu.  Unlocks the
1198  * current lock and returns with the assigned queue locked.
1199  */
1200 static inline struct tdq *
1201 sched_setcpu(struct thread *td, int cpu, int flags)
1202 {
1203
1204         struct tdq *tdq;
1205
1206         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1207         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1208         td_get_sched(td)->ts_cpu = cpu;
1209         /*
1210          * If the lock matches just return the queue.
1211          */
1212         if (td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq))
1213                 return (tdq);
1214 #ifdef notyet
1215         /*
1216          * If the thread isn't running its lockptr is a
1217          * turnstile or a sleepqueue.  We can just lock_set without
1218          * blocking.
1219          */
1220         if (TD_CAN_RUN(td)) {
1221                 TDQ_LOCK(tdq);
1222                 thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1223                 return (tdq);
1224         }
1225 #endif
1226         /*
1227          * The hard case, migration, we need to block the thread first to
1228          * prevent order reversals with other cpus locks.
1229          */
1230         spinlock_enter();
1231         thread_lock_block(td);
1232         TDQ_LOCK(tdq);
1233         thread_lock_unblock(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1234         spinlock_exit();
1235         return (tdq);
1236 }
1237
1238 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_intrbind, "Soft interrupt binding");
1239 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_idle_affinity, "Picked idle cpu based on affinity");
1240 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_affinity, "Picked cpu based on affinity");
1241 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_lowest, "Selected lowest load");
1242 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_local, "Migrated to current cpu");
1243 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_migration, "Selection may have caused migration");
1244
1245 static int
1246 sched_pickcpu(struct thread *td, int flags)
1247 {
1248         struct cpu_group *cg, *ccg;
1249         struct td_sched *ts;
1250         struct tdq *tdq;
1251         cpuset_t mask;
1252         int cpu, pri, self, intr;
1253
1254         self = PCPU_GET(cpuid);
1255         ts = td_get_sched(td);
1256         KASSERT(!CPU_ABSENT(ts->ts_cpu), ("sched_pickcpu: Start scheduler on "
1257             "absent CPU %d for thread %s.", ts->ts_cpu, td->td_name));
1258         if (smp_started == 0)
1259                 return (self);
1260         /*
1261          * Don't migrate a running thread from sched_switch().
1262          */
1263         if ((flags & SRQ_OURSELF) || !THREAD_CAN_MIGRATE(td))
1264                 return (ts->ts_cpu);
1265         /*
1266          * Prefer to run interrupt threads on the processors that generate
1267          * the interrupt.
1268          */
1269         if (td->td_priority <= PRI_MAX_ITHD && THREAD_CAN_SCHED(td, self) &&
1270             curthread->td_intr_nesting_level) {
1271                 tdq = TDQ_SELF();
1272                 if (tdq->tdq_lowpri >= PRI_MIN_IDLE) {
1273                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1274                         return (self);
1275                 }
1276                 ts->ts_cpu = self;
1277                 intr = 1;
1278                 cg = tdq->tdq_cg;
1279                 goto llc;
1280         } else {
1281                 intr = 0;
1282                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1283                 cg = tdq->tdq_cg;
1284         }
1285         /*
1286          * If the thread can run on the last cpu and the affinity has not
1287          * expired and it is idle, run it there.
1288          */
1289         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu) &&
1290             tdq->tdq_lowpri >= PRI_MIN_IDLE &&
1291             SCHED_AFFINITY(ts, CG_SHARE_L2)) {
1292                 if (cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) {
1293                         /* Check all SMT threads for being idle. */
1294                         for (cpu = CPU_FFS(&cg->cg_mask) - 1; ; cpu++) {
1295                                 if (CPU_ISSET(cpu, &cg->cg_mask) &&
1296                                     TDQ_CPU(cpu)->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE)
1297                                         break;
1298                                 if (cpu >= mp_maxid) {
1299                                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1300                                         return (ts->ts_cpu);
1301                                 }
1302                         }
1303                 } else {
1304                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1305                         return (ts->ts_cpu);
1306                 }
1307         }
1308 llc:
1309         /*
1310          * Search for the last level cache CPU group in the tree.
1311          * Skip SMT, identical groups and caches with expired affinity.
1312          * Interrupt threads affinity is explicit and never expires.
1313          */
1314         for (ccg = NULL; cg != NULL; cg = cg->cg_parent) {
1315                 if (cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD)
1316                         continue;
1317                 if (cg->cg_children == 1 || cg->cg_count == 1)
1318                         continue;
1319                 if (cg->cg_level == CG_SHARE_NONE ||
1320                     (!intr && !SCHED_AFFINITY(ts, cg->cg_level)))
1321                         continue;
1322                 ccg = cg;
1323         }
1324         /* Found LLC shared by all CPUs, so do a global search. */
1325         if (ccg == cpu_top)
1326                 ccg = NULL;
1327         cpu = -1;
1328         mask = td->td_cpuset->cs_mask;
1329         pri = td->td_priority;
1330         /*
1331          * Try hard to keep interrupts within found LLC.  Search the LLC for
1332          * the least loaded CPU we can run now.  For NUMA systems it should
1333          * be within target domain, and it also reduces scheduling overhead.
1334          */
1335         if (ccg != NULL && intr) {
1336                 cpu = sched_lowest(ccg, mask, pri, INT_MAX, ts->ts_cpu);
1337                 if (cpu >= 0)
1338                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_intrbind);
1339         } else
1340         /* Search the LLC for the least loaded idle CPU we can run now. */
1341         if (ccg != NULL) {
1342                 cpu = sched_lowest(ccg, mask, max(pri, PRI_MAX_TIMESHARE),
1343                     INT_MAX, ts->ts_cpu);
1344                 if (cpu >= 0)
1345                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_affinity);
1346         }
1347         /* Search globally for the least loaded CPU we can run now. */
1348         if (cpu < 0) {
1349                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, pri, INT_MAX, ts->ts_cpu);
1350                 if (cpu >= 0)
1351                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1352         }
1353         /* Search globally for the least loaded CPU. */
1354         if (cpu < 0) {
1355                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, -1, INT_MAX, ts->ts_cpu);
1356                 if (cpu >= 0)
1357                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1358         }
1359         KASSERT(cpu >= 0, ("sched_pickcpu: Failed to find a cpu."));
1360         KASSERT(!CPU_ABSENT(cpu), ("sched_pickcpu: Picked absent CPU %d.", cpu));
1361         /*
1362          * Compare the lowest loaded cpu to current cpu.
1363          */
1364         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1365         if (THREAD_CAN_SCHED(td, self) && TDQ_SELF()->tdq_lowpri > pri &&
1366             tdq->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE &&
1367             TDQ_SELF()->tdq_load <= tdq->tdq_load + 1) {
1368                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_local);
1369                 cpu = self;
1370         }
1371         if (cpu != ts->ts_cpu)
1372                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_migration);
1373         return (cpu);
1374 }
1375 #endif
1376
1377 /*
1378  * Pick the highest priority task we have and return it.
1379  */
1380 static struct thread *
1381 tdq_choose(struct tdq *tdq)
1382 {
1383         struct thread *td;
1384
1385         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1386         td = runq_choose(&tdq->tdq_realtime);
1387         if (td != NULL)
1388                 return (td);
1389         td = runq_choose_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx);
1390         if (td != NULL) {
1391                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_BATCH,
1392                     ("tdq_choose: Invalid priority on timeshare queue %d",
1393                     td->td_priority));
1394                 return (td);
1395         }
1396         td = runq_choose(&tdq->tdq_idle);
1397         if (td != NULL) {
1398                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_IDLE,
1399                     ("tdq_choose: Invalid priority on idle queue %d",
1400                     td->td_priority));
1401                 return (td);
1402         }
1403
1404         return (NULL);
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Initialize a thread queue.
1409  */
1410 static void
1411 tdq_setup(struct tdq *tdq, int id)
1412 {
1413
1414         if (bootverbose)
1415                 printf("ULE: setup cpu %d\n", id);
1416         runq_init(&tdq->tdq_realtime);
1417         runq_init(&tdq->tdq_timeshare);
1418         runq_init(&tdq->tdq_idle);
1419         tdq->tdq_id = id;
1420         snprintf(tdq->tdq_name, sizeof(tdq->tdq_name),
1421             "sched lock %d", (int)TDQ_ID(tdq));
1422         mtx_init(&tdq->tdq_lock, tdq->tdq_name, "sched lock",
1423             MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
1424 #ifdef KTR
1425         snprintf(tdq->tdq_loadname, sizeof(tdq->tdq_loadname),
1426             "CPU %d load", (int)TDQ_ID(tdq));
1427 #endif
1428 }
1429
1430 #ifdef SMP
1431 static void
1432 sched_setup_smp(void)
1433 {
1434         struct tdq *tdq;
1435         int i;
1436
1437         cpu_top = smp_topo();
1438         CPU_FOREACH(i) {
1439                 tdq = DPCPU_ID_PTR(i, tdq);
1440                 tdq_setup(tdq, i);
1441                 tdq->tdq_cg = smp_topo_find(cpu_top, i);
1442                 if (tdq->tdq_cg == NULL)
1443                         panic("Can't find cpu group for %d\n", i);
1444         }
1445         balance_tdq = TDQ_SELF();
1446 }
1447 #endif
1448
1449 /*
1450  * Setup the thread queues and initialize the topology based on MD
1451  * information.
1452  */
1453 static void
1454 sched_setup(void *dummy)
1455 {
1456         struct tdq *tdq;
1457
1458 #ifdef SMP
1459         sched_setup_smp();
1460 #else
1461         tdq_setup(TDQ_SELF(), 0);
1462 #endif
1463         tdq = TDQ_SELF();
1464
1465         /* Add thread0's load since it's running. */
1466         TDQ_LOCK(tdq);
1467         thread0.td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1468         tdq_load_add(tdq, &thread0);
1469         tdq->tdq_lowpri = thread0.td_priority;
1470         TDQ_UNLOCK(tdq);
1471 }
1472
1473 /*
1474  * This routine determines time constants after stathz and hz are setup.
1475  */
1476 /* ARGSUSED */
1477 static void
1478 sched_initticks(void *dummy)
1479 {
1480         int incr;
1481
1482         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1483         sched_slice = realstathz / SCHED_SLICE_DEFAULT_DIVISOR;
1484         sched_slice_min = sched_slice / SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR;
1485         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
1486             realstathz);
1487
1488         /*
1489          * tickincr is shifted out by 10 to avoid rounding errors due to
1490          * hz not being evenly divisible by stathz on all platforms.
1491          */
1492         incr = (hz << SCHED_TICK_SHIFT) / realstathz;
1493         /*
1494          * This does not work for values of stathz that are more than
1495          * 1 << SCHED_TICK_SHIFT * hz.  In practice this does not happen.
1496          */
1497         if (incr == 0)
1498                 incr = 1;
1499         tickincr = incr;
1500 #ifdef SMP
1501         /*
1502          * Set the default balance interval now that we know
1503          * what realstathz is.
1504          */
1505         balance_interval = realstathz;
1506         balance_ticks = balance_interval;
1507         affinity = SCHED_AFFINITY_DEFAULT;
1508 #endif
1509         if (sched_idlespinthresh < 0)
1510                 sched_idlespinthresh = 2 * max(10000, 6 * hz) / realstathz;
1511 }
1512
1513
1514 /*
1515  * This is the core of the interactivity algorithm.  Determines a score based
1516  * on past behavior.  It is the ratio of sleep time to run time scaled to
1517  * a [0, 100] integer.  This is the voluntary sleep time of a process, which
1518  * differs from the cpu usage because it does not account for time spent
1519  * waiting on a run-queue.  Would be prettier if we had floating point.
1520  *
1521  * When a thread's sleep time is greater than its run time the
1522  * calculation is:
1523  *
1524  *                           scaling factor 
1525  * interactivity score =  ---------------------
1526  *                        sleep time / run time
1527  *
1528  *
1529  * When a thread's run time is greater than its sleep time the
1530  * calculation is:
1531  *
1532  *                           scaling factor 
1533  * interactivity score =  ---------------------    + scaling factor
1534  *                        run time / sleep time
1535  */
1536 static int
1537 sched_interact_score(struct thread *td)
1538 {
1539         struct td_sched *ts;
1540         int div;
1541
1542         ts = td_get_sched(td);
1543         /*
1544          * The score is only needed if this is likely to be an interactive
1545          * task.  Don't go through the expense of computing it if there's
1546          * no chance.
1547          */
1548         if (sched_interact <= SCHED_INTERACT_HALF &&
1549                 ts->ts_runtime >= ts->ts_slptime)
1550                         return (SCHED_INTERACT_HALF);
1551
1552         if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1553                 div = max(1, ts->ts_runtime / SCHED_INTERACT_HALF);
1554                 return (SCHED_INTERACT_HALF +
1555                     (SCHED_INTERACT_HALF - (ts->ts_slptime / div)));
1556         }
1557         if (ts->ts_slptime > ts->ts_runtime) {
1558                 div = max(1, ts->ts_slptime / SCHED_INTERACT_HALF);
1559                 return (ts->ts_runtime / div);
1560         }
1561         /* runtime == slptime */
1562         if (ts->ts_runtime)
1563                 return (SCHED_INTERACT_HALF);
1564
1565         /*
1566          * This can happen if slptime and runtime are 0.
1567          */
1568         return (0);
1569
1570 }
1571
1572 /*
1573  * Scale the scheduling priority according to the "interactivity" of this
1574  * process.
1575  */
1576 static void
1577 sched_priority(struct thread *td)
1578 {
1579         int score;
1580         int pri;
1581
1582         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1583                 return;
1584         /*
1585          * If the score is interactive we place the thread in the realtime
1586          * queue with a priority that is less than kernel and interrupt
1587          * priorities.  These threads are not subject to nice restrictions.
1588          *
1589          * Scores greater than this are placed on the normal timeshare queue
1590          * where the priority is partially decided by the most recent cpu
1591          * utilization and the rest is decided by nice value.
1592          *
1593          * The nice value of the process has a linear effect on the calculated
1594          * score.  Negative nice values make it easier for a thread to be
1595          * considered interactive.
1596          */
1597         score = imax(0, sched_interact_score(td) + td->td_proc->p_nice);
1598         if (score < sched_interact) {
1599                 pri = PRI_MIN_INTERACT;
1600                 pri += ((PRI_MAX_INTERACT - PRI_MIN_INTERACT + 1) /
1601                     sched_interact) * score;
1602                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_INTERACT && pri <= PRI_MAX_INTERACT,
1603                     ("sched_priority: invalid interactive priority %d score %d",
1604                     pri, score));
1605         } else {
1606                 pri = SCHED_PRI_MIN;
1607                 if (td_get_sched(td)->ts_ticks)
1608                         pri += min(SCHED_PRI_TICKS(td_get_sched(td)),
1609                             SCHED_PRI_RANGE - 1);
1610                 pri += SCHED_PRI_NICE(td->td_proc->p_nice);
1611                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_BATCH && pri <= PRI_MAX_BATCH,
1612                     ("sched_priority: invalid priority %d: nice %d, " 
1613                     "ticks %d ftick %d ltick %d tick pri %d",
1614                     pri, td->td_proc->p_nice, td_get_sched(td)->ts_ticks,
1615                     td_get_sched(td)->ts_ftick, td_get_sched(td)->ts_ltick,
1616                     SCHED_PRI_TICKS(td_get_sched(td))));
1617         }
1618         sched_user_prio(td, pri);
1619
1620         return;
1621 }
1622
1623 /*
1624  * This routine enforces a maximum limit on the amount of scheduling history
1625  * kept.  It is called after either the slptime or runtime is adjusted.  This
1626  * function is ugly due to integer math.
1627  */
1628 static void
1629 sched_interact_update(struct thread *td)
1630 {
1631         struct td_sched *ts;
1632         u_int sum;
1633
1634         ts = td_get_sched(td);
1635         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1636         if (sum < SCHED_SLP_RUN_MAX)
1637                 return;
1638         /*
1639          * This only happens from two places:
1640          * 1) We have added an unusual amount of run time from fork_exit.
1641          * 2) We have added an unusual amount of sleep time from sched_sleep().
1642          */
1643         if (sum > SCHED_SLP_RUN_MAX * 2) {
1644                 if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1645                         ts->ts_runtime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1646                         ts->ts_slptime = 1;
1647                 } else {
1648                         ts->ts_slptime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1649                         ts->ts_runtime = 1;
1650                 }
1651                 return;
1652         }
1653         /*
1654          * If we have exceeded by more than 1/5th then the algorithm below
1655          * will not bring us back into range.  Dividing by two here forces
1656          * us into the range of [4/5 * SCHED_INTERACT_MAX, SCHED_INTERACT_MAX]
1657          */
1658         if (sum > (SCHED_SLP_RUN_MAX / 5) * 6) {
1659                 ts->ts_runtime /= 2;
1660                 ts->ts_slptime /= 2;
1661                 return;
1662         }
1663         ts->ts_runtime = (ts->ts_runtime / 5) * 4;
1664         ts->ts_slptime = (ts->ts_slptime / 5) * 4;
1665 }
1666
1667 /*
1668  * Scale back the interactivity history when a child thread is created.  The
1669  * history is inherited from the parent but the thread may behave totally
1670  * differently.  For example, a shell spawning a compiler process.  We want
1671  * to learn that the compiler is behaving badly very quickly.
1672  */
1673 static void
1674 sched_interact_fork(struct thread *td)
1675 {
1676         struct td_sched *ts;
1677         int ratio;
1678         int sum;
1679
1680         ts = td_get_sched(td);
1681         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1682         if (sum > SCHED_SLP_RUN_FORK) {
1683                 ratio = sum / SCHED_SLP_RUN_FORK;
1684                 ts->ts_runtime /= ratio;
1685                 ts->ts_slptime /= ratio;
1686         }
1687 }
1688
1689 /*
1690  * Called from proc0_init() to setup the scheduler fields.
1691  */
1692 void
1693 schedinit(void)
1694 {
1695         struct td_sched *ts0;
1696
1697         /*
1698          * Set up the scheduler specific parts of thread0.
1699          */
1700         ts0 = td_get_sched(&thread0);
1701         ts0->ts_ltick = ticks;
1702         ts0->ts_ftick = ticks;
1703         ts0->ts_slice = 0;
1704         ts0->ts_cpu = curcpu;   /* set valid CPU number */
1705 }
1706
1707 /*
1708  * This is only somewhat accurate since given many processes of the same
1709  * priority they will switch when their slices run out, which will be
1710  * at most sched_slice stathz ticks.
1711  */
1712 int
1713 sched_rr_interval(void)
1714 {
1715
1716         /* Convert sched_slice from stathz to hz. */
1717         return (imax(1, (sched_slice * hz + realstathz / 2) / realstathz));
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Update the percent cpu tracking information when it is requested or
1722  * the total history exceeds the maximum.  We keep a sliding history of
1723  * tick counts that slowly decays.  This is less precise than the 4BSD
1724  * mechanism since it happens with less regular and frequent events.
1725  */
1726 static void
1727 sched_pctcpu_update(struct td_sched *ts, int run)
1728 {
1729         int t = ticks;
1730
1731         /*
1732          * The signed difference may be negative if the thread hasn't run for
1733          * over half of the ticks rollover period.
1734          */
1735         if ((u_int)(t - ts->ts_ltick) >= SCHED_TICK_TARG) {
1736                 ts->ts_ticks = 0;
1737                 ts->ts_ftick = t - SCHED_TICK_TARG;
1738         } else if (t - ts->ts_ftick >= SCHED_TICK_MAX) {
1739                 ts->ts_ticks = (ts->ts_ticks / (ts->ts_ltick - ts->ts_ftick)) *
1740                     (ts->ts_ltick - (t - SCHED_TICK_TARG));
1741                 ts->ts_ftick = t - SCHED_TICK_TARG;
1742         }
1743         if (run)
1744                 ts->ts_ticks += (t - ts->ts_ltick) << SCHED_TICK_SHIFT;
1745         ts->ts_ltick = t;
1746 }
1747
1748 /*
1749  * Adjust the priority of a thread.  Move it to the appropriate run-queue
1750  * if necessary.  This is the back-end for several priority related
1751  * functions.
1752  */
1753 static void
1754 sched_thread_priority(struct thread *td, u_char prio)
1755 {
1756         struct td_sched *ts;
1757         struct tdq *tdq;
1758         int oldpri;
1759
1760         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "prio",
1761             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio,
1762             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(curthread));
1763         SDT_PROBE3(sched, , , change__pri, td, td->td_proc, prio);
1764         if (td != curthread && prio < td->td_priority) {
1765                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
1766                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
1767                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1768                 SDT_PROBE4(sched, , , lend__pri, td, td->td_proc, prio, 
1769                     curthread);
1770         } 
1771         ts = td_get_sched(td);
1772         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1773         if (td->td_priority == prio)
1774                 return;
1775         /*
1776          * If the priority has been elevated due to priority
1777          * propagation, we may have to move ourselves to a new
1778          * queue.  This could be optimized to not re-add in some
1779          * cases.
1780          */
1781         if (TD_ON_RUNQ(td) && prio < td->td_priority) {
1782                 sched_rem(td);
1783                 td->td_priority = prio;
1784                 sched_add(td, SRQ_BORROWING);
1785                 return;
1786         }
1787         /*
1788          * If the thread is currently running we may have to adjust the lowpri
1789          * information so other cpus are aware of our current priority.
1790          */
1791         if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1792                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1793                 oldpri = td->td_priority;
1794                 td->td_priority = prio;
1795                 if (prio < tdq->tdq_lowpri)
1796                         tdq->tdq_lowpri = prio;
1797                 else if (tdq->tdq_lowpri == oldpri)
1798                         tdq_setlowpri(tdq, td);
1799                 return;
1800         }
1801         td->td_priority = prio;
1802 }
1803
1804 /*
1805  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
1806  * priority.
1807  */
1808 void
1809 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1810 {
1811
1812         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
1813         sched_thread_priority(td, prio);
1814 }
1815
1816 /*
1817  * Restore a thread's priority when priority propagation is
1818  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
1819  * needs to have to satisfy other possible priority lending
1820  * requests.  If the thread's regular priority is less
1821  * important than prio, the thread will keep a priority boost
1822  * of prio.
1823  */
1824 void
1825 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1826 {
1827         u_char base_pri;
1828
1829         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
1830             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
1831                 base_pri = td->td_user_pri;
1832         else
1833                 base_pri = td->td_base_pri;
1834         if (prio >= base_pri) {
1835                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
1836                 sched_thread_priority(td, base_pri);
1837         } else
1838                 sched_lend_prio(td, prio);
1839 }
1840
1841 /*
1842  * Standard entry for setting the priority to an absolute value.
1843  */
1844 void
1845 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
1846 {
1847         u_char oldprio;
1848
1849         /* First, update the base priority. */
1850         td->td_base_pri = prio;
1851
1852         /*
1853          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't
1854          * ever lower the priority.
1855          */
1856         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
1857                 return;
1858
1859         /* Change the real priority. */
1860         oldprio = td->td_priority;
1861         sched_thread_priority(td, prio);
1862
1863         /*
1864          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
1865          * its state.
1866          */
1867         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
1868                 turnstile_adjust(td, oldprio);
1869 }
1870
1871 /*
1872  * Set the base user priority, does not effect current running priority.
1873  */
1874 void
1875 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1876 {
1877
1878         td->td_base_user_pri = prio;
1879         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
1880                 return;
1881         td->td_user_pri = prio;
1882 }
1883
1884 void
1885 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1886 {
1887
1888         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1889         td->td_lend_user_pri = prio;
1890         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
1891         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
1892                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
1893         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
1894                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1895 }
1896
1897 #ifdef SMP
1898 /*
1899  * This tdq is about to idle.  Try to steal a thread from another CPU before
1900  * choosing the idle thread.
1901  */
1902 static void
1903 tdq_trysteal(struct tdq *tdq)
1904 {
1905         struct cpu_group *cg;
1906         struct tdq *steal;
1907         cpuset_t mask;
1908         int cpu, i;
1909
1910         if (smp_started == 0 || trysteal_limit == 0 || tdq->tdq_cg == NULL)
1911                 return;
1912         CPU_FILL(&mask);
1913         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
1914         /* We don't want to be preempted while we're iterating. */
1915         spinlock_enter();
1916         TDQ_UNLOCK(tdq);
1917         for (i = 1, cg = tdq->tdq_cg; ; ) {
1918                 cpu = sched_highest(cg, mask, steal_thresh);
1919                 /*
1920                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
1921                  * steal one here.
1922                  */
1923                 if (tdq->tdq_load > 0) {
1924                         TDQ_LOCK(tdq);
1925                         break;
1926                 }
1927                 if (cpu == -1) {
1928                         i++;
1929                         cg = cg->cg_parent;
1930                         if (cg == NULL || i > trysteal_limit) {
1931                                 TDQ_LOCK(tdq);
1932                                 break;
1933                         }
1934                         continue;
1935                 }
1936                 steal = TDQ_CPU(cpu);
1937                 /*
1938                  * The data returned by sched_highest() is stale and
1939                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread.
1940                  */
1941                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
1942                     steal->tdq_transferable == 0)
1943                         continue;
1944                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
1945                 /*
1946                  * If we get to this point, unconditonally exit the loop
1947                  * to bound the time spent in the critcal section.
1948                  *
1949                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
1950                  * steal one here.
1951                  */
1952                 if (tdq->tdq_load > 0) {
1953                         TDQ_UNLOCK(steal);
1954                         break;
1955                 }
1956                 /*
1957                  * The data returned by sched_highest() is stale and
1958                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread.
1959                  */
1960                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
1961                     steal->tdq_transferable == 0) {
1962                         TDQ_UNLOCK(steal);
1963                         break;
1964                 }
1965                 /*
1966                  * If we fail to acquire one due to affinity restrictions,
1967                  * bail out and let the idle thread to a more complete search
1968                  * outside of a critical section.
1969                  */
1970                 if (tdq_move(steal, tdq) == NULL) {
1971                         TDQ_UNLOCK(steal);
1972                         break;
1973                 }
1974                 TDQ_UNLOCK(steal);
1975                 break;
1976         }
1977         spinlock_exit();
1978 }
1979 #endif
1980
1981 /*
1982  * Handle migration from sched_switch().  This happens only for
1983  * cpu binding.
1984  */
1985 static struct mtx *
1986 sched_switch_migrate(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
1987 {
1988         struct tdq *tdn;
1989
1990         KASSERT(!CPU_ABSENT(td_get_sched(td)->ts_cpu), ("sched_switch_migrate: "
1991             "thread %s queued on absent CPU %d.", td->td_name,
1992             td_get_sched(td)->ts_cpu));
1993         tdn = TDQ_CPU(td_get_sched(td)->ts_cpu);
1994 #ifdef SMP
1995         tdq_load_rem(tdq, td);
1996         /*
1997          * Do the lock dance required to avoid LOR.  We grab an extra
1998          * spinlock nesting to prevent preemption while we're
1999          * not holding either run-queue lock.
2000          */
2001         spinlock_enter();
2002         thread_lock_block(td);  /* This releases the lock on tdq. */
2003
2004         /*
2005          * Acquire both run-queue locks before placing the thread on the new
2006          * run-queue to avoid deadlocks created by placing a thread with a
2007          * blocked lock on the run-queue of a remote processor.  The deadlock
2008          * occurs when a third processor attempts to lock the two queues in
2009          * question while the target processor is spinning with its own
2010          * run-queue lock held while waiting for the blocked lock to clear.
2011          */
2012         tdq_lock_pair(tdn, tdq);
2013         tdq_add(tdn, td, flags);
2014         tdq_notify(tdn, td);
2015         TDQ_UNLOCK(tdn);
2016         spinlock_exit();
2017 #endif
2018         return (TDQ_LOCKPTR(tdn));
2019 }
2020
2021 /*
2022  * Variadic version of thread_lock_unblock() that does not assume td_lock
2023  * is blocked.
2024  */
2025 static inline void
2026 thread_unblock_switch(struct thread *td, struct mtx *mtx)
2027 {
2028         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&td->td_lock,
2029             (uintptr_t)mtx);
2030 }
2031
2032 /*
2033  * Switch threads.  This function has to handle threads coming in while
2034  * blocked for some reason, running, or idle.  It also must deal with
2035  * migrating a thread from one queue to another as running threads may
2036  * be assigned elsewhere via binding.
2037  */
2038 void
2039 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
2040 {
2041         struct tdq *tdq;
2042         struct td_sched *ts;
2043         struct mtx *mtx;
2044         int srqflag;
2045         int cpuid, preempted;
2046
2047         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2048         KASSERT(newtd == NULL, ("sched_switch: Unsupported newtd argument"));
2049
2050         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2051         tdq = TDQ_SELF();
2052         ts = td_get_sched(td);
2053         mtx = td->td_lock;
2054         sched_pctcpu_update(ts, 1);
2055         ts->ts_rltick = ticks;
2056         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
2057         td->td_oncpu = NOCPU;
2058         preempted = (td->td_flags & TDF_SLICEEND) == 0 &&
2059             (flags & SW_PREEMPT) != 0;
2060         td->td_flags &= ~(TDF_NEEDRESCHED | TDF_SLICEEND);
2061         td->td_owepreempt = 0;
2062         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td))
2063                 tdq->tdq_switchcnt++;
2064         /*
2065          * The lock pointer in an idle thread should never change.  Reset it
2066          * to CAN_RUN as well.
2067          */
2068         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
2069                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2070                 TD_SET_CAN_RUN(td);
2071         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
2072                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2073                 srqflag = preempted ?
2074                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
2075                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING;
2076 #ifdef SMP
2077                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) && !THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
2078                         ts->ts_cpu = sched_pickcpu(td, 0);
2079 #endif
2080                 if (ts->ts_cpu == cpuid)
2081                         tdq_runq_add(tdq, td, srqflag);
2082                 else {
2083                         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td) ||
2084                             (ts->ts_flags & TSF_BOUND) != 0,
2085                             ("Thread %p shouldn't migrate", td));
2086                         mtx = sched_switch_migrate(tdq, td, srqflag);
2087                 }
2088         } else {
2089                 /* This thread must be going to sleep. */
2090                 TDQ_LOCK(tdq);
2091                 mtx = thread_lock_block(td);
2092                 tdq_load_rem(tdq, td);
2093 #ifdef SMP
2094                 if (tdq->tdq_load == 0)
2095                         tdq_trysteal(tdq);
2096 #endif
2097         }
2098
2099 #if (KTR_COMPILE & KTR_SCHED) != 0
2100         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2101                 KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "idle",
2102                     "prio:%d", td->td_priority);
2103         else
2104                 KTR_STATE3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), KTDSTATE(td),
2105                     "prio:%d", td->td_priority, "wmesg:\"%s\"", td->td_wmesg,
2106                     "lockname:\"%s\"", td->td_lockname);
2107 #endif
2108
2109         /*
2110          * We enter here with the thread blocked and assigned to the
2111          * appropriate cpu run-queue or sleep-queue and with the current
2112          * thread-queue locked.
2113          */
2114         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2115         newtd = choosethread();
2116         /*
2117          * Call the MD code to switch contexts if necessary.
2118          */
2119         if (td != newtd) {
2120 #ifdef  HWPMC_HOOKS
2121                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
2122                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
2123 #endif
2124                 SDT_PROBE2(sched, , , off__cpu, newtd, newtd->td_proc);
2125                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2126                 TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2127                 sched_pctcpu_update(td_get_sched(newtd), 0);
2128
2129 #ifdef KDTRACE_HOOKS
2130                 /*
2131                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
2132                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
2133                  * function to call.
2134                  */
2135                 if (dtrace_vtime_active)
2136                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
2137 #endif
2138
2139                 cpu_switch(td, newtd, mtx);
2140                 /*
2141                  * We may return from cpu_switch on a different cpu.  However,
2142                  * we always return with td_lock pointing to the current cpu's
2143                  * run queue lock.
2144                  */
2145                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2146                 tdq = TDQ_SELF();
2147                 lock_profile_obtain_lock_success(
2148                     &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2149
2150                 SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
2151 #ifdef  HWPMC_HOOKS
2152                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
2153                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
2154 #endif
2155         } else {
2156                 thread_unblock_switch(td, mtx);
2157                 SDT_PROBE0(sched, , , remain__cpu);
2158         }
2159
2160         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
2161             "prio:%d", td->td_priority);
2162
2163         /*
2164          * Assert that all went well and return.
2165          */
2166         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2167         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2168         td->td_oncpu = cpuid;
2169 }
2170
2171 /*
2172  * Adjust thread priorities as a result of a nice request.
2173  */
2174 void
2175 sched_nice(struct proc *p, int nice)
2176 {
2177         struct thread *td;
2178
2179         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2180
2181         p->p_nice = nice;
2182         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
2183                 thread_lock(td);
2184                 sched_priority(td);
2185                 sched_prio(td, td->td_base_user_pri);
2186                 thread_unlock(td);
2187         }
2188 }
2189
2190 /*
2191  * Record the sleep time for the interactivity scorer.
2192  */
2193 void
2194 sched_sleep(struct thread *td, int prio)
2195 {
2196
2197         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2198
2199         td->td_slptick = ticks;
2200         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || prio >= PSOCK)
2201                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
2202         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
2203                 return;
2204         if (static_boost == 1 && prio)
2205                 sched_prio(td, prio);
2206         else if (static_boost && td->td_priority > static_boost)
2207                 sched_prio(td, static_boost);
2208 }
2209
2210 /*
2211  * Schedule a thread to resume execution and record how long it voluntarily
2212  * slept.  We also update the pctcpu, interactivity, and priority.
2213  */
2214 void
2215 sched_wakeup(struct thread *td)
2216 {
2217         struct td_sched *ts;
2218         int slptick;
2219
2220         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2221         ts = td_get_sched(td);
2222         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
2223         /*
2224          * If we slept for more than a tick update our interactivity and
2225          * priority.
2226          */
2227         slptick = td->td_slptick;
2228         td->td_slptick = 0;
2229         if (slptick && slptick != ticks) {
2230                 ts->ts_slptime += (ticks - slptick) << SCHED_TICK_SHIFT;
2231                 sched_interact_update(td);
2232                 sched_pctcpu_update(ts, 0);
2233         }
2234         /*
2235          * Reset the slice value since we slept and advanced the round-robin.
2236          */
2237         ts->ts_slice = 0;
2238         sched_add(td, SRQ_BORING);
2239 }
2240
2241 /*
2242  * Penalize the parent for creating a new child and initialize the child's
2243  * priority.
2244  */
2245 void
2246 sched_fork(struct thread *td, struct thread *child)
2247 {
2248         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2249         sched_pctcpu_update(td_get_sched(td), 1);
2250         sched_fork_thread(td, child);
2251         /*
2252          * Penalize the parent and child for forking.
2253          */
2254         sched_interact_fork(child);
2255         sched_priority(child);
2256         td_get_sched(td)->ts_runtime += tickincr;
2257         sched_interact_update(td);
2258         sched_priority(td);
2259 }
2260
2261 /*
2262  * Fork a new thread, may be within the same process.
2263  */
2264 void
2265 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2266 {
2267         struct td_sched *ts;
2268         struct td_sched *ts2;
2269         struct tdq *tdq;
2270
2271         tdq = TDQ_SELF();
2272         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2273         /*
2274          * Initialize child.
2275          */
2276         ts = td_get_sched(td);
2277         ts2 = td_get_sched(child);
2278         child->td_oncpu = NOCPU;
2279         child->td_lastcpu = NOCPU;
2280         child->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2281         child->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
2282         child->td_domain.dr_policy = td->td_cpuset->cs_domain;
2283         ts2->ts_cpu = ts->ts_cpu;
2284         ts2->ts_flags = 0;
2285         /*
2286          * Grab our parents cpu estimation information.
2287          */
2288         ts2->ts_ticks = ts->ts_ticks;
2289         ts2->ts_ltick = ts->ts_ltick;
2290         ts2->ts_ftick = ts->ts_ftick;
2291         /*
2292          * Do not inherit any borrowed priority from the parent.
2293          */
2294         child->td_priority = child->td_base_pri;
2295         /*
2296          * And update interactivity score.
2297          */
2298         ts2->ts_slptime = ts->ts_slptime;
2299         ts2->ts_runtime = ts->ts_runtime;
2300         /* Attempt to quickly learn interactivity. */
2301         ts2->ts_slice = tdq_slice(tdq) - sched_slice_min;
2302 #ifdef KTR
2303         bzero(ts2->ts_name, sizeof(ts2->ts_name));
2304 #endif
2305 }
2306
2307 /*
2308  * Adjust the priority class of a thread.
2309  */
2310 void
2311 sched_class(struct thread *td, int class)
2312 {
2313
2314         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2315         if (td->td_pri_class == class)
2316                 return;
2317         td->td_pri_class = class;
2318 }
2319
2320 /*
2321  * Return some of the child's priority and interactivity to the parent.
2322  */
2323 void
2324 sched_exit(struct proc *p, struct thread *child)
2325 {
2326         struct thread *td;
2327
2328         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "proc exit",
2329             "prio:%d", child->td_priority);
2330         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2331         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
2332         sched_exit_thread(td, child);
2333 }
2334
2335 /*
2336  * Penalize another thread for the time spent on this one.  This helps to
2337  * worsen the priority and interactivity of processes which schedule batch
2338  * jobs such as make.  This has little effect on the make process itself but
2339  * causes new processes spawned by it to receive worse scores immediately.
2340  */
2341 void
2342 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2343 {
2344
2345         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "thread exit",
2346             "prio:%d", child->td_priority);
2347         /*
2348          * Give the child's runtime to the parent without returning the
2349          * sleep time as a penalty to the parent.  This causes shells that
2350          * launch expensive things to mark their children as expensive.
2351          */
2352         thread_lock(td);
2353         td_get_sched(td)->ts_runtime += td_get_sched(child)->ts_runtime;
2354         sched_interact_update(td);
2355         sched_priority(td);
2356         thread_unlock(td);
2357 }
2358
2359 void
2360 sched_preempt(struct thread *td)
2361 {
2362         struct tdq *tdq;
2363
2364         SDT_PROBE2(sched, , , surrender, td, td->td_proc);
2365
2366         thread_lock(td);
2367         tdq = TDQ_SELF();
2368         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2369         tdq->tdq_ipipending = 0;
2370         if (td->td_priority > tdq->tdq_lowpri) {
2371                 int flags;
2372
2373                 flags = SW_INVOL | SW_PREEMPT;
2374                 if (td->td_critnest > 1)
2375                         td->td_owepreempt = 1;
2376                 else if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2377                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEWAKEIDLE, NULL);
2378                 else
2379                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEPREEMPT, NULL);
2380         }
2381         thread_unlock(td);
2382 }
2383
2384 /*
2385  * Fix priorities on return to user-space.  Priorities may be elevated due
2386  * to static priorities in msleep() or similar.
2387  */
2388 void
2389 sched_userret_slowpath(struct thread *td)
2390 {
2391
2392         thread_lock(td);
2393         td->td_priority = td->td_user_pri;
2394         td->td_base_pri = td->td_user_pri;
2395         tdq_setlowpri(TDQ_SELF(), td);
2396         thread_unlock(td);
2397 }
2398
2399 /*
2400  * Handle a stathz tick.  This is really only relevant for timeshare
2401  * threads.
2402  */
2403 void
2404 sched_clock(struct thread *td)
2405 {
2406         struct tdq *tdq;
2407         struct td_sched *ts;
2408
2409         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2410         tdq = TDQ_SELF();
2411 #ifdef SMP
2412         /*
2413          * We run the long term load balancer infrequently on the first cpu.
2414          */
2415         if (balance_tdq == tdq && smp_started != 0 && rebalance != 0) {
2416                 if (balance_ticks && --balance_ticks == 0)
2417                         sched_balance();
2418         }
2419 #endif
2420         /*
2421          * Save the old switch count so we have a record of the last ticks
2422          * activity.   Initialize the new switch count based on our load.
2423          * If there is some activity seed it to reflect that.
2424          */
2425         tdq->tdq_oldswitchcnt = tdq->tdq_switchcnt;
2426         tdq->tdq_switchcnt = tdq->tdq_load;
2427         /*
2428          * Advance the insert index once for each tick to ensure that all
2429          * threads get a chance to run.
2430          */
2431         if (tdq->tdq_idx == tdq->tdq_ridx) {
2432                 tdq->tdq_idx = (tdq->tdq_idx + 1) % RQ_NQS;
2433                 if (TAILQ_EMPTY(&tdq->tdq_timeshare.rq_queues[tdq->tdq_ridx]))
2434                         tdq->tdq_ridx = tdq->tdq_idx;
2435         }
2436         ts = td_get_sched(td);
2437         sched_pctcpu_update(ts, 1);
2438         if (td->td_pri_class & PRI_FIFO_BIT)
2439                 return;
2440         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE) {
2441                 /*
2442                  * We used a tick; charge it to the thread so
2443                  * that we can compute our interactivity.
2444                  */
2445                 td_get_sched(td)->ts_runtime += tickincr;
2446                 sched_interact_update(td);
2447                 sched_priority(td);
2448         }
2449
2450         /*
2451          * Force a context switch if the current thread has used up a full
2452          * time slice (default is 100ms).
2453          */
2454         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td) && ++ts->ts_slice >= tdq_slice(tdq)) {
2455                 ts->ts_slice = 0;
2456                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED | TDF_SLICEEND;
2457         }
2458 }
2459
2460 u_int
2461 sched_estcpu(struct thread *td __unused)
2462 {
2463
2464         return (0);
2465 }
2466
2467 /*
2468  * Return whether the current CPU has runnable tasks.  Used for in-kernel
2469  * cooperative idle threads.
2470  */
2471 int
2472 sched_runnable(void)
2473 {
2474         struct tdq *tdq;
2475         int load;
2476
2477         load = 1;
2478
2479         tdq = TDQ_SELF();
2480         if ((curthread->td_flags & TDF_IDLETD) != 0) {
2481                 if (tdq->tdq_load > 0)
2482                         goto out;
2483         } else
2484                 if (tdq->tdq_load - 1 > 0)
2485                         goto out;
2486         load = 0;
2487 out:
2488         return (load);
2489 }
2490
2491 /*
2492  * Choose the highest priority thread to run.  The thread is removed from
2493  * the run-queue while running however the load remains.  For SMP we set
2494  * the tdq in the global idle bitmask if it idles here.
2495  */
2496 struct thread *
2497 sched_choose(void)
2498 {
2499         struct thread *td;
2500         struct tdq *tdq;
2501
2502         tdq = TDQ_SELF();
2503         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2504         td = tdq_choose(tdq);
2505         if (td) {
2506                 tdq_runq_rem(tdq, td);
2507                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2508                 return (td);
2509         }
2510         tdq->tdq_lowpri = PRI_MAX_IDLE;
2511         return (PCPU_GET(idlethread));
2512 }
2513
2514 /*
2515  * Set owepreempt if necessary.  Preemption never happens directly in ULE,
2516  * we always request it once we exit a critical section.
2517  */
2518 static inline void
2519 sched_setpreempt(struct thread *td)
2520 {
2521         struct thread *ctd;
2522         int cpri;
2523         int pri;
2524
2525         THREAD_LOCK_ASSERT(curthread, MA_OWNED);
2526
2527         ctd = curthread;
2528         pri = td->td_priority;
2529         cpri = ctd->td_priority;
2530         if (pri < cpri)
2531                 ctd->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2532         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold || TD_IS_INHIBITED(ctd))
2533                 return;
2534         if (!sched_shouldpreempt(pri, cpri, 0))
2535                 return;
2536         ctd->td_owepreempt = 1;
2537 }
2538
2539 /*
2540  * Add a thread to a thread queue.  Select the appropriate runq and add the
2541  * thread to it.  This is the internal function called when the tdq is
2542  * predetermined.
2543  */
2544 void
2545 tdq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2546 {
2547
2548         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2549         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
2550             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
2551         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
2552             ("sched_add: bad thread state"));
2553         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
2554             ("sched_add: thread swapped out"));
2555
2556         if (td->td_priority < tdq->tdq_lowpri)
2557                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2558         tdq_runq_add(tdq, td, flags);
2559         tdq_load_add(tdq, td);
2560 }
2561
2562 /*
2563  * Select the target thread queue and add a thread to it.  Request
2564  * preemption or IPI a remote processor if required.
2565  */
2566 void
2567 sched_add(struct thread *td, int flags)
2568 {
2569         struct tdq *tdq;
2570 #ifdef SMP
2571         int cpu;
2572 #endif
2573
2574         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
2575             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
2576             sched_tdname(curthread));
2577         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
2578             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
2579         SDT_PROBE4(sched, , , enqueue, td, td->td_proc, NULL, 
2580             flags & SRQ_PREEMPTED);
2581         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2582         /*
2583          * Recalculate the priority before we select the target cpu or
2584          * run-queue.
2585          */
2586         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
2587                 sched_priority(td);
2588 #ifdef SMP
2589         /*
2590          * Pick the destination cpu and if it isn't ours transfer to the
2591          * target cpu.
2592          */
2593         cpu = sched_pickcpu(td, flags);
2594         tdq = sched_setcpu(td, cpu, flags);
2595         tdq_add(tdq, td, flags);
2596         if (cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2597                 tdq_notify(tdq, td);
2598                 return;
2599         }
2600 #else
2601         tdq = TDQ_SELF();
2602         TDQ_LOCK(tdq);
2603         /*
2604          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
2605          * to the scheduler's lock.
2606          */
2607         thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
2608         tdq_add(tdq, td, flags);
2609 #endif
2610         if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2611                 sched_setpreempt(td);
2612 }
2613
2614 /*
2615  * Remove a thread from a run-queue without running it.  This is used
2616  * when we're stealing a thread from a remote queue.  Otherwise all threads
2617  * exit by calling sched_exit_thread() and sched_throw() themselves.
2618  */
2619 void
2620 sched_rem(struct thread *td)
2621 {
2622         struct tdq *tdq;
2623
2624         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
2625             "prio:%d", td->td_priority);
2626         SDT_PROBE3(sched, , , dequeue, td, td->td_proc, NULL);
2627         tdq = TDQ_CPU(td_get_sched(td)->ts_cpu);
2628         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2629         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2630         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
2631             ("sched_rem: thread not on run queue"));
2632         tdq_runq_rem(tdq, td);
2633         tdq_load_rem(tdq, td);
2634         TD_SET_CAN_RUN(td);
2635         if (td->td_priority == tdq->tdq_lowpri)
2636                 tdq_setlowpri(tdq, NULL);
2637 }
2638
2639 /*
2640  * Fetch cpu utilization information.  Updates on demand.
2641  */
2642 fixpt_t
2643 sched_pctcpu(struct thread *td)
2644 {
2645         fixpt_t pctcpu;
2646         struct td_sched *ts;
2647
2648         pctcpu = 0;
2649         ts = td_get_sched(td);
2650
2651         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2652         sched_pctcpu_update(ts, TD_IS_RUNNING(td));
2653         if (ts->ts_ticks) {
2654                 int rtick;
2655
2656                 /* How many rtick per second ? */
2657                 rtick = min(SCHED_TICK_HZ(ts) / SCHED_TICK_SECS, hz);
2658                 pctcpu = (FSCALE * ((FSCALE * rtick)/hz)) >> FSHIFT;
2659         }
2660
2661         return (pctcpu);
2662 }
2663
2664 /*
2665  * Enforce affinity settings for a thread.  Called after adjustments to
2666  * cpumask.
2667  */
2668 void
2669 sched_affinity(struct thread *td)
2670 {
2671 #ifdef SMP
2672         struct td_sched *ts;
2673
2674         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2675         ts = td_get_sched(td);
2676         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
2677                 return;
2678         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
2679                 sched_rem(td);
2680                 sched_add(td, SRQ_BORING);
2681                 return;
2682         }
2683         if (!TD_IS_RUNNING(td))
2684                 return;
2685         /*
2686          * Force a switch before returning to userspace.  If the
2687          * target thread is not running locally send an ipi to force
2688          * the issue.
2689          */
2690         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2691         if (td != curthread)
2692                 ipi_cpu(ts->ts_cpu, IPI_PREEMPT);
2693 #endif
2694 }
2695
2696 /*
2697  * Bind a thread to a target cpu.
2698  */
2699 void
2700 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
2701 {
2702         struct td_sched *ts;
2703
2704         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2705         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
2706         ts = td_get_sched(td);
2707         if (ts->ts_flags & TSF_BOUND)
2708                 sched_unbind(td);
2709         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td), ("%p must be migratable", td));
2710         ts->ts_flags |= TSF_BOUND;
2711         sched_pin();
2712         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
2713                 return;
2714         ts->ts_cpu = cpu;
2715         /* When we return from mi_switch we'll be on the correct cpu. */
2716         mi_switch(SW_VOL, NULL);
2717 }
2718
2719 /*
2720  * Release a bound thread.
2721  */
2722 void
2723 sched_unbind(struct thread *td)
2724 {
2725         struct td_sched *ts;
2726
2727         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2728         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
2729         ts = td_get_sched(td);
2730         if ((ts->ts_flags & TSF_BOUND) == 0)
2731                 return;
2732         ts->ts_flags &= ~TSF_BOUND;
2733         sched_unpin();
2734 }
2735
2736 int
2737 sched_is_bound(struct thread *td)
2738 {
2739         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2740         return (td_get_sched(td)->ts_flags & TSF_BOUND);
2741 }
2742
2743 /*
2744  * Basic yield call.
2745  */
2746 void
2747 sched_relinquish(struct thread *td)
2748 {
2749         thread_lock(td);
2750         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
2751         thread_unlock(td);
2752 }
2753
2754 /*
2755  * Return the total system load.
2756  */
2757 int
2758 sched_load(void)
2759 {
2760 #ifdef SMP
2761         int total;
2762         int i;
2763
2764         total = 0;
2765         CPU_FOREACH(i)
2766                 total += TDQ_CPU(i)->tdq_sysload;
2767         return (total);
2768 #else
2769         return (TDQ_SELF()->tdq_sysload);
2770 #endif
2771 }
2772
2773 int
2774 sched_sizeof_proc(void)
2775 {
2776         return (sizeof(struct proc));
2777 }
2778
2779 int
2780 sched_sizeof_thread(void)
2781 {
2782         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
2783 }
2784
2785 #ifdef SMP
2786 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)                                               \
2787     ((tdq)->tdq_cg != NULL && ((tdq)->tdq_cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
2788 #else
2789 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)       1
2790 #endif
2791
2792 /*
2793  * The actual idle process.
2794  */
2795 void
2796 sched_idletd(void *dummy)
2797 {
2798         struct thread *td;
2799         struct tdq *tdq;
2800         int oldswitchcnt, switchcnt;
2801         int i;
2802
2803         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
2804         td = curthread;
2805         tdq = TDQ_SELF();
2806         THREAD_NO_SLEEPING();
2807         oldswitchcnt = -1;
2808         for (;;) {
2809                 if (tdq->tdq_load) {
2810                         thread_lock(td);
2811                         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
2812                         thread_unlock(td);
2813                 }
2814                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2815 #ifdef SMP
2816                 if (always_steal || switchcnt != oldswitchcnt) {
2817                         oldswitchcnt = switchcnt;
2818                         if (tdq_idled(tdq) == 0)
2819                                 continue;
2820                 }
2821                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2822 #else
2823                 oldswitchcnt = switchcnt;
2824 #endif
2825                 /*
2826                  * If we're switching very frequently, spin while checking
2827                  * for load rather than entering a low power state that 
2828                  * may require an IPI.  However, don't do any busy
2829                  * loops while on SMT machines as this simply steals
2830                  * cycles from cores doing useful work.
2831                  */
2832                 if (TDQ_IDLESPIN(tdq) && switchcnt > sched_idlespinthresh) {
2833                         for (i = 0; i < sched_idlespins; i++) {
2834                                 if (tdq->tdq_load)
2835                                         break;
2836                                 cpu_spinwait();
2837                         }
2838                 }
2839
2840                 /* If there was context switch during spin, restart it. */
2841                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2842                 if (tdq->tdq_load != 0 || switchcnt != oldswitchcnt)
2843                         continue;
2844
2845                 /* Run main MD idle handler. */
2846                 tdq->tdq_cpu_idle = 1;
2847                 /*
2848                  * Make sure that tdq_cpu_idle update is globally visible
2849                  * before cpu_idle() read tdq_load.  The order is important
2850                  * to avoid race with tdq_notify.
2851                  */
2852                 atomic_thread_fence_seq_cst();
2853                 /*
2854                  * Checking for again after the fence picks up assigned
2855                  * threads often enough to make it worthwhile to do so in
2856                  * order to avoid calling cpu_idle().
2857                  */
2858                 if (tdq->tdq_load != 0) {
2859                         tdq->tdq_cpu_idle = 0;
2860                         continue;
2861                 }
2862                 cpu_idle(switchcnt * 4 > sched_idlespinthresh);
2863                 tdq->tdq_cpu_idle = 0;
2864
2865                 /*
2866                  * Account thread-less hardware interrupts and
2867                  * other wakeup reasons equal to context switches.
2868                  */
2869                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2870                 if (switchcnt != oldswitchcnt)
2871                         continue;
2872                 tdq->tdq_switchcnt++;
2873                 oldswitchcnt++;
2874         }
2875 }
2876
2877 /*
2878  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
2879  */
2880 void
2881 sched_throw(struct thread *td)
2882 {
2883         struct thread *newtd;
2884         struct tdq *tdq;
2885
2886         if (td == NULL) {
2887                 /* Correct spinlock nesting and acquire the correct lock. */
2888                 tdq = TDQ_SELF();
2889                 TDQ_LOCK(tdq);
2890                 spinlock_exit();
2891                 PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
2892                 PCPU_SET(switchticks, ticks);
2893         } else {
2894                 tdq = TDQ_SELF();
2895                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2896                 tdq_load_rem(tdq, td);
2897                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2898                 td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
2899                 td->td_oncpu = NOCPU;
2900         }
2901         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
2902         newtd = choosethread();
2903         TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2904         cpu_throw(td, newtd);           /* doesn't return */
2905 }
2906
2907 /*
2908  * This is called from fork_exit().  Just acquire the correct locks and
2909  * let fork do the rest of the work.
2910  */
2911 void
2912 sched_fork_exit(struct thread *td)
2913 {
2914         struct tdq *tdq;
2915         int cpuid;
2916
2917         /*
2918          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
2919          * non-nested critical section with the scheduler lock held.
2920          */
2921         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2922         tdq = TDQ_SELF();
2923         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2924                 td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2925         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2926         td->td_oncpu = cpuid;
2927         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2928         lock_profile_obtain_lock_success(
2929             &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2930
2931         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
2932             "prio:%d", td->td_priority);
2933         SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
2934 }
2935
2936 /*
2937  * Create on first use to catch odd startup conditons.
2938  */
2939 char *
2940 sched_tdname(struct thread *td)
2941 {
2942 #ifdef KTR
2943         struct td_sched *ts;
2944
2945         ts = td_get_sched(td);
2946         if (ts->ts_name[0] == '\0')
2947                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
2948                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
2949         return (ts->ts_name);
2950 #else
2951         return (td->td_name);
2952 #endif
2953 }
2954
2955 #ifdef KTR
2956 void
2957 sched_clear_tdname(struct thread *td)
2958 {
2959         struct td_sched *ts;
2960
2961         ts = td_get_sched(td);
2962         ts->ts_name[0] = '\0';
2963 }
2964 #endif
2965
2966 #ifdef SMP
2967
2968 /*
2969  * Build the CPU topology dump string. Is recursively called to collect
2970  * the topology tree.
2971  */
2972 static int
2973 sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, struct cpu_group *cg,
2974     int indent)
2975 {
2976         char cpusetbuf[CPUSETBUFSIZ];
2977         int i, first;
2978
2979         sbuf_printf(sb, "%*s<group level=\"%d\" cache-level=\"%d\">\n", indent,
2980             "", 1 + indent / 2, cg->cg_level);
2981         sbuf_printf(sb, "%*s <cpu count=\"%d\" mask=\"%s\">", indent, "",
2982             cg->cg_count, cpusetobj_strprint(cpusetbuf, &cg->cg_mask));
2983         first = TRUE;
2984         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
2985                 if (CPU_ISSET(i, &cg->cg_mask)) {
2986                         if (!first)
2987                                 sbuf_printf(sb, ", ");
2988                         else
2989                                 first = FALSE;
2990                         sbuf_printf(sb, "%d", i);
2991                 }
2992         }
2993         sbuf_printf(sb, "</cpu>\n");
2994
2995         if (cg->cg_flags != 0) {
2996                 sbuf_printf(sb, "%*s <flags>", indent, "");
2997                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_HTT) != 0)
2998                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"HTT\">HTT group</flag>");
2999                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) != 0)
3000                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"THREAD\">THREAD group</flag>");
3001                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_SMT) != 0)
3002                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"SMT\">SMT group</flag>");
3003                 sbuf_printf(sb, "</flags>\n");
3004         }
3005
3006         if (cg->cg_children > 0) {
3007                 sbuf_printf(sb, "%*s <children>\n", indent, "");
3008                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
3009                         sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(sb, 
3010                             &cg->cg_child[i], indent+2);
3011                 sbuf_printf(sb, "%*s </children>\n", indent, "");
3012         }
3013         sbuf_printf(sb, "%*s</group>\n", indent, "");
3014         return (0);
3015 }
3016
3017 /*
3018  * Sysctl handler for retrieving topology dump. It's a wrapper for
3019  * the recursive sysctl_kern_smp_topology_spec_internal().
3020  */
3021 static int
3022 sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3023 {
3024         struct sbuf *topo;
3025         int err;
3026
3027         KASSERT(cpu_top != NULL, ("cpu_top isn't initialized"));
3028
3029         topo = sbuf_new_for_sysctl(NULL, NULL, 512, req);
3030         if (topo == NULL)
3031                 return (ENOMEM);
3032
3033         sbuf_printf(topo, "<groups>\n");
3034         err = sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(topo, cpu_top, 1);
3035         sbuf_printf(topo, "</groups>\n");
3036
3037         if (err == 0) {
3038                 err = sbuf_finish(topo);
3039         }
3040         sbuf_delete(topo);
3041         return (err);
3042 }
3043
3044 #endif
3045
3046 static int
3047 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3048 {
3049         int error, new_val, period;
3050
3051         period = 1000000 / realstathz;
3052         new_val = period * sched_slice;
3053         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
3054         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
3055                 return (error);
3056         if (new_val <= 0)
3057                 return (EINVAL);
3058         sched_slice = imax(1, (new_val + period / 2) / period);
3059         sched_slice_min = sched_slice / SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR;
3060         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
3061             realstathz);
3062         return (0);
3063 }
3064
3065 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RW, 0, "Scheduler");
3066 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "ULE", 0,
3067     "Scheduler name");
3068 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
3069     NULL, 0, sysctl_kern_quantum, "I",
3070     "Quantum for timeshare threads in microseconds");
3071 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
3072     "Quantum for timeshare threads in stathz ticks");
3073 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, interact, CTLFLAG_RW, &sched_interact, 0,
3074     "Interactivity score threshold");
3075 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, preempt_thresh, CTLFLAG_RW,
3076     &preempt_thresh, 0,
3077     "Maximal (lowest) priority for preemption");
3078 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, static_boost, CTLFLAG_RW, &static_boost, 0,
3079     "Assign static kernel priorities to sleeping threads");
3080 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespins, CTLFLAG_RW, &sched_idlespins, 0,
3081     "Number of times idle thread will spin waiting for new work");
3082 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespinthresh, CTLFLAG_RW,
3083     &sched_idlespinthresh, 0,
3084     "Threshold before we will permit idle thread spinning");
3085 #ifdef SMP
3086 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, affinity, CTLFLAG_RW, &affinity, 0,
3087     "Number of hz ticks to keep thread affinity for");
3088 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance, CTLFLAG_RW, &rebalance, 0,
3089     "Enables the long-term load balancer");
3090 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance_interval, CTLFLAG_RW,
3091     &balance_interval, 0,
3092     "Average period in stathz ticks to run the long-term balancer");
3093 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_idle, CTLFLAG_RW, &steal_idle, 0,
3094     "Attempts to steal work from other cores before idling");
3095 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_thresh, CTLFLAG_RW, &steal_thresh, 0,
3096     "Minimum load on remote CPU before we'll steal");
3097 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, trysteal_limit, CTLFLAG_RW, &trysteal_limit,
3098     0, "Topological distance limit for stealing threads in sched_switch()");
3099 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, always_steal, CTLFLAG_RW, &always_steal, 0,
3100     "Always run the stealer from the idle thread");
3101 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, topology_spec, CTLTYPE_STRING |
3102     CTLFLAG_MPSAFE | CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_kern_sched_topology_spec, "A",
3103     "XML dump of detected CPU topology");
3104 #endif
3105
3106 /* ps compat.  All cpu percentages from ULE are weighted. */
3107 static int ccpu = 0;
3108 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");